Was ist ein Byte? Die kleinste Datenmenge erklärt

Wir sind von Maßeinheiten umgeben. Ein Tag besteht aus 24 Stunden, 1.440 Minuten und 86.400 Sekunden. Unser Körpergewicht berechnen wir in Gramm und Kilogramm. Flüssigkeiten werden in Litern abgefüllt, während Entfernungen in Kilometern gemessen werden. Eine weitere Maßeinheit, die unseren Alltag bestimmt, ist das Byte. Bytes zeigen an, wie viel Fotos noch aufs Smartphone passen oder wann der PC aufgeräumt werden sollte. Bytes sind die kleinsten Bausteine, wenn es um Datenmengen geht. Es lohnt sich, sie genauer kennenzulernen.

Wer das Byte verstehen will, muss sich das Bit anschauen. Denn selbst wenn das Byte die kleinste Datenmenge ist, sind Bits die Kieselsteine, aus denen sich Bytes zusammensetzen. Der Name „Bit“ leitet sich ab von binary information digit. Der Begriff wurde vom US-Mathematiker John W. Turkey in Umlauf gebracht. Der Pionier der modernen Informationstechnik Claude E. Shannon war es, der es 1948 in seiner Abhandlung „A Mathematical Theory of Communication“ etablierte. Aus diesem Grund gilt Shannon auch als „Vater des Bit“.

Als kleinste Informationseinheit in der digitalen Datenübertragung kann das Bit nur zwei Informationszustände abbilden: 1 oder 0. Da Computer nur zwei Zustände kennen und in Binärcode kommunizieren, ist das Bit die kleinste Unterscheidung, die ein Computer adressieren bzw. lesen kann.

1 Bit = 1 oder 0 („An/Wahr“ oder „Aus/Falsch“)

Bits selbst sind zu klein, um Zeichen abzubilden. Selbst die sogenannten Nibbles, die jeweils aus 4 Bit bestehen, sind keine brauchbare Datenmenge. Sie kommen vorrangig in 4-Bit-Computer-Architekturen und Datenprotokollen zum Einsatz.

Um Datenmengen und Speicherkapazitäten zu berechnen, braucht es Bytes als Maßeinheit für Datengrößen. Der IBM-Ingenieur Werner Buchholz war es, der 1956 den Begriff „Bit“ zu „Byte“ abwandelte, um die kleinste Datenmenge von der kleinsten Informationseinheit abzugrenzen.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und kürzt sich als „B“ ab. Anders als das Bit, das nur zwei Zustände kennt, kann das Byte ganze 256 (2⁸) Zustände abbilden.

1 Byte = 8 Bit = 2⁸ = 256 Zeichen

Ein Beispiel für ein Byte in Binärcode sähe wie folgt aus: 00111001

Da jedes im Byte enthaltene Bit jeweils 1 oder 0 sein kann, gibt es 8 Möglichkeiten, um etwa ein 1-wertiges Bit im Byte zu positionieren:

00000001

00000010

00000100

00001000

00010000

00100000

01000000

10000000

Wenn man sich das Bit als binären Buchstaben vorstellt, dann ist das Byte das kleinste binäre Wort, das sich daraus zusammensetzen lässt. Um tatsächliche Buchstaben bzw. alphanumerische Zeichen abbilden zu können, braucht es mindestens 1 Byte.

Warum ist bei Internetgeschwindigkeiten für DSL-Anschlüsse oder Smartphones immer von Bits pro Sekunde (Bit/s) die Rede, während Speichervolumen in Mega-, Kilo- oder Terabyte angegeben werden? Die Antwort ist einfach: Bits beschreiben als Maßeinheit die Geschwindigkeit und die Menge verbrauchter Daten mittels der Bitrate. Bits zeigen also in der Regel an, wie viele Dateneinheiten in welchem Zeitraum übertragen werden.

Bytes definieren als Maßeinheit für Datenmengen mögliche Speichergrößen und -kapazitäten. Man muss sich dabei vor Augen halten, dass ein vernetzter Mensch allein durch Down-/Uploading zwischen 700 Megabyte und 1 Gigabyte Daten am Tag generiert. 1 Gigabyte sind umgerechnet 1 Milliarde Bytes. Im Jahr 2020 belief sich das jährlich generierte Datenvolumen weltweit auf ganze 59 Zettabyte. 1 Zettabyte entspricht geschätzten 1 Trilliarde Bytes (10²¹). Größenordnungen also, die schwer vorstellbar sind.

Jedes Jahr produzieren wir mehr Daten und benötigen mehr Speicherplatz. Es überrascht daher nicht, dass die ersten Festplatten ihren Speicher in Megabyte angaben, 1997 zu Gigabyte übergingen und ihn seit 2008 in Terabyte berechnen.

Als Maßeinheit ist das Byte zu klein, um große Datenmengen zu kennzeichnen. Potenzen müssen also her. Zur Kennzeichnung von Byte-Vielfachen gibt es zwei Präfixnormen: Binärpräfixe und Dezimalpräfixe.

Da Computer binär kommunizieren, sind Binärpräfixe die präzisere Kennzeichnung. Sie geben die tatsächliche Datenmenge und somit Speicherkapazitäten exakter an. Durchgesetzt haben sie sich aber trotz Empfehlung der International Electronic Commission (IEC) bisher nicht. Ob Festplatten oder USB-Sticks – überall finden sich weiterhin Dezimalpräfixe, die ungenau gerundete Datenmengen bezeichnen.

Derzeit gibt es folgende acht Kennzeichnungsnormen mit Dezimalpräfixen:

Um eine Datenmenge und Speichergröße präzise wiederzugeben, empfehlen sich folgende, weniger verbreitete Binärpräfixe:

Mega-, Giga- und Terabyte sind abstrakte Größen. Wenn dann noch Zetta- oder Yottabyte hinzukommen, übersteigt dies das Vorstellungsvermögen. Praktische Beispiele aus dem Alltag können verständlich machen, um welche Datenmengen es sich handelt:

1 Byte = 1 Buchstabe

1 Megabyte = 1 Buch (mit 200 Seiten)

1 Gigabyte = ca. 595 Fotos

1 Terabyte = ca. 250.000 Fotos, 250 Filme und 500 Stunden HD-Videos

1 Petabyte = ca. 15 Billionen Fotos auf Facebook

1 Exabyte = 320 Billionen Ausgaben der Bibel

1 Zettabyte = der gesamte Internet-Traffic 2016

1 Yottabyte = alle Atome in 7.000 menschlichen Körpern