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Bits, Bytes

... und sonstige Merkwürdigkeiten

Begriffe zum Rechnen

In der Informationstechnik ist es extrem wichtig zu wissen, mit welchem Zahlensystem auf welcher Systemarchitektur aktuell gerechnet wird. Daraus ergibt sich u.a. welchen Wertebereich man momentan darstellen kann oder wie zu rechnen ist. Die „alten“ Festlegungen von Word, Byte, Nibble usw. sind alle so neutral, dass sie mit jeder Systemarchitektur anwendbar sind. Für präzise Festlegungen gibt es zusätzlich exakte Begriffe, welche die Eindeutigkeit gewährleisten.

Unabhängig davon ist jedoch die „interne“ Repräsentation der Werte. Sie erfolgt auf allen Architekturen binär in Bit.

Das Bit

Informationstechnische Geräte kennen für Zustände und Werte nur zwei Werte bzw. Zustände:

Ein oder Aus, 0 oder 1.

Diese beiden Zustände lassen sich mit einer Stelle darstellen, welche nicht weiter teilbar ist.

Es ist das Bit. Das Bit ist die kleinste informationstechnische Einheit.

Das Wort

Die Informationsverarbeitung in einem System findet nur in den allerseltensten Fällen direkt auf der Ebene einzelner Bits statt. Normalerweise hat jede Systemarchitektur eine gewisse Menge an geordneten Bits, welche dann bei jeder Verarbeitung „envolviert“ ist. Diese Menge bezeichnet man als Wort (word).

Der entscheidende, allerdings architekturabhängige Wert der Bit-Anzahl im Wort wird als Wortlänge bezeichnet.

Größere Werte darstellen

Zur Darstellung höherer Werte fasst man Bits in geordneten „Gruppen“ zusammen. Diese Gruppen wurden benannt:

Eingeführt wurde, dass ein Wort (Word) aus zwei Bytes besteht. Ein Byte ist demzufolge ein halbes Word.

Und schon hatte man ein weiteres „Babylon“. Die Ursache dafür ist, dass es Architekturen mit „anderer“ Wortlänge gibt.

Leider werden diese Grundlagen kaum noch gelehrt. Kommt man jedoch in den Genuß, mit anderen Architekturen arbeiten zu dürfen, dann muss man die entsprechenden Grundlagenkenntnisse haben.

Das Byte

Im Sprachgebrauch hat sich eingenistet, dass ein Byte die geordnete Zusammenfassung von acht Bits ist (Tupel). Das ist allerdings nur die halbe Wahrheit, denn ein Byte ist ein „halbes“ Wort ...

Wir wollen hier nicht noch weiter darauf eingehen, aber einen Punkt klarstellen:

Die Festlegung „8 Bit = 1 Byte“ ist nur bei einer Wortlänge von 16 Bits bei der eingesetzten Architektur wirklich zutreffend. Bei Wortlängen mit einem Vielfachen von 16 (32, 64, ...) wird der Begriff passend angewendet.

Hat das eingesetzte System jedoch eine Wortlänge von beispielsweise 12 Bits, dann besteht das „Byte“ aus sechs (6) Bits ...

Das Oktett

Wie soeben erwähnt ist die geordnete Zusammenfassung von acht Bits nicht immer ein „passendes“ Byte. Ursprünglich wurde die geordnete Zusammenfassung von acht Bits als Oktett bezeichnet, was wiederum vollkommen unabhängig von der Systemarchitektur und deshalb eindeutig ist.

Selbst heute verwenden erfahrene Informatiker insbesondere in den Bereichen Netzwerk und in der Kommunikationstechnik vorzugsweise den Begriff Oktett statt Byte, da man nie wissen kann, welche Systemarchitektur in einem Gerät vorliegt.

Wirklich eindeutig für die geordnete Zusammenfassung von acht Bits ist nur der Begriff Oktett (octet).

Das Nibble

Ein weiterer, fast nur noch von „älteren Semestern“ verwendeter Begriff ist das Nibble. Der Begriff entstand aus einem Wortspiel („half bites“,„angebissenes Byte“), tatsächlich ist ein halbes Byte gemeint.

Dies bedeutet, dass es nicht immer vier Bits sein müssen, sondern die Hälfte eines Bytes (half byte). Will man exakt vier Bits ansprechen, dann sind die Begriffe Quartett (quartet), Quadbit oder semi-octet eindeutiger.

Die Tetrade

Eine Tetrade (Vierheit) ist binär mit vier Bits darstellbar. Der Wertebereich erstreckt sich von 0 bis 15, es können 16 Zustände codiert werden. Optimaler Einsatz findet sich im Hex-System, welches diesen Bereich voll ausnutzt.

Pseudo-Tetrade, BCD

Da unser allgemein gebräuchliches Zahlensystem das Dezimalsystem (Basis 10) ist, haben wir ein Problem: Wir benötigen für die Darstellung aller möglichen Werte (0 bis 9) auch vier Bits (810 = 10002, 910 = 10012).

Allerdings kann man mit den Werten 10 bis 15 in Ziffernposition nichts anfangen, nur die Werte 0 bis 9 sind zulässig. Die Werte von 10 bis 15 werden auch bei Bezug auf das Dezimalsystem Pseudotetraden genannt. Sie müssen bei Berechnungen unbedingt speziell berücksichtigt werden, wodurch sie bei der Darstellung automatisch „ausgeblendet“ werden.

Man benannte dies als Binary Coded Decimal (BCD).