Vom Bit zum Yottabyte - Welche Speichergrößen gibt es?

Mit der zunehmenden Verbreitung von Computersystemen wuchs der Speicherplatz der unterschiedlichen Speichermedien rasant. Mit jeder Speichergeneration wurden die Computer schneller und leistungsfähiger. Speichergrößen wie Kilobyte oder Megabyte reichten als Einheiten schnell nicht mehr aus, um die Datenmengen noch leserfreundlich darzustellen. Dies führte zur Definition neuer Speichergrößen.

Da du in der digitalen Welt fast an jeder Ecke mit den unterschiedlichsten Speichergrößen in Kontakt kommst, solltest du zumindest grob die wichtigsten Einheiten kennen. Deshalb stelle ich dir hier die 10 wichtigsten Speichergrößen innerhalb von Computersystemen vor. Doch zuerst wollen wir uns gemeinsam anschauen, was eine Speichergröße überhaupt ist und warum die Bezeichnungen Kilo-, Mega- oder Gigabyte eigentlich nicht wirklich geeignet sind.

Was sind Speichergrößen?

Die Speichergröße ist das Maß für Datenmengen. Sie gibt z.B. an, welche Menge an Daten auf einem Computerspeicher abgelegt werden können oder wie groß eine Datei ist. Die kleinste Speichergröße ist das Bit.

Zum Computerspeicher gehört jedes physische Gerät, das große oder kleine Informationen vorübergehend oder dauerhaft speichern kann. Es gibt zwei Arten von Computerspeicher: flüchtige und nichtflüchtige.

Ein flüchtiger Speicher ist ein Speicher, der seinen Inhalt verliert, wenn der Computer oder das Hardwaregerät ausgeschaltet wird. RAM ist ein Beispiel für einen flüchtigen Speicher, bei dem nicht gespeicherte Daten verloren gehen, wenn der Computer während der Arbeit neu gestartet wird. Ein nichtflüchtiger Speicher ist ein Speicher, der seinen Inhalt auch bei Stromausfall beibehält. Ein Beispiel für einen nichtflüchtigen Speicher ist das EPROM (Erasable Programmable ROM) oder auch Festplatten.

Warum sind Bezeichnungen wie Kilo- oder Megabyte keine geeigneten Speichergrößen?

Der Prozessor eines Computers ist eine elektronische Schaltung, die jeweils ein- oder ausgeschaltet sein kann. Diese beiden Zustände werden im Speicher durch 0 oder 1 repräsentiert. Aus diesen beiden Zuständen kann der Computer alle möglichen Zahlen bilden. Computer sind also im Dualsystem unterwegs, welches die Basis 2 (2^x) als Grundlage hat.

In der Praxis werden Speichergrößen aber in Kilobyte (KB) oder Megabyte (MB) gemessen. Kilo und Mega sind im internationalen Einheitensystem Dezimalpräfixe mit der Basis 10 (10^x). Das hat zur Folge, dass ein Kilobyte nicht 2¹⁰ oder 1.024 Bytes sind, sondern 1.000 Bytes. Genauso ist ein Megabyte nicht 2²⁰ oder 1.048.576 Bytes, sondern 10⁶ oder 1.000.000 Bytes. Der Unterschied wird immer gravierender, je größer die Datenmengen werden. Kommen wir z.B. in den Bereich der Gigabytes, beträgt der Unterschied zwischen dem Dual- und dem Dezimalsystem fast 71 Megabytes.

Die Lösung

Es war unmöglich, solch große Datenmengen zu ignorieren. Aus diesem Grund wurde damit begonnen, 1 KB als 1.024 Byte, 1 GB als 1.024 MB usw. zuschreiben. Aber jetzt war es zu spät: KB war bekanntlich 1.000 Byte, nicht 1.024. Doch das National Institute of Standards and Times (NIST) und die Internationale elektrotechnische Kommission (IEC) haben sich bemüht, das Problem zu lösen.

Im Jahr 1998 beschlossen sie, dass ausschließlich das „Kibibyte“ (KiB) für 1.024 Byte und das „Kilobyte“ für 1.000 Byte zu verwenden ist. Ebenso wird „Mebibyte (MiB)“ für 1.048.576 Byte und „Megabyte (MB)“ für 1.000.000 Byte verwendet.

Leider können diese Maßnahmen der Regulierungsbehörden nicht dazu beitragen, den Unterschied zwischen Kilobytes und Kibibytes zu klären. Das Wort „Kilobyte“ ist in der internationalen Kultur mittlerweile einfach zu tief verwurzelt.

Welche Speichergrößen gibt es?

Speichergrößen werden verwendet, um die Menge oder das Volumen von digitalen Daten anzugeben. 10 der wichtigsten Speichergrößen wollen wir uns im Folgenden näher anschauen.

Bit

Ein Bit ist die kleinste Speichergröße in der digitalen Welt. Der Name ist eine Abkürzung für binary digit. Ein Bit repräsentiert den logischen Zustand eines von zwei möglichen Werten. Diese Werte werden häufig durch 1 oder 0 dargestellt, aber auch Ausdrücke wie wahr/falsch, ja/nein, +/- oder an/aus werden häufig verwendet.

Byte

In Computersystemen werden 8 zusammenhängende Bits als 1 Byte bezeichnet. Ein Byte ist die Maßeinheit, die von Computern zur Darstellung von Zeichen wie Buchstaben, Zahlen und Schrift (z. B. „h“, „7“, „$“) verwendet wird.

Bytes werden mit einem großen „B“ und Bits mit einem kleinen „b“ abgekürzt. Die Speicherkapazität eines Computers wird in der Regel in Vielfachen von Bytes angegeben. Eine 640-MB-Festplatte kann beispielsweise 640 Millionen Bytes an Daten speichern.

Kilobyte

Ein Kilobyte ist die kleinste Speichergröße der Speichermessung. 1 Kilobyte entspricht 10³ oder 1.000 Bytes und wird mit „KB“ abgekürzt. Es kommt vor dem Megabyte und entspricht technisch gesehen 1.000 Bytes. Das Kilobyte wird oft synonym mit dem Kibibyte verwendet. Dabei sind 1 Kibibyte exakt 1.024 Bytes (2¹⁰).

Kilobytes werden hauptsächlich zur Messung der Größe kleiner Dateien verwendet. Ein einfaches Textdokument enthält z. B. 10 KB an Daten, die Dateigröße beträgt also 10 Kilobyte. Kleine Grafiken auf Webseiten sind in der Regel zwischen 5 KB und 100 KB groß. Einzelne Dateien belegen in der Regel mindestens 4 KB Speicherplatz auf der Festplatte.

Megabyte

Ein Megabyte entspricht 1.000 Kilobyte und steht vor dem Gigabyte (GB). 1 Megabyte entspricht 10^s oder 1.000.000 Byte und wird mit „MB“ abgekürzt. 1 MB sind technisch gesehen 1.000.000 Bytes. Trotzdem wird es oft synonym mit dem Mebibyte verwendet, wobei ein MiB 1.048.576 Bytes (2²⁰) sind.

Megabytes werden hauptsächlich zur Messung der Größe von großen Dateien verwendet. Ein hochauflösendes JPEG-Bild kann beispielsweise zwischen 1 und 5 Megabyte groß sein; ein 3-minütiger Song, der in einem komprimierten Format gespeichert ist, nimmt etwa 3 MB ein, während eine unkomprimierte Datei etwa 30 MB Speicherplatz benötigt. Compact Discs werden in Megabyte (ca. 700-800 MB) angegeben, während viele andere Speichermedien, wie Festplatten in Gigabyte oder Terabyte angegeben werden.

Gigabyte

Ein Gigabyte entspricht 1.000 MB und steht vor der Speichereinheit Terabyte (TB). 1 Gigabyte entspricht 10⁹ oder 1.000.000.000 Bytes und wird mit „GB“ abgekürzt. Gigabyte wird häufig synonym für Gibibyte verwendet. 1 GiB sind aber exakt 1.073.741.824 Bytes (2³⁰).

Gigabytes werden manchmal auch als „Gigs“ abgekürzt und verwendet, um die Kapazität eines Speichergeräts zu messen. Auf einer Standard-DVD können beispielsweise 4,7 GB an Daten gespeichert werden.

Terabyte

Ein Terabyte entspricht 1.000 GB und steht vor dem Petabyte (PB). 1 Terabyte sind 10¹² oder 1.000.000.000.000 Bytes und es wird mit „TB“ abgekürzt. Oft wird es synonym mit Tebibyte verwendet. Ein Tebibyte ist aber genau 1.099.511.627.776 Bytes (2⁴⁰).

Die Kapazität großer Speichergeräte wird in der Regel in Terabyte angegeben: Um 2007 erreichten die Festplatten für Verbraucher eine Kapazität von etwa 1 Terabyte. Heutzutage werden Festplatten in Terabyte gemessen: Eine typische interne Festplatte kann beispielsweise 2 Terabyte an Daten speichern, und einige Server und Hochleistungs-Workstations mit mehreren Festplatten können insgesamt mehr als 10 Terabyte speichern.

Petabyte

Ein Petabyte entspricht 1.000 TB und ist die Speichergröße vor dem Exabyte. 1 Petabyte entspricht 10¹⁵ oder 1.000.000.000.000.000 Bytes und wird mit „PB“ abgekürzt. 1 Pebibyte sind exakt 1.125.899.906.842.624 oder 2⁵⁰ Bytes.

Da die meisten Speichergeräte aktuell eine maximale Kapazität von einigen TB haben, werden Petabytes nur selten zur Messung der Speicherkapazität eines einzelnen Geräts verwendet. Stattdessen werden Petabytes verwendet, um die Gesamtmenge der in einem großen Netzwerk oder einer Serverfarm gespeicherten Daten zu messen. So speichern beispielsweise Internetriesen wie Google und Facebook über 100 PB an Daten auf ihren Servern.

Exabyte

Ein Exabyte entspricht 1.000 PB und geht dem Zettabyte als Speichergröße voraus. Ein Exabyte ist 10¹⁸ oder 1.000.000.000.000.000.000 Bytes und es wird mit „EB“ abgekürzt. Ein Exabyte ist kleiner als ein Exbibyte, welches genau 1.152.921.504.606.846.976 (2⁶⁰) Bytes umfasst.

Ein Exabyte ist eine so große Einheit, dass sie aktuell noch nicht zur Messung der Speicherkapazität verwendet wird. Selbst die Speicherkapazität der größten Cloud-Speicherzentren wird in Petabytes gemessen, was einem Bruchteil eines EB entspricht. Stattdessen wird mit Exabytes die Datenmenge auf mehreren Speichernetzwerken und die über das Internet übertragene Datenmenge in einem bestimmten Zeitraum gemessen. So werden beispielsweise jedes Jahr mehrere hundert Exabyte an Daten über das Internet übertragen.

Zettabyte

Ein Zettabyte entspricht 1.000 Exabytes oder 10²¹ Bytes. Ein Zettabyte ist etwas kleiner als ein Zebibyte, welches 1.180.591.620.717.411.303.424 (2⁷⁰) Bytes umfasst. Zettabytes werden mit „ZB“ abgekürzt. 1 Zettabyte enthält 1 Milliarde TB, was bedeutet, dass zur Speicherung von 1 Zettabyte Daten eine Milliarde 1-Terabyte-Festplatten benötigt werden. Ein Zettabyte wird in der Regel zur Messung großer Datenmengen verwendet, aber alle Daten der Welt sind bisher nur wenige Zettabytes groß.

Yottabyte

Ein Yottabyte entspricht 1.000 Zettabytes und es ist die größte Speichergröße für Datenmengen im SI-System. Ein Yottabyte ist 10²⁴ oder 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Bytes und es wird mit „YB“ abgekürzt. Es ist etwas kleiner als ein Yobibyte, welches genau 1.208.925.819.614.629.174.706.176 oder 2⁸⁰ Bytes enthält.

Einheitenübersicht der Dual- und Dezimal-Präfixe aller Speichergrößen

Abschließend findest du eine Übersicht aller Speichergrößen mit Werten über die möglichen Dezimal- und Dual-Präfixe.

Dezimal-Präfixe (SI-Präfixe)

Byte (B)  = 8 Bit
Kilobyte (kB) = 10³ Byte = 1000 Byte
Megabyte (MB) = 10⁶ Byte = 1.000.000 Byte
Gigabyte (GB) = 10⁹ Byte = 1.000.000.000 Byte
Terabyte (TB) = 10¹² Byte = 1.000.000.000.000 Byte
Petabyte (PB) = 10¹⁵ Byte = 1.000.000.000.000.000 Byte
Exabyte (EB) = 10¹⁸ Byte = 1.000.000.000.000.000.000 Byte
Zettabyte (ZB) = 10²¹ Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000 Byte
Yottabyte (YB) = 10²⁴ Byte = 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Byte

Dual-Präfixe (IEC-Präfixe)

Kibibyte (KiB) = 2¹⁰ Byte = 1024 Byte
Mebibyte (MiB) = 2²⁰ Byte = 1.048.576 Byte
Gibibyte (GiB) = 2³⁰ Byte = 1.073.741.824 Byte
Tebibyte (TiB) = 2⁴⁰ Byte = 1.099.511.627.776 Byte
Pebibyte (PiB) = 2⁵⁰ Byte = 1.125.899.906.842.624 Byte
Exbibyte (EiB) = 2⁶⁰ Byte = 1.152.921.504.606.846.976 Byte
Zebibyte (ZiB) = 2⁷⁰ Byte = 1.180.591.620.717.411.303.424 Byte
Yobibyte (YiB) = 2⁸⁰ Byte = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 Byte

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12. Januar 2023