Speichergrößen: Was sind digitale Datenmengen?

Wie viel internen Speicher sollte ein gutes Smartphone haben? Wie viel RAM werden empfohlen? Wie viel Gigabyte hat eine Terabyte-Festplatte und was sind Kilo- und Megabyte? Die größten Berge der Erde messen wir in Metern. Die jährlich wachsenden Datenberge messen wir in Bytes. Um zu verstehen, was Speicherkapazitäten bedeuten und welche Größenverhältnisse es zwischen Datenmengen gibt, sollten Sie die Maßeinheiten für Speichergrößen kennen. Angefangen beim kleinsten Byte bis hin zu den sehr großen Einheiten Zetta-, Yotta- und Brontobyte.

Nur wenigen ist bekannt, dass die Menschheit seit 2016 in der Ära des Zettabytes lebt. In jenem Jahr erreichte die jährlich generierte Datenmenge den Umfang eins Zettabytes. Es wird prognostiziert, dass im Jahr 2025 die globale Datenmenge schon bei 175 Zettabyte liegen wird. Was das bedeutet, lässt sich leicht veranschaulichen: Ein Zettabyte umfasst rund eine Milliarde Terabyte. Festplatten, die heutzutage über ein großes Speichervolumen verfügen, bieten mindestens 1 Terabyte Speicher. Ein Terabyte kann etwa 250 HD-Filme à 120 Minuten speichern. 1 Zettabyte entspricht somit rund 250.000.000.000 HD-Filmen!

Seit digitale Anwendungen, Smart-Technologien und allgegenwärtiges Internet fester Bestandteil des öffentlichen Lebens sind, explodieren Datenmengen geradezu. Privatpersonen und Unternehmen produzieren so viele Daten, dass sie sich nicht mehr verständlich in Bits und Bytes ausdrücken lassen. Weltweit werden pro Tag geschätzt 2,5 Trillionen Bytes erzeugt. Damit ist der digitale Fußabdruck der Menschheit kaum mehr rational zu begreifen. Maßeinheiten für verschiedene Speichergrößen machen daher verständlich, wie groß eine Datenmenge überhaupt ist.

Die kleinste Informationseinheit ist das Bit. Selbst die größten Datenberge fangen hier an, denn ein Bit ist die kleinste mögliche Unterscheidung, die Computer treffen können: 1 oder 0. In der Programmierung ist hierbei von einem „Boolean“ die Rede. Etwas Kleineres als ein Bit bzw. die Zustände 1 oder 0 gibt es für digitale Anwendungen nicht, und da Computer binär kommunizieren, berechnen sich Datenmengen in Einsen und Nullen.

Am einfachsten stellt man sich Speichergrößen als Gefäße vor. Ein Bit ist das kleinste Gefäß, das genau einen Informationsgehalt aufnehmen kann. Das macht es jedoch noch nicht zur Datenmenge. Diese ergibt sich erst, wenn viele Gefäße viele Daten enthalten.

In Gebrauch kam das von binary information digit abgekürzte Bit durch US-Mathematiker John W. Turkey, der es in einem Bells Lab Memo einführte. Bekanntheit erlangte die Informationseinheit dank Claude E. Shannon und seiner Abhandlung „A Mathematical Theory of Communication“ aus dem Jahr 1948.

Da sie zur Beschreibung von Datenmengen zu klein ist, grenzte der IBM-Ingenieur Werner Buchholz 1956 die Dateneinheit „Bit“ von der kleinsten Datenmenge „Byte“ (B) ab. Datenmengen und somit Speichergrößen werden stets in Byte bzw. Byte-Potenzen angegeben.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und wird mit „B“ abgekürzt. Da ein Bit jeweils einen von zwei Zuständen abbilden kann – 1 oder 0 –, kann ein Byte bereits 256 (2⁸) verschiedene Zustände bzw. Zeichen wiedergeben. Der Grund dafür ist, dass jedes der 8 Bit in einem Byte beispielsweise 8 Möglichkeiten bietet, wo ein auf 1 gesetztes Bit stehen kann:

10000000

01000000

00100000

00010000

00001000

00000100

00000010

00000001

Zur Unterscheidung von Datenmengen, die größer als wenige Bytes sind, dienen Präfixe, die dem Byte vorangestellt werden: Kilo-Byte, Mega-Byte, Giga-Byte. Dabei stoßen das Dezimalsystem, das Menschen üblicherweise benutzen, und das Binärsystem, mit dem Computer kommunizieren, aufeinander. Aus diesem Grund sind derzeit zwei Kennzeichnungsnormen für Datenmengen in Gebrauch: Binärpräfixe und Dezimalpräfixe.

Binärpräfixe, auch IEC-Präfixe genannt, definieren Datenmengen in Zweierpotenzen, also mit der Basis 2^x. Dezimalpräfixe, auch SI-Präfixe genannt, stehen für Zehnerpotenzen, also 10^x.

Vielleicht haben Sie schon bemerkt, dass handelsübliche Angaben zu Speichergrößen (z. B. KB, GB oder TB) nicht ganz korrekt sind. Das liegt daran, dass Binärpräfixe Speichergrößen präziser wiedergeben können, sich aber als offizielle Bezeichnung für Datenmengen bisher nicht durchsetzen konnten.

So sind 1 Kilobyte laut Dezimalsystem angeblich 1.000 Byte. Korrekt sind aber 1.024 Byte. Selbst die International Electronic Commission (IEC), die Normen im Bereich Elektrotechnik und Elektronik festlegt, rät offiziell zu Binärpräfixen. Abgesehen von Linux-Systemen konnten sie sich jedoch weder im Alltag noch in der IT behaupten.

Für die Speicherung eines Zeichens benötigt ein Computer 1 Byte. In der Datenverarbeitung gilt daher:

1 Byte = 1 Zeichen (z. B. A, Z, ?, 5, 0, #)

1 Kilobyte wiederum entspricht 1.024 Byte, also 1.024 verschiedenen Zeichen.

Eine geschriebene Normseite mit 1.800 Zeichen inkl. Leerzeichen umfasst also rund 1.800 Byte und 1 bis 2 Kilobyte. Bei Programmen wie Word können es durch Formatierungen und eingebettete Grafiken schnell 10 bis 12 KB sein. Das sind noch immer sehr kleine Speichergrößen.

Zum Vergleich: Ein Smartphone mit einer 12-Megapixel-Kamera macht heutzutage Fotos mit einer Größe von ca. 2 bis 4,5 MB pro Bild. Handelsübliche Laptops verfügen über Arbeitsspeicher von 8, 12 oder 16 GB RAM. Und Festplatten sind längst im Terabyte-Bereich angekommen.

Bei der Umrechnung von Speichergrößen kann folgende Übersicht helfen:

Verwendet man – wie nach wie vor üblich – die Dezimalpräfixe für Binärgrößen, rechnen sich die jeweiligen Einheiten wie folgt in Byte um:

Das handelsübliche Maß für große Speicherkapazitäten ist heutzutage Terabyte. Externe Festplatten werben in der Regel mit Speichergrößen zwischen 1 und 5 Terabyte. Angesichts einer jährlich produzierten Datenmenge von etwa 44 Billionen Gigabyte ist das gar nicht mal so viel.

Die nächstgrößeren Datenmengen nach Terabyte sind Peta- und Exabyte. Sie spielen vor allem im Alltag von Großkonzernen und Tech-Giganten wie Google oder Apple eine Rolle. Google verfügt in seinen Rechenzentren und Servern weltweit eigenen Angaben zufolge über ein Datenvolumen zwischen 10 bis 15 Exabyte. Das sind ungefähr 30 Millionen Computer zusammengenommen.

Auf Exabyte folgt Zettabyte. Damit lässt sich das jährlich generierte Datenvolumen beschreiben. So wird angenommen, dass die Menschheit allein 2020 bis zu 59 Zettabyte Daten produziert hat. Nach Zettabyte kommt Yottabyte – und hier bewegt man sich bereits in einem theoretischen Bereich der Speichergrößen. Yottabyte ist die derzeit größte Speicherkapazität, die das International System of Units seit 2018 offiziell akzeptiert. Von Yottabyte ist vor allem in Bezug zu den weltweit gespeicherten Personendaten von Geheimdiensten die Rede. Sehr große Big Data also.

Mit Yottabyte ist natürlich noch nicht Schluss. Massendaten wie Bronto- und Gegobyte sind so große, rein theoretische Datenmengen, dass sie noch nicht offiziell durch das International System of Units normiert sind. Voraussichtlich 2030 wird die jährliche generierte Datenmenge erstmals 1 Brontobyte erreichen. Zum Verständnis: Eine hypothetische Gegobyte-Festplatte könnte nach heutigem Maßstab 23.000.000 Mal die Erde bedecken.

Speichergrößen in Terabyte lassen sich noch nachvollziehen. Größenordnungen wie 175 Zettabyte sind jedoch abstrakt und kaum zu begreifen. Einfache und anschauliche Beispiele schaffen hier Abhilfe:

1 Nibble = 4 Bit

1 Byte = 1 Buchstabe

1 Kilobyte = 1 Normseite (1.800 Zeichen)

1 Megabyte = ca. 1 Buch mit 200 Seiten

2–5 Megabyte = 1 HD-Film

1 Gigabyte = ca. 1.000–2.000 Bücher

1 Terabyte = ca. 250.000 MP3-Songs

1 Petabyte = ca. 223.000 HD-Filme oder 745 Millionen Disketten

1 Exabyte = ca. 12 Milliarden DVDs oder 16 Billionen MP3-Songs

1 Zettabyte = alle 2016 generierten Daten weltweit

1 Yottabyte = ca. 45 Trillionen Blu-ray Discs mit je 25 GB

US-Wissenschaftlern zufolge soll die Speicherkapazität des menschlichen Gehirns bei schätzungsweise 2,5 Petabyte liegen. Das sind 1.024 externe Festplatten mit 1 Terabyte Speichervolumen. Warum wir trotzdem so oft das E-Mail-Passwort oder die PIN-Nummer der Bankkarte vergessen, bleibt wohl ein Rätsel.

Nachfolgend haben wir die wichtigsten Fragen und Antworten zum Thema nochmals für Sie zusammengefasst.

Computer berechnen sich Datenmengen in Einsen und Nullen. „Bit“ steht für binary digit und ist die kleinste binäre Informationseinheit. Ein Bit ist die kleinste mögliche Unterscheidung, die Computer treffen können: 1 oder 0.

Ein Byte besteht aus 8 Bit und wird mit „B“ abgekürzt. Ein Byte kann 256 verschiedene Zustände bzw. Zeichen wiedergeben. Ein Beispiel für ein Byte in Binärcode sähe wie folgt aus: 01011001

Für die Speicherung eines Zeichens benötigt ein Computer 1 Byte. In der Datenverarbeitung gilt daher: 1 Byte = 1 Zeichen (z. B. A, Z, ?, 5, 0, #). 1 Kilobyte wiederum entspricht 1.024 Byte, also 1.024 verschiedenen Zeichen.

Die nächstgrößeren Datenmengen nach Terabyte sind Peta- und Exabyte. Sie spielen vor allem im Alltag von Großkonzernen und Tech-Giganten wie Google oder Apple eine Rolle. Google verfügt in seinen Rechenzentren und Servern weltweit eigenen Angaben zufolge über ein Datenvolumen zwischen 10 bis 15 Exabyte. Das sind ungefähr 30 Millionen Computer zusammengenommen.