Byte

Das Byte ([])Byte – Duden, Bibliographisches Institut, 2016 ist eine Maßeinheit der Digitaltechnik und der Informatik, das meistens für eine Folge aus 8 Bit steht.

Historisch gesehen war ein Byte die Anzahl der Bits zur Kodierung eines einzelnen Schriftzeichens im jeweiligen Computersystem und daher das kleinste adressierbare Element in vielen Rechnerarchitekturen.

Um ausdrücklich auf eine Anzahl von 8 Bit hinzuweisen, wird auch die Bezeichnung Oktett (in Frankreich octet) verwendet – die früher dafür ebenfalls gängige Bezeichnung Oktade ist hingegen nicht mehr geläufig.

Abgrenzung Was genau ein Byte bezeichnet, wird je nach Anwendungsgebiet etwas unterschiedlich definiert. Der Begriff kann stehen für:

eine Maßeinheit für eine Datenmenge von 8 Bit mit dem Einheitenzeichen „B“,IEC 60027-2, Ed. 3.0, (2005–2008): Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics. wobei es nicht auf die Ordnung der einzelnen Bits ankommt.Das Einheitenzeichen sollte nicht mit dem zur Einheit Bel gehörenden Einheitenzeichen „B“ verwechselt werden. eine geordnete Zusammenstellung (n-Tupel) von 8 Bit, deren formale ISO-konforme Bezeichnung Oktett ist (1 Byte = 8 Bit). Ein Oktett wird manchmal in zwei Hälften (Nibbles) zu je 4 Bit zerlegt, wobei jedes Nibble durch eine hexadezimale Ziffer darstellbar ist. Ein Oktett kann also durch zwei Hexadezimalziffern dargestellt werden. die kleinste, meist per Adressbus adressierbare, Datenmenge eines bestimmten technischen Systems. In heutigen Computersystemen sind 8 Bits der Quasi-Standard. In alten Systemen, vor allem aus den 1960er und 1970er Jahren und davor, waren auch andere Größen in Gebrauch, zum Beispiel: bei Telex: 1 Zeichen = 5 Bit bei Rechnern der Familien PDP (ab 1959): 1 Zeichen = log2(50) Bit = zirka 5,644 Bit (Radix-50-Code). Ergibt gegenüber 6 Bit eine Ersparnis von wenigen Bits pro Zeichenkette, die beispielsweise für Steuerungszwecke genutzt werden können. Allerdings gehen die Byte-Grenzen mitten durch die Bits, was die Analyse von Inhalten erschweren kann. bei IBM 1401 (produziert bis 1971): 1 Zeichen = 6 Bit. Der IBM PC (ab 1981) hatte 1 Zeichen = 8 Bit bei Nixdorf 820 (bis 1979): 1 Zeichen = 12 Bit bei Rechnersystemen der Typen UNIVAC 1100/2200 und OS2200 Series: 1 Zeichen = 9 Bit (ASCII-Code) beziehungsweise 6 Bit (FIELDATA-Code) bei Rechnern der Familie PDP-10 (bis 1983): 1 Zeichen = 1…36 Bit, Bytelänge frei wählbar einen Datentyp in Programmiersprachen. Die Anzahl an Bits pro Byte kann je nach Programmiersprache und Plattform variieren (meistens 8 Bit). ISO-C99 definiert 1 Byte als eine zusammenhängende Folge von mindestens 8 Bit.

Bei den meisten heutigen Rechnern fallen diese Definitionen (kleinste adressierbare Einheit, Datentyp in Programmiersprachen, C-Datentyp) zu einer einzigen zusammen und sind dann von identischer Größe.

Der Begriff „Byte“ wird aufgrund der großen Verbreitung von Systemen, die auf acht Bit (beziehungsweise Zweierpotenzvielfache davon) basieren, für die Bezeichnung einer 8 Bit breiten Größe verwendet, die in formaler Sprache (entsprechend ISO-Normen) aber korrekt Oktett (aus ) heißt. Als Maßeinheit bei Größenangaben wird in der deutschen Sprache der Begriff „Byte“ (im Sinne von 8 bit) verwendet. Bei der Übertragung kann ein Byte parallel (alle Bits gleichzeitig) oder seriell (alle Bits nacheinander) übertragen werden. Zur Sicherung der Richtigkeit werden oft Prüfbits angefügt. Bei der Übertragung größerer Mengen sind weitere Kommunikationsprotokolle möglich. So werden bei 32-Bit-Rechnern oft 32 Bits (vier Byte) gemeinsam in einem Schritt übertragen, auch wenn nur ein 8-Bit-Tupel übertragen werden muss. Das ermöglicht eine Vereinfachung der zur Berechnung erforderlichen Algorithmen und einen kleineren Befehlssatz des Computers.

Wie bei anderen Maßeinheiten gibt es neben dem ausgeschriebenen Namen der Maßeinheiten jeweils auch ein Einheitenkürzel. Bei Bit und Byte sind dies:

Kürzel ausgeschriebener Name bit (selten „b“) Bit B (selten „byte“) Byte

Der ausgeschriebene Name unterliegt grundsätzlich der normalen Deklination. Aufgrund der großen Ähnlichkeit der Kürzel mit den ausgeschriebenen Einheitennamen sowie entsprechender Pluralformen in der englischen Sprache werden jedoch gelegentlich auch die Einheitenkürzel „bit“ und „byte“ mit Plural-s versehen.

Geschichte des Begriffs Das Bit ist ein Kofferwort aus den englischen Wörtern und ,Bit (Einheit in der EDV) – Duden, Bibliographisches Institut, 2016 heißt also „zweiwertige Ziffer“ – Null oder Eins. Dessen Bestandteile lassen sich auf die lateinischen Wörter digitus (Finger), den bzw. die man seit der Antike zum Zählen verwendet (vgl. Plautus: ), und lateinisch (genauer neulateinisch) binarius (zweifach), vergleiche lateinisch bis (zweimal), zurückführen.

Das Byte ist zudem ein Kunstwort und wurde vermutlich aus dem englischen (deutsch „[das] Bisschen“ oder „Häppchen“) und (zu deutsch: „[der] Bissen“ oder „Happen“) gebildet. (englisch-deutsch) – Duden, Langenscheidt, 2015 Verwendet wurde es, um eine Speichermenge oder Datenmenge zu kennzeichnen, die ausreicht, um ein Zeichen darzustellen. Der Begriff wurde im Juni 1956 von Werner Buchholz in einer frühen Designphase des IBM-7030-Stretch-Computers geprägt, wobei die Schreibweise von bite zu byte geändert wurde, um zu vermeiden, dass es sich versehentlich zu bit ändere. Im Original beschrieb es eine wählbare Breite von ein bis sechs Bits (damit konnten Zustände, z. B. Zeichen, dargestellt werden) und stellte die kleinste direkt adressierbare Speichereinheit eines entsprechenden Computers dar. Im August 1956 wurde die Definition auf ein bis acht Bits aufgeweitet (damit konnten dann Zeichen dargestellt werden). So konnte man die Buchstaben und gängige Sonderzeichen in Quelltexten von Programmen oder anderen Texten speichern.

In den 1960er Jahren wurde der sich in seiner Verwendung schnell ausbreitende ASCII definiert, welcher sieben Bits zur Kodierung eines Zeichens verwendet (das sind Zeichen). Später wurden durch Nutzung des meist sowieso vorhandenen achten (höchstwertigen) Bits erweiterte, auf dem ASCII basierende Zeichensätze entwickelt, die auch die häufigsten internationalen Diakritika abbilden können, wie zum Beispiel die Codepage 437. In diesen erweiterten Zeichensätzen entspricht jedes Zeichen exakt einem Byte mit acht Bit, wobei die ersten 128 Zeichen exakt dem ASCII entsprechen.

In den 1960er und 1970er Jahren war in Westeuropa auch die Bezeichnung Oktade geläufig, wenn speziell 8 Bit gemeint waren. Diese Bezeichnung geht möglicherweise auf den niederländischen Hersteller Philips zurück, in dessen Unterlagen zu Mainframe-Computern sich die Bezeichnung Oktade (bzw. englisch oktad[s]) regelmäßig findet.

Seit Anfang der 1970er Jahre gibt es 4-Bit-Mikroprozessoren, deren 4-Bit-Datenwörter (auch Nibbles genannt) mit hexadezimalen Ziffern dargestellt werden können. 8-Bit-Prozessoren wurden schon kurz nach der Erfindung der Programmiersprachen C und Pascal eingeführt, also Anfang der 1970er Jahre, und waren in Heimcomputern bis in die 1980er Jahre im Einsatz (bei eingebetteten Systemen auch heute noch), deren 8-Bit-Datenwörter (respektive Bytes) mit genau zwei hexadezimalen Ziffern dargestellt werden können. Seitdem hat sich die Breite der Datenwörter von Hardware von 4 über 8, 16, 32 bis heute zu 64 und 128 Bit hin immer wieder verdoppelt.

Zur Unterscheidung der ursprünglichen Bedeutung als kleinste adressierbare Informationseinheit und der Bedeutung als 8-Bit-Tupel wird in der Fachliteratur (abhängig vom Fachgebiet) korrekterweise auch der Begriff Oktett für Letzteres benutzt, um eine klare Trennung zu erzielen.

Praktische Verwendung In der elektronischen binären Datenverarbeitung bezeichnet man die kleinstmögliche Speichereinheit als Bit. Ein Bit kann zwei mögliche Zustände annehmen, die meist als „Null“ und „Eins“ bezeichnet werden. In vielen Programmiersprachen wird für ein einzelnes Bit der Datentyp „boolean“ (respektive „Boolean“ oder „BOOLEAN“) verwendet. Aus technischen Gründen erfolgt die tatsächliche Abbildung eines Boolean aber meist in Form eines Datenwortes („“).

Acht solcher Bits werden zu einer Einheit – einem Datenpäckchen – zusammengefasst und allgemein Byte genannt. Die offizielle ISO-konforme Bezeichnung lautet dagegen Oktett: 1 Oktett = 1 Byte = 8 Bit. Viele Programmiersprachen unterstützen einen Datentyp mit dem Namen „byte“ (respektive „Byte“ oder „BYTE“), wobei zu beachten ist, dass dieser je nach Definition als ganze Zahl, als Bitmenge, als Element eines Zeichensatzes oder bei typunsicheren Programmiersprachen sogar gleichzeitig für mehrere dieser Datentypen verwendet werden kann, sodass keine Zuweisungskompatibilität mehr gegeben ist.

Das Byte ist die Standardeinheit, um Speicherkapazitäten oder Datenmengen zu bezeichnen. Dazu gehören Dateigrößen, die Kapazität von permanenten Speichermedien (Festplattenlaufwerke, CDs, DVDs, Blu-ray Discs, Disketten, USB-Massenspeichergeräte usw.) und die Kapazität von vielen flüchtigen Speichern (zum Beispiel Arbeitsspeicher). Übertragungsraten (zum Beispiel die maximale Geschwindigkeit eines Internet-Anschlusses) gibt man dagegen üblicherweise auf der Basis von Bits an.

Präfixe für große Anzahlen von Byte

Zur Darstellung großer Anzahlen von Bytes kann man die Präfixe aus dem SI verwenden, wie „Kilo-“ (k) für 1000 und „Mega-“ (M) für Für Zweierpotenzen gibt es spezielle Binärpräfixe, wie „Kibi-“ (Ki) für 1024 und „Mebi-“ (Mi) für

Manchmal werden die Namen oder Kürzel der SI-Präfixe im binären Sinn verwendet (z. B. „Kilo-“ für 1024), was aber normwidrig ist und zu Missverständnissen führen kann.

SI-Präfixe

Für Zehnerpotenzen verwendet man die SI-Präfixe:

Dezimalpräfixe gemäß SI Byte B  B = 100 B Kilobyte kB  B = 103 B Megabyte MB  B = 106 B Gigabyte GB  B = 109 B Terabyte TB  B = 1012 B Petabyte PB  B = 1015 B Exabyte EB  B = 1018 B Zettabyte ZB  B = 1021 B Yottabyte YB  B = 1024 B Ronnabyte RB  B = 1027 B Quettabyte QB  B = 1030 B

Binärpräfixe

Für Datenspeicher mit binärer Adressierung ergeben sich technisch Speicherkapazitäten basierend auf Zweierpotenzen (2n Byte). Die Zweierpotenz liegt nahe bei 1000, so dass es üblich wurde, das eigentlich dezimale SI-Präfix „Kilo-“ im Zusammenhang mit Speicherkapazitäten zur Bezeichnung von 1024 zu verwenden. Später kamen dann auch „Mega-“ (für ) und „Giga-“ (für ) hinzu. Dies führte jedoch zu Mehrdeutigkeiten und wurde zu einer Fehlerquelle. Um dem abzuhelfen, schuf die IEC 1996 Einheitenvorsätze speziell für die binäre Bedeutung.Vgl. internationale Norm IEC 60027-2:2005, 3. Auflage. Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics veröffentlicht. Mittlerweile übernommen durch die weltweite IEC-Norm IEC 80000-13:2008 (bzw. DIN EN 80000-13:2009-01) Dabei wird eine den SI-Präfixen ähnlich lautende Vorsilbe ergänzt um die Silbe „bi“, die klarstellt, dass es sich um binäre Vielfache handelt. Beispiele:

1 Kibibyte (KiB) = 1024 Byte 1 Mebibyte (MiB) = 1024 × 1024 Byte = 1.048.576 Byte.

Auch das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM), das für die SI-Einheiten und SI-Präfixe zuständig ist, empfiehlt diese Schreibweise zur Kennzeichnung von Zweierpotenzen. Viele weitere Standardisierungsorganisationen haben sich dieser Empfehlung angeschlossen (siehe Binärpräfix, Abschnitt „Normung“).

Binärpräfixe gemäß IEC Kibibyte KiB 210 B = 1024 B = 1,024 kB Mebibyte MiB 220 B = 10242 B =  B ≈ 1,049 MB Gibibyte GiB 230 B = 10243 B =  B ≈ 1,074 GB Tebibyte TiB 240 B = 10244 B =  B ≈ 1,100 TB Pebibyte PiB 250 B = 10245 B =  B ≈ 1,126 PB Exbibyte EiB 260 B = 10246 B =  B ≈ 1,153 EB Zebibyte ZiB 270 B = 10247 B =  B ≈ 1,181 ZB Yobibyte YiB 280 B = 10248 B =  B ≈ 1,209 YB Robibyte RiB 290 B = 10249 B =  B ≈ 1,238 RB Quebibyte QiB 2100 B = 102410 B =  B ≈ 1,268 QB

Vergleich