Das Byte ([baɪt]; wohl gebildet zu „Bit“)[1] ist eine Maßeinheit der Digitaltechnik und der Informatik, welches meist 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.
Was genau ein Byte bezeichnet, wird je nach Anwendungsgebiet etwas unterschiedlich definiert. Der Begriff kann stehen für:
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 englisch octet) 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.
Das Bit ist ein Kofferwort aus den englischen Wörtern binary und digit,[4] 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: computare digitis), und lateinisch (genauer neulateinisch) binarius (zweifach), vergleiche lateinisch bis (zweimal), zurückführen.
Das Byte ist zudem ein Kunstwort und wurde wohl aus dem englischen bit[1] (deutsch „[das] Bisschen“ oder „Häppchen“) und bite (zu deutsch: „[der] Bissen“ oder „Happen“) gebildet.[5] 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,[6][7][8] wobei die Schreibweise von bite zu byte geändert wurde, um zu vermeiden, dass es sich versehentlich zu bit ändere.[9] Im Original beschrieb es eine wählbare Breite von ein bis sechs Bits (damit konnten \({\displaystyle 2^{6}=64}\) Zustände, z. B. Zeichen, dargestellt werden) und stellte die kleinste direkt adressierbare Speichereinheit eines entsprechenden Computers dar.[10][11][12] Im August 1956 wurde die Definition auf ein bis acht Bits aufgeweitet (damit konnten dann \({\displaystyle 2^{8}=256}\) Zeichen dargestellt werden).[12][13][14] So konnte man die Buchstaben und gängige Sonderzeichen zum Beispiel in Quelltexten von Programmen oder anderen Texten speichern (also verschiedene Zeichen).
In den 1960er Jahren wurde der sich in seiner Verwendung schnell ausbreitende ASCII definiert, welcher sieben Bits zur Kodierung eines Zeichens verwendet (das sind \({\displaystyle 2^{7}=128}\) 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.[15][16]
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.
In der elektronischen 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 („WORD“).
Acht solcher Bits werden zu einer Einheit – sozusagen 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.
Für Datenspeicher mit binärer Adressierung ergeben sich technisch Speicherkapazitäten basierend auf Zweierpotenzen (2n Byte). Da es bis 1996 keine speziellen Einheitenvorsätze für Zweierpotenzen gab, war es üblich, die eigentlich dezimalen SI-Präfixe im Zusammenhang mit Speicherkapazitäten zur Bezeichnung von Zweierpotenzen zu verwenden (mit Faktor 210 = 1024 statt 1000). Heutzutage sollten die Präfixe nur noch in Verbindung mit der dezimalen Angabe der Speichergrößen benutzt werden. Ein Beispiel:
Bei Hard Drive Disks, SSD-Laufwerken und anderen Speichermedien ist dies weit verbreitet, während die Größe von Arbeitsspeicher (RAM), Grafikspeicher und Prozessor-Cache nur binär angegeben werden kann, da die entsprechenden Systeme technisch binär arbeiten. Auch Microsoft Windows zeigt noch heute die SI-Präfixe an, obwohl es Größenangaben mit Zweierpotenzen berechnet.
Vereinzelt kommen auch Mischformen vor, etwa bei der Speicherkapazität einer 3,5-Zoll-Diskette (1984):
Zu den heute empfohlenen, aber außerhalb der Unix-Welt (inkl. davon abgeleiteten Unix-artigen Systemen) nur wenig verwendeten Vorsätzen für binäre Größenangaben siehe nachfolgenden Abschnitt Binär- oder IEC-Präfixe.
Um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, schlug die IEC 1996 neue Einheitenvorsätze vor, die nur in der binären Bedeutung verwendet werden sollten.[17] Dabei wird eine den SI-Präfixen ähnlich lautende Vorsilbe ergänzt um die Silbe „bi“, die klarstellt, dass es sich um binäre Vielfache handelt. Ein Beispiel:
Das für die SI-Präfixe zuständige Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) empfiehlt diese Schreibweise,[18] auch wenn es nicht für Byte zuständig ist, da dies keine SI-Einheit ist. Dessen ungeachtet haben sich viele Standardisierungsorganisationen dieser Empfehlung angeschlossen.
Unter Unix-artigen Systemen finden sich oft die abweichenden einsilbigen großgeschriebenen Vorsätze als Abkürzungen, also z. B. K für KiB und M für MiB.
Vor allem weil die Speicher-Kapazitäten der Hersteller meist nur mit SI-Präfix angegeben sind, kann es gerade in Verbindung mit Microsoft-Systemen zu Verwirrung kommen. Denn Microsoft rechnet für Datengrößen immer mit Zweierpotenzen, gibt diese dann aber mit Hilfe der SI-Präfixe an. So wird also ein 128-GB-Speichermedium als 119,2 GB angezeigt, obwohl es laut IEC 119,2 GiB lauten müsste. Hinzu kommt die Verwirrung der Benutzer, dass laut Microsoft 120 GB (eigentlich 120 GiB) nicht auf ein mit 128 GB beworbenes Speichermedium passen und ein Fehler ausgegeben wird. Vergleich:
Für größere Dezimal- und Binärpräfixe wird die Unterscheidung größer, da die nominelle Differenz größer wird. Von einem Präfix zum Nächsten wird das Verhältnis von Binär zu Dezimal um einen Faktor \({\displaystyle 2^{10}/10^{3}}\) größer. So beträgt sie zwischen KiB und kB 2,4 %, zwischen TiB und TB hingegen bereits 10,0 % (Prozentangaben auf 1 Nachkommastelle gerundet). Eine anschauliche Übersicht über die möglichen Einheitenvorsätze und deren Bedeutungen bietet die Vergleichstabelle.
Die Hersteller von Massenspeichermedien, wie Festplatten, DVD-Rohlingen und USB-Speicher-Sticks, verwenden die Dezimal-Präfixe, wie es bei internationalen Maßeinheiten üblich ist, um die Speicherkapazität ihrer Produkte anzugeben. Daraus ergibt sich beispielsweise das Problem, dass ein mit „4,7 GB“ gekennzeichneter DVD-Rohling von Software, die entgegen dem oben genannten Standard (nämlich bei „GB“ die Zehnerpotenzen zu verwenden) die Zweierpotenzen verwendet (so handhabt es zum Beispiel der Windows-Explorer), mit dem abweichenden Wert von „4,38 GB“ (richtig wäre hier „4,38 GiB“ anzuzeigen) angezeigt wird, obwohl rund 4,7 Gigabyte (4.700.000.000 Byte) gemeint sind. Ebenso wird eine mit „1 TB“ spezifizierte Festplatte mit der scheinbar deutlich kleineren Kapazität von etwa „931 GB“ oder „0,9 TB“ erkannt (auch hier sollte eigentlich „931 GiB“, beziehungsweise „0,9 TiB“ angezeigt werden), obwohl jeweils rund 1,0 Terabyte (1.000.000.000.000 Byte) gemeint sind. Andererseits enthält ein mit „700 MB“ gekennzeichneter CD-Rohling tatsächlich 700 MiB (734.003.200 Byte), also etwa 734 MB (und sollte somit streng genommen mit „700 MiB“ ausgezeichnet werden).
Die Umrechnung von Größe von Datenmengen in SI-Einheiten stellt seit mehr als 30 Jahren keinerlei Probleme mehr dar. Bei visueller Darstellung auf dem Bildschirm ist der Unterschied im Rechenaufwand irrelevant, ob man durch 1000 (Division) oder 1024 (Arithmetisches Schieben) teilt. Für die weitere Umwandlung in eine Dezimal-Zeichenkette sind ohnehin Divisionen durch 10 notwendig oder man müsste „2C9 MB free“ anzeigen. Massenspeicher mit vorgeschalter komplexer Firmware lassen sich in praktisch beliebig fein abgestufter Größe herstellen, dort hat sich die Herstellung in glatten, gut vermarktbaren Größen durchgesetzt. RAM-Hauptspeicher und Cache-Speicher von CPUs, auf die in ihrer ziemlich ursprünglichen Form zugegriffen wird, werden als glatte Werte mit Binärpräfixen angegeben, SI-Präfixe wären hier hochgradig unpraktisch. Für Kunden ist dessen genaue Größe meist irrelevant, da er mit diesen Größen selten direkt in Kontakt kommt.
Apples macOS benutzt ab Version Mac OS X Snow Leopard (10.6)[19] einheitlich Dezimalpräfixe nur in dezimaler Bedeutung. KDE folgt dem IEC-Standard und lässt dem Anwender die Wahl zwischen binärer und dezimaler Angabe. Für Linux-Distributionen mit anderen Desktopumgebungen, wie zum Beispiel Ubuntu ab Version 11.04,[20] gibt es klare Richtlinien, wie Anwendungen Datenmengen angeben sollen; hier findet man beide Angaben, wobei die Binärpräfixe überwiegen.
Unix-Shells nutzen normalerweise Datenblöcke als Einheit. Optional wird auch eine lesbarere Darstellungsform, human readable bezeichnet, angeboten, normalerweise die binäre Einheit, wobei jedoch abweichend von der IEC-Vorgabe nur die Vorsätze der Maßeinheiten in Großbuchstaben als Einheit angegeben werden, also K für KiB, M für MiB usw. Es gibt jedoch auch oft die Möglichkeit, SI-Einheiten zu wählen, dann in der korrekten, jedoch großgeschriebenen Einheit, also KB, MB usw.
| Dezimalpräfixe | Unterschied gerundet |
Binärpräfixe gemäß IEC | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Name | Symbol | Anzahl Bytes[G 1] | Name | Symbol | Anzahl Bytes | |
| Kilobyte | kB[G 2] | 1 000 = 103 | 2,4 % | Kibibyte | KiB[G 3] | 1 024 = 210 |
| Megabyte | MB | 1 000 000 = 106 | 4,9 % | Mebibyte | MiB | 1 048 576 = 220 |
| Gigabyte | GB | 1 000 000 000 = 109 | 7,4 % | Gibibyte | GiB | 1 073 741 824 = 230 |
| Terabyte | TB | 1 000 000 000 000 = 1012 | 10,0 % | Tebibyte | TiB | 1 099 511 627 776 = 240 |
| Petabyte | PB | 1 000 000 000 000 000 = 1015 | 12,6 % | Pebibyte | PiB | 1 125 899 906 842 624 = 250 |
| Exabyte | EB | 1 000 000 000 000 000 000 = 1018 | 15,3 % | Exbibyte | EiB | 1 152 921 504 606 846 976 = 260 |
| Zettabyte | ZB | 1 000 000 000 000 000 000 000 = 1021 | 18,1 % | Zebibyte | ZiB | 1 180 591 620 717 411 303 424 = 270 |
| Yottabyte | YB | 1 000 000 000 000 000 000 000 000 = 1024 | 20,9 % | Yobibyte | YiB | 1 208 925 819 614 629 174 706 176 = 280 |
(englisch) (englisch) Spiegel Online, 9. Februar 2009 (Reihe „Technikärgernis“). Konvertieren zwischen den verschiedenen Bytegrößen – Duden, Bibliographisches Institut, 2016
(PDF; 898 kB) April 2003, S. 11, abgerufen am 28. November 2009 (englisch).
– Duden, Bibliographisches Institut, 2016
(Memento des Originals vom 19. November 2016 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. (englisch-deutsch) – Duden, Langenscheidt, 2015
. IBM, 11. Juni 1956, S. 5–6, Stretch Memo No. 39G. Archiviert vom Original : „[…] Most important, from the point of view of editing, will be the ability to handle any characters or digits, from 1 to 6 bits long.. IBM, 31. Juli 1956, S. 2, Stretch Memo No. 40. Archiviert vom Original : „[…] 60 is a multiple of 1, 2, 3, 4, 5, and 6. Hence bytes of length from 1 to 6 bits can be packed efficiently into a 60-bit word without having to split a byte between one word and the next. If longer bytes were needed, 60 bits would, of course, no longer be ideal. With present applications, 1, 4, and 6 bits are the really important cases. In: Computer History Vignettes. 8. August 2000, archiviert vom Original am 3. April 2017; abgerufen am 15. September 2018: „[…] I came to work for IBM, and saw all the confusion caused by the 64-character limitation. Especially when we started to think about word processing, which would require both upper and lower case. […] I even made a proposal (in view of STRETCH, the very first computer I know of with an 8-bit byte) that would extend the number of punch card character codes to 256 […] So some folks started thinking about 7-bit characters, but this was ridiculous. With IBM's STRETCH computer as background, handling 64-character words divisible into groups of 8 (I designed the character set for it, under the guidance of Dr. Werner Buchholz, the man who DID coin the term „byte“ for an 8-bit grouping). […] It seemed reasonable to make a universal 8-bit character set, handling up to 256. In those days my mantra was „powers of 2 are magic“. And so the group I headed developed and justified such a proposal […] The IBM 360 used 8-bit characters, although not ASCII directly. Thus Buchholz’s „byte“ caught on everywhere. I myself did not like the name for many reasons. The design had 8 bits moving around in parallel. But then came a new IBM part, with 9 bits for self-checking, both inside the CPU and in the tape drives. I exposed this 9-bit byte to the press in 1973. But long before that, when I headed software operations for Cie. Bull in France in 1965–1966, I insisted that „byte“ be deprecated in favor of „octet“. […] It is justified by new communications methods that can carry 16, 32, 64, and even 128 bits in parallel. But some foolish people now refer to a „16-bit byte“ because of this parallel transfer, which is visible in the UNICODE set. I’m not sure, but maybe this should be called a „hextet“. […]“
In: books.google.de. S. 231, abgerufen am 2. November 2017.
. McGraw-Hill Book Company / The Maple Press Company, York PA., 1962, S. 39–40. Archiviert vom Original : „[…] Terms used here to describe the structure imposed by the machine design, in addition to bit, are listed below. In: Byte Magazine. 2, Nr. 2, Februar 1977, S. 144. „[…] The first reference found in the files was contained in an internal memo written in June 1956 during the early days of developing Stretch. A byte was described as consisting of any number of parallel bits from one to six. Thus a byte was assumed to have a length appropriate for the occasion. Its first use was in the context of the input-output equipment of the 1950s, which handled six bits at a time. The possibility of going to 8 bit bytes was considered in August 1956 and incorporated in the design of Stretch shortly thereafter. The first published reference to the term occurred in 1959 in a paper „Processing Data in Bits and Pieces“ by G A Blaauw, F P Brooks Jr and W Buchholz in the IRE Transactions on Electronic Computers, June 1959, pages 121. The notions of that paper were elaborated in Chapter 4 of Planning a Computer System (Project Stretch), edited by W Buchholz, McGraw-Hill Book Company (1962). The rationale for coining the term was explained there on pages 40 as follows:. IBM, 19. September 1956, S. 1, Stretch Memo No. 45. Archiviert vom Original : „[…] The maximum input-output byte size for serial operation will now be 8 bits, not counting any error detection and correction bits. Thus, the Exchange will operate on an 8-bit byte basis, and any input-output units with less than 8 bits per byte will leave the remaining bits blank. The resultant gaps can be edited out later by programming […]“
.
(PDF) (Nicht mehr online verfügbar.) Philips, 1971, archiviert vom Original am 4. März 2016; abgerufen am 3. August 2015. Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
9e édition, 2019 (die sogenannte „SI-Broschüre“), Kapitel 3, S. 31 (französisch) und S. 143 (englisch) – Randnotiz.
In: Mac Life. 28. August 2009, abgerufen am 28. August 2009.
Ubuntu, abgerufen am 24. April 2010 (englisch).
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