Speicherkapazität

Die Speicherkapazität ist der insgesamt verfügbare Speicherplatz einer Datenstruktur oder eines Speichermediums.

Speicherkapazität in der Datenverarbeitung

Der Umfang von Daten oder Informationen im Sinne der Informationstheorie wird in der Einheit Bit gemessen. 8 Bit werden zur Grundeinheit Byte (ursprünglich stand Byte für eine systemabhängige Zahl von Bits, 8 Bit wurden auch als Oktett bezeichnet, jedoch sind heute fast nur noch 7- und 8-Bit-Bytes gebräuchlich, 7-Bit-Bytes auch nur in der Datenübertragung). Meistens wird mit Byte 1 Oktett, also 8 Bit, zusammengefasst, auf der die nächsthöheren Einheiten aufbauen. Auf Grund der ursprünglichen Definition eines Kilobytes mit 1024 statt 1000 Byte kann es zu unterschiedlichen Zählweisen kommen (siehe unter Datenmenge). Die Binärpräfixe dienen dazu, dass man einerseits die korrekte Verwendung der Einheitenpräfixe gewährleistet und andererseits die häufiger gebrauchten Größen 2¹⁰, 2²⁰ usw. als Einheit formuliert werden.

Bit

1 Bit - (2¹ = 2 mögliche Zustände), z. B. 0/1
5 Bit - (2⁵ = 32 mögliche Zustände), z. B. ein Großbuchstabe aus dem lateinischen Alphabet
7 Bit - (2⁷ = 128 mögliche Zustände), z. B. ein Zeichen im ASCII-Zeichensatz

Nibble oder Halb-Byte

1 Nibble - (2⁴ = 16 mögliche Zustände), z. B. 0/1/2/.../15
2 Nibble - (2⁸ = 256 mögliche Zustände), also 1 Byte

Byte oder Oktett (8 Bit)

1 Oktett - (2⁸ = 256 mögliche Zustände) ein Schriftzeichen in der ANSI-Codierung (erweitertes lateinisches Alphabet)
2 Oktett - (2¹⁶ = 65.536 mögliche Zustände) ein Schriftzeichen oder eine Schriftzeichenhälfte im UTF-16-Format
4 Oktett - (2³² = etwa 4,3 Milliarden mögliche Zustände) ein Schriftzeichen im UTF-32-Format

Kilobyte (kB) (10³ Byte = 1000 Byte),
Kibibyte (KiB) (2¹⁰ Byte = 1024 Byte), mehrheitlich wird stattdessen auch KB zur Unterscheidung von kB geschrieben.

ca. 0,5 kB - eine Buchseite als Text
ca. 4 kB - eine A4-„Schreibmaschinenseite“ mit 63 Zeilen zu je 80 Zeichen
1440 KiB - eine High Density 3,5 Zoll-Diskette

Megabyte (MB) (10⁶ Byte = 1.000.000 Byte),
Mebibyte (MiB) (2²⁰ Byte = 1.048.576 Byte)

ca. 5 MB - die Bibel als Text
ca. 703,1 MiB also ca. 737,8 MB - eine konventionelle „700 MB“ Daten-CD-ROM

Gigabyte (GB) (10⁹ Byte = 1.000.000.000 Byte),
Gibibyte (GiB) (2³⁰ Byte = 1.073.741.824 Byte)

ca. 4,38 GiB also ca. 4,7 GB - eine DVD±R
ca. 5 GB - ein komprimierter Spielfilm in DVD-Qualität

Terabyte (TB) (10¹² Byte = 1000 GB),
Tebibyte (TiB) (2⁴⁰ Byte)

ca. 20 TB Textumfang der Bestände der Library of Congress mit rund 20 Millionen Büchern (1963 - dürfte inzwischen bei bis zu 80 TB liegen)

Petabyte (PB) (10¹⁵ Byte = 1.000.000 GB),
Pebibyte (PiB) (2⁵⁰ Byte)

Die Speicherkapazitäten der weltweit größten Rechenzentren lagen Ende 2002 zwischen 1 PB und 10 PB

Exabyte (EB) (10¹⁸ Byte),
Exbibyte (EiB) (2⁶⁰ Byte)

Die Gesamtheit aller gedruckten Werke wird auf 0,2 EB geschätzt

Zettabyte (ZB) (10²¹ Byte),
Zebibyte (ZiB) (2⁷⁰ Byte)

Yottabyte (YB) (10²⁴ Byte),
Yobibyte (YiB) (2⁸⁰ Byte)

1 YB sind etwa so viel Byte, wie Atome in 1,67 Gramm Wasserstoff, entsprechend 0,83 mol H₂, vorhanden sind.

Datenträger

Bei der Kapazitätsangabe von Datenträgern wie Festplatten werden von den Herstellern in der Regel entsprechend dem SI-Standard 10er-Potenzen (z. B. Gigabyte) benutzt. Doch da der Speicherplatzbedarf von Programmen und Betriebssystemen üblicherweise in Gibibyte angegeben wird, treten oft Verwirrungen auf. So wird z. B. eine 20 GB große Festplatte vom Betriebssystem nur als 18,6 „GB“ groß angezeigt, denn 20 GB sind ungefähr 18,6 GiB. Daher sollten laut (IEC) in neuen Programmen entweder stets die binären Vorsilben und ihre Abkürzungen benutzt werden, oder es sollten beide Angaben dargestellt werden. Zu beachten ist ferner, dass die Größe des tatsächlich in einem Computer verfügbaren Speichers vom jeweiligen Dateisystem abhängt.

Als „historischen Unglücksfall“ kann man die üblichen Größenangaben bei Disketten bezeichnen: Auf eine 720-KiB-Diskette passen 720 · 1024 Byte. Als die Kapazität dann verdoppelt wurde, nannte man diese jedoch nicht „1440-KiB-Diskette“, sondern fälschlich „1,44-MB-Diskette“. Da ihre Kapazität hingegen 1,44 · 1000 · 1024 Byte beträgt, handelt es sich hier also weder um 1,44 Megabyte noch um 1,44 Mebibyte, sondern eher um 1,44 „Kilokibibyte“.

Diskussion

Waren es früher in erster Linie Festplattenhersteller, die ihre Speicherkapazitäten „fälscherlicherweise“ größer angaben durch die Multiplikation zur Basis 10 (kilo=1000) statt – wie es eher üblich war – zur Basis 2 (kilo=1024), sind es im Gegensatz dazu heute viele Softwarehersteller, welche die neuen Binärpräfixe nicht oder inkonsequent benutzen, denn diese rechneten im Gegensatz zu diversen Hardware-Herstellern meistens mit 2er- und nicht mit 10er-Potenzen.

Als Kritik an den Binärpräfixen wird der International Electrotechnical Commission (IEC) vorgeworfen, sie hätte Druck auf Hardware-Hersteller ausüben sollen, Megabyte, Gigabyte und Terabyte etc. dem alten Quasi-Standard zufolge auch mit 2er-Potenzen umzurechnen, anstatt neue Präfixe einzuführen und damit die alten seit den 1960er Jahren bestehenden Bezeichnungen alle umzudefinieren, was zu Verwirrungen führe.

Dem wird entgegnet, dass einerseits es schon vor der Einführung der Binärpräfixe 1998 keine einheitliche Präfixverwendung in der IT-Branche gegeben habe (das extreme Beispiel der 1,44-Disketten wurde bereits oben genannt), sondern sich Hersteller oft nur aus markttechnischen Gründen für die eine oder andere Verwendung der mehrdeutigen Präfixe entschieden hätten und dies auch weiterhin täten. Zudem gehe es nicht darum, irgendwelche Branchen zu bevorzugen, sondern auf Dauer einheitliche (also nicht mehrdeutige) Vorsilben zu benutzen um gerade die bestehende Konfusion zu vermeiden. Da die griechischen Vorsilben kilo-, mega-, giga- usw. bereits für 10er-Potenzen reserviert gewesen seien, sei die Einführung neuer Präfixe unumgänglich gewesen. Die daraus resultierende übergangsmäßige leichte Steigerung der Verwirrung würde sich legen, sobald die neuen Präfixe einen gewissen Bekanntheitsgrad erreichen würden und man sich an sie gewöhnt habe.

Verwirrung gibt es bisher – auch Jahre nach der Einführung der neuen Vorsilben – noch immer. So hat beispielsweise eine 700 MB-CD ca. 700 MiB (=700 · 1024 · 1024 Byte) Kapazität, eine 4,7 GB-DVD dagegen tatsächlich ca. 4,7 GB (also 4,7 · 1000 · 1000 · 1000 Byte), was in etwa 4,38 GiB entspricht.
Da Soft- und Hardwarehersteller nur sehr zögerlich auf die Binärpräfixe umstellen, ist ein Ende der Konfusion noch nicht in Sicht. Es ist anzunehmen, dass die alten Binärpräfixe ebenso Jahrzehnte in Gebrauch bleiben wie Kalorie und PS.

Normen

Die Vorsätze für Potenzen von 2 sind beschrieben in der Norm IEC 60027-2 (Letter symbols to be used in electrical technology – Part 2: Telecommunications and electronics). Sie ist von dem Europäischen Komitee für Elektrotechnische Normung (CENELEC) als Harmonisierungsdokument HD 60027-2:2003-03 übernommen worden und daher auch in der EU verbindlich. Juristisch gibt es damit keine Konfusion; es ist klar geregelt wann welche Vorsätze verwendet werden müssen.

Die Vorsätze für Potenzen von 10 sind seit Mitte des 20. Jahrhunderts im Systeme International d'Unites, kurz SI, festgelegt. Die Vorsätze für Potenzen von 2 wurden erst Ende der 90er Jahre standardisiert und im Dezember 1999 als Amendment 2 to IEC International Standard IEC 60027-2 zum weltweiten Standard.

Siehe auch

Liste der Vorsilben für Maßeinheiten
Datenkompression (Ausnutzung von Redundanz)

Weblinks

Rechnerarchitektur | Informationseinheit

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