Das Byte ist eine digitale Informationseinheit , die üblicherweise aus acht Bits besteht . Ursprünglich bezeichnete man mit einem Byte die Anzahl der Bits, die zur Kodierung eines einzelnen Textzeichens in einem Computer verwendet wurden [ 1 ] [ 2 ] . Aus diesem Grund ist es in vielen Computerarchitekturen die kleinste adressierbare Speichereinheit . Um Bytes beliebiger Größe von der üblichen 8-Bit -Definition zu unterscheiden, bezeichnen Netzwerkprotokolldokumente wie das Internetprotokoll ( RFC 791 ) ein 8-Bit-Byte als Oktett [ 3 ] . Die Bits eines Oktetts werden üblicherweise von 0 bis 7 oder von 7 bis 0 nummeriert, abhängig von der Byte-Reihenfolge (Endianness ).  

Die Größe eines Bytes war historisch gesehen hardwareabhängig , und es gab keine verbindlichen Standards, die die Größe vorschrieben. Verwendet wurden Größen von 1 bis 48 Bit. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Der Sechs-Bit-Zeichencode war eine häufig verwendete Implementierung in frühen Codierungssystemen, und Computer mit Sechs- und Neun-Bit-Bytes waren in den 1960er Jahren weit verbreitet. Diese Systeme verfügten oft über Speicherwörter mit 12, 18, 24, 30, 36, 48 oder 60 Bit, entsprechend 2, 3, 4, 5, 6, 8 oder 10 Sechs-Bit-Bytes, und wurden in älteren Systemen bis ins 21. Jahrhundert hinein verwendet. In dieser Zeit wurden Bitgruppen im Befehlsstrom oft als Silben [ a ] ​​oder Slab bezeichnet , bevor der Begriff Byte üblich wurde.

Der moderne De-facto- Standard von acht Bit, wie in ISO/IEC 2382-1:1993 dokumentiert, ist eine praktische Zweierpotenz, die die binärkodierten Werte von 0 bis 255 für ein Byte ermöglicht, da 2 hoch 8 gleich 256 ist. [ 8 ] Die internationale Norm IEC 80000-13 kodifizierte diese gängige Bedeutung. Viele Anwendungen nutzen Informationen, die mit acht oder weniger Bits dargestellt werden können, und Prozessorhersteller optimieren üblicherweise für diese Verwendung. Die Verbreitung wichtiger kommerzieller Computerarchitekturen hat zur weitverbreiteten Akzeptanz des 8-Bit-Bytes beigetragen. [ 9 ] Moderne Architekturen verwenden typischerweise 32- oder 64-Bit-Wörter, die aus vier bzw. acht Bytes bestehen.

Das Einheitszeichen für das Byte wurde von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) und dem Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) als Großbuchstabe B festgelegt . [ 10 ] International definiert die Einheit Oktett explizit eine Folge von acht Bits und beseitigt so die potenzielle Mehrdeutigkeit des Begriffs „Byte“. [ 11 ] [ 12 ] Das Symbol für Oktett, „o“, beseitigt zudem die Mehrdeutigkeit des Symbols „B“ zwischen Byte und Bel .

Etymologie und Geschichte

Der Begriff „Byte“ wurde im Juni 1956 von Werner Buchholz geprägt [ 4 ] [ 13 ] [ 14 ] [ b ] während der frühen Entwurfsphase des IBM Stretch- Computers [ 15 ] [ 16 ] [ 1 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 17 ] [ 18 ] , der über eine Adressierung auf Bit-Ebene und VFL-Befehle (Variable Field Length) mit einer im Befehl kodierten Byte-Größe verfügte. [ 13 ] Es handelt sich um eine bewusste Umschreibung von „Bit“ , um eine versehentliche Verwechslung mit „Bit“ zu vermeiden . [ 1 ] [ 13 ] [ 19 ] [ c ]

Eine weitere Herkunft des Begriffs „Byte“ für Bitgruppen, die kleiner als die Wortgröße eines Computers sind, insbesondere für Vier-Bit- Gruppen , ist von Louis G. Dooley belegt. Er behauptete, den Begriff geprägt zu haben, als er 1956 oder 1957 mit Jules Schwartz und Dick Beeler am MIT Lincoln Laboratory an einem Luftverteidigungssystem namens SAGE arbeitete , das gemeinsam von Rand , dem MIT und IBM entwickelt wurde. [ 20 ] [ 21 ] Später verwendete Schwartz den Begriff tatsächlich in seiner Programmiersprache JOVIAL , doch der Autor erinnerte sich vage daran, dass er von AN/FSQ-31 abgeleitet war . [ 22 ] [ 21 ]

Frühe Computer nutzten verschiedene vier-Bit- BCD-Darstellungen ( Binary-Coded Decimal ) und die sechs-Bit -Codes für druckbare Grafikmuster, die in der US-Armee ( FIELDATA ) und der US-Marine üblich waren . Diese Darstellungen umfassten alphanumerische Zeichen und spezielle grafische Symbole. 1963 wurden diese Zeichensätze auf sieben Bit erweitert und als American Standard Code for Information Interchange (ASCII) im Rahmen des Federal Information Processing Standard (FIPS) eingeführt . Dieser ersetzte die inkompatiblen Fernschreibercodes, die in den 1960er-Jahren von verschiedenen Zweigen der US-Regierung und Universitäten verwendet wurden. ASCII beinhaltete die Unterscheidung von Groß- und Kleinbuchstaben sowie eine Reihe von Steuerzeichen, um die Übertragung von Schriftsprache und Funktionen von Druckgeräten wie Seiten- und Zeilenvorschub sowie die physikalische oder logische Steuerung des Datenflusses über die Übertragungsmedien zu ermöglichen. [ 18 ] Anfang der 1960er Jahre, während IBM auch an der ASCII-Standardisierung beteiligt war, führte das Unternehmen gleichzeitig in seiner Produktlinie System/360 den acht-Bit Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC) ein, eine Erweiterung der sechs-Bit Binary-Coded Decimal (BCDIC)-Darstellung [ d ], die in früheren Lochkartenstanzern verwendet wurde. [ 23 ] Die große Verbreitung des System/360 führte zur flächendeckenden Einführung der acht-Bit-Speichergröße, [ 18 ] [ 16 ] [ 13 ] obwohl sich die EBCDIC- und ASCII-Kodierungsverfahren im Detail unterscheiden.

Anfang der 1960er Jahre führte AT&T die digitale Telefonie auf Fernleitungen ein . Diese nutzten die Acht-Bit- μ -Gesetz-Codierung . Diese große Investition versprach, die Übertragungskosten für Acht-Bit-Daten zu senken.

In Band 1 von „The Art of Computer Programming“ (Erstveröffentlichung 1968) verwendet Donald Knuth den Begriff „Byte“ in seinem hypothetischen MIX- Computer, um eine Einheit zu bezeichnen, die „eine nicht näher spezifizierte Menge an Information enthält … und mindestens 64 … höchstens 100 verschiedene Werte speichern kann. Auf einem Binärcomputer muss ein Byte daher aus sechs Bits bestehen.“ [ 24 ] Er merkt an: „Seit etwa 1975 bezeichnet das Wort Byte eine Folge von genau acht Binärziffern … Wenn wir im Zusammenhang mit MIX von Bytes sprechen, beschränken wir uns auf die frühere Bedeutung des Wortes und erinnern an die Zeit, als Bytes noch nicht standardisiert waren.“ [ 24 ]

Die Entwicklung von Acht-Bit -Mikroprozessoren in den 1970er-Jahren trug zur Verbreitung dieser Speichergröße bei. Mikroprozessoren wie der Intel 8080 , der direkte Vorgänger des 8086 , konnten auch einige Operationen auf den Vier-Bit -Paaren eines Bytes durchführen, beispielsweise die Dezimaladditions- und -anpassungsoperation (DAA). Eine Vier-Bit-Zahl wird oft als Nibble (oder kurz Nybble ) bezeichnet und lässt sich bequem durch eine einzelne Hexadezimalziffer darstellen .

Der Begriff Oktett gibt eindeutig eine Größe von acht Bit an. [ 18 ] [ 12 ] Er wird in Protokolldefinitionen häufig verwendet .

Historisch gesehen wurde der Begriff Oktade zumindest in Westeuropa auch für acht Bit verwendet; [ 25 ] [ 26 ] diese Verwendung ist jedoch heute nicht mehr üblich. Der genaue Ursprung des Begriffs ist unklar, er findet sich aber in britischen, niederländischen und deutschen Quellen der 1960er und 1970er Jahre sowie in der gesamten Dokumentation von Philips- Großrechnern.

Einheitensymbol

Das Einheitensymbol für das Byte ist in IEC 80000-13 , IEEE 1541 und dem Metric Interchange Format [ 10 ] als der Großbuchstabe B spezifiziert.

Im Internationalen Einheitensystem (ISQ) ist B auch das Symbol für das Bel , eine Einheit für das logarithmische Leistungsverhältnis, benannt nach Alexander Graham Bell . Dies führt zu einem Konflikt mit der IEC-Spezifikation. Verwechslungsgefahr besteht jedoch kaum, da das Bel eine selten verwendete Einheit ist. Es wird hauptsächlich in seiner dekadischen Form, dem Dezibel (dB), für Messungen der Signalstärke und des Schalldruckpegels verwendet . Die Einheit für ein Zehntel Byte, das Dezibart, und andere Bruchteile werden hingegen nur in abgeleiteten Einheiten wie Übertragungsraten verwendet.

Der Kleinbuchstabe o für Oktett ist in IEC 80000-13 als Symbol für Oktett definiert und wird häufig in Sprachen wie Französisch verwendet [ 27 ] und wird auch mit metrischen Präfixen für Vielfache kombiniert, zum Beispiel ko und Mo.

Mehrbyte-Einheiten

Mehrbyte-Einheiten
DezimalBinär
Wert SIWert IECJEDEC
1000 10 3kBKilobyte1024 2 10KiBKibibyte KBKilobyte
1000 210 6MBMegabyte1024 22 20MiBMebibyte MBMegabyte
1000 310 9GBGigabyte1024 32 30GiBGibibyte GBGigabyte
1000 410 12TBTerabyte 1024 42 40TiBTebibyte TBTerabyte
1000 510 15PBPetabyte 1024 52 50PiBPebibyte —
1000 610 18EBExabyte 1024 62 60EiBExbibyte —
1000 710 21ZBZettabyte 1024 72 70ZiBZebibyte —
1000 810 24YByottabyte 1024 82 80YiByobibyte —
1000 910 27RBronnabyte 1024 92 90Ripperobibyte —
1000 1010 30QBQuettabyte 1024 102 100QiBQuebibyte —
Größenordnungen der Daten

Einheiten, die Vielfache des Bytes sind, werden in einem metrischen System auf Basis von Zehnerpotenzen gemäß dem Internationalen Einheitensystem (SI) definiert. Dort ist beispielsweise das Präfix Kilo als 1000 (10³ ) definiert . Daneben existiert ein Binärsystem auf Basis von Zweierpotenzen . Historisch gesehen verwendete das Binärsystem dieselben Präfixe wie das metrische System, quantifizierte aber anders. Diese Nomenklatur führte zu Verwirrung. Systeme auf Basis von Zehnerpotenzen verwenden die Standard- SI-Präfixe ( Kilo , Mega , Giga usw.) und die zugehörigen Symbole (k, M, G usw.). Das moderne Binärsystem verwendet die Präfixe Kibi , Mebi , Gibi usw. und die zugehörigen Symbole (Ki, Mi, Gi usw.). [ e ] Im historischen Sprachgebrauch des Binärsystems werden weiterhin die Präfixe K, M und G verwendet.

Während der Unterschied zwischen der dezimalen und der binären Darstellung beim Kilobyte relativ gering ist (etwa 2 % kleiner als beim Kibibyte), weichen die Systeme mit zunehmender Größe der Einheiten immer stärker voneinander ab (die relative Abweichung steigt um 2,4 % pro drei Größenordnungen). Beispielsweise ist ein auf Zehnerpotenzen basierendes Terabyte etwa 9 % kleiner als ein auf Zweierpotenzen basierendes Tebibyte.

Einheiten, die auf Zehnerpotenzen basieren (SI-Präfixe)

Die Definition von Präfixen mithilfe von Zehnerpotenzen – wobei 1 Kilobyte (kB) 1.000 Byte entspricht – wird von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) empfohlen. [ 28 ] Der IEC-Standard definiert acht solcher Vielfachen bis zu 1 Yottabyte (YB), was 1.000⁸ Byte entspricht . [ 29 ] Die zusätzlichen Präfixe ronna- für 1.000⁹ und quetta- für 1.000¹⁰ wurden 2022 vom Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM) übernommen. [ 30 ] [ 31 ]

Diese Definition wird am häufigsten für Datenraten in Computernetzwerken , interne Bus-, Festplatten- und Flash-Speicher-Übertragungsgeschwindigkeiten, ISP- Verträge und die Kapazitäten der meisten Speichermedien , insbesondere Festplatten [ 32 ] und SSDs , Flash -Speicher [ 33 ] , CDs , DVDs [ 34 ] und Blu-rays , verwendet . Betriebssysteme , die diese Definition verwenden, sind unter anderem Android (und Derivate), macOS [ 35 ] , iOS [ 35 ] , WatchOS , Ubuntu [ 36 ] und Debian [ 37 ] , ChromeOS , HarmonyOS und die Gnome- Desktopumgebung. Sie ist auch konsistent mit anderen Verwendungen der SI-Präfixe in der Informatik, wie z. B. CPU -Taktfrequenzen oder Leistungskennzahlen .

Das IBM System 360 und die zugehörigen Festplatten- und Bandsysteme verwendeten 8-Bit-Bytes und dokumentierten Kapazitäten in Dezimaleinheiten. [ 38 ] Die frühen 8-, 5+1 ⁄ 4 - und 3+1 / 2 -Zoll-Disketten boten Speicherkapazitäten in Vielfachen von 1024, wobei „KB“ anstelle des genaueren „KiB“ verwendet wurde. Die späteren, größeren 8-, 5-Zoll- Disketten+1 ⁄ 4 - und 3+1 / 2 -Zoll-Disketten gaben ihre Speicherkapazität in einer Hybridnotation an, d. h. als Vielfache von 1024.000, wobei „KB“ = 1024 B und „MB“ = 1024.000 B galt. Frühe 5+1 / 4 -Zoll-Disketten verwendeten das Dezimalsystem, obwohl sie 128-Byte- und 256-Byte-Sektoren nutzten. [ 39 ] Festplatten verwendeten hauptsächlich 256-Byte- und später 512-Byte-Blöcke, bevor 4096-Byte-Blöcke zum Standard wurden. [ 40 ]

Einheiten, die auf Zweierpotenzen basieren (IEC-Präfixe)

Um die Verwirrung um die fehlerhafte Verwendung von SI-Präfixen zu beseitigen, wurde von der IEC ein auf Zweierpotenzen basierendes Einheitensystem entwickelt , in dem 1 Kibibyte (KiB) 1024 Byte (d. h. 2<sup> 10</sup> ) entspricht [ 41 ] . Es ist in der internationalen Norm IEC 80000-13 definiert, die von nationalen und internationalen Normungsorganisationen ( BIPM , IEC , NIST ) unterstützt wird. Die IEC-Norm definiert zehn solcher Vielfachen bis zu 1 Quebibyte (QiB), was 1024 Byte entspricht [ 42 ] . Diese Einheitensymbole werden in der Praxis selten verwendet [ 43 ] . Bemerkenswerte Ausnahmen bilden KDE und Anwendungen, die auf dem Qt-Toolkit basieren ; die KDE-Einstellungen ermöglichen jedoch die Umstellung auf SI [ 44 ] .

Eine historische Konvention zur Benennung derselben Einheiten, in der 1 Kilobyte (KB) 1.024 Bytes entspricht [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] , 1 Megabyte (MB) 1.024² Bytes und 1 Gigabyte (GB) 1.024³ Bytes entspricht, wird in einem JEDEC - Standard aus den 1990er-Jahren erwähnt , der für RAM verwendet wird . Der JEDEC-Standard erwähnt nur die ersten drei Vielfachen (bis GB) und lässt TB und größere Einheiten unerwähnt. Diese Einheiten lassen sich nur durch Vergleich mit unterschiedlicher Software unterscheiden. Manchmal kann die Großschreibung des „K“ in KB ein Hinweis sein. Obwohl verwirrend und fehlerhaft [ 48 ], wird diese Konvention vom Microsoft Windows- Betriebssystem [ 49 ] und für die Angabe der Speicherkapazität , wie z. B. Hauptspeicher und CPU-Cache- Größe, sowie im Marketing und in der Abrechnung einiger Telekommunikationsunternehmen wie Vodafone [ 50 ] , AT&T [ 51 ] , Orange [ 52 ] und Telstra [ 53 ] verwendet . Für die Speicherkapazität wurde die historische Konvention von macOS und iOS bis einschließlich Mac OS X 10.5 Leopard und iOS 10 beibehalten, danach wurden Einheiten auf Basis von Zehnerpotenzen verwendet. [ 35 ]

Pfarrgemeinden

Verschiedene Computerhersteller haben Bezeichnungen für Daten unterschiedlicher Größe geprägt, wobei die Größen für ein und denselben Begriff selbst innerhalb eines Herstellers mitunter variieren. Zu diesen Bezeichnungen gehören Doppelwort , Halbwort , Langwort , Quad-Wort , Slab , Superwort und Silbe . Daneben existieren informelle Begriffe wie Halbbyte und Nibble für 4 Bit und Oktal K für 1000 × 8 Bit .

Geschichte der widersprüchlichen Definitionen

Der prozentuale Unterschied zwischen dezimalen und binären Interpretationen der Einheitenpräfixe wächst mit zunehmender Speichergröße.

Wenn ich sehe, dass eine Festplatte mit einer Kapazität von einem Megabyte beworben wird, was bedeutet das? Es gibt drei plausible Antworten, und ich frage mich, ob jemand weiß, welche die richtige ist. Nun, es ist nicht wirklich wichtig, da der Unterschied zwischen der kleinsten und der größten Alternative nur knapp 5 % beträgt. Trotzdem wäre es gut zu wissen, was die Standardmessung ist, oder ob es überhaupt eine gibt.

— Allan D. Pratt von Small Computers in Libraries , 1982 [ 54 ]

Der Speicher moderner Computer [ f ] verfügt über eine Binärarchitektur , wodurch eine Definition von Speichereinheiten auf Basis von Zweierpotenzen am praktischsten ist. Die Verwendung des metrischen Präfixes Kilo für binäre Vielfache entstand aus praktischen Gründen, da1024 ist ungefähr1000. [ 27 ] Diese Definition war in den ersten Jahrzehnten des Personal Computing populär , mit Produkten wie dem Tandon 5 1 / 4 -Zoll -DD -Floppy-Format (Speicherkapazität368.640 Bytes) werden als "360 KB" beworben, im Anschluss an dieDie 1024 -Byte-Konvention war üblich. Sie war jedoch nicht universell. Die Shugart SA-400 5 1 / 4 -Zoll -Diskette fasste unformatiert 109.375 Byte [ 55 ] und wurde mit der 1000-Byte-Konvention als „110 KByte“ beworben. [ 56 ] Ebenso fasste die 8-Zoll -DEC- RX01-Diskette (1975) 1024 Byte.256 256 Byte formatiert und als „256k“ beworben. [ 57 ] Einige Geräte wurden mit einer Mischung beider Definitionen beworben: insbesondere Disketten, die als „1,44 MB“ beworben wurden, hatten eine tatsächliche Kapazität von1440 KiB , das entspricht 1,47 MB ​​oder 1,41 MiB.

1995 versuchte das Interdivisionale Komitee für Nomenklatur und Symbole der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC), diese Mehrdeutigkeit zu beseitigen, indem es eine Reihe binärer Präfixe für die Potenzen von 10²⁴ vorschlug, darunter Kibi (Kilobinär), Mebi (Megabinär) und Gibi (Gigabinär). [ 58 ] [ 59 ]

Im Dezember 1998 ging die IEC auf diese vielfältigen Verwendungen und Definitionen ein, indem sie die von der IUPAC vorgeschlagenen Präfixe (Kibi, Mebi, Gibi usw.) übernahm, um Potenzen von 1024 eindeutig zu bezeichnen. [ 60 ] Demnach entspricht ein Kibibyte (1 KiB) 1024¹ Bytes, ein Mebibyte (1 MiB) entspricht 1024² Bytes .1 048 576 Bytes usw.

1999 schlug Donald Knuth vor, das Kibibyte als „großes Kilobyte“ ( KKB ) zu bezeichnen. [ 61 ]

Moderne Standarddefinitionen

Die IEC übernahm den IUPAC-Vorschlag und veröffentlichte die Norm im Januar 1999. [ 62 ] [ 63 ] Die IEC-Präfixe sind Teil des Internationalen Größensystems . Die IEC legte ferner fest, dass das Kilobyte nur zur Bezugnahme auf … verwendet werden sollte.1000 Bytes. [ 64 ]

Rechtsstreitigkeiten über die Definition

Rechtsstreitigkeiten, die auf angeblicher Verbraucherverwirrung über die binären und dezimalen Definitionen von Vielfachen des Bytes beruhen, endeten im Allgemeinen zugunsten der Hersteller, wobei die Gerichte entschieden, dass die rechtliche Definition von Gigabyte oder GB 1 GB = 1000 ist.1 000 000 000 (10 9 ) Bytes (die dezimale Definition) anstatt der binären Definition (2 30 , d.h.1 073 741 824 ). Konkret entschied das US-Bezirksgericht für den nördlichen Bezirk von Kalifornien, dass „der US-Kongress die Dezimaldefinition von Gigabyte für Zwecke des US-Handels als die ‚bevorzugte‘ Definition festgelegt hat […] Die kalifornische Legislative hat das Dezimalsystem ebenfalls für alle ‚Transaktionen in diesem Bundesstaat‘ übernommen . “ [ 65 ]

Frühere Rechtsstreitigkeiten endeten mit einem Vergleich ohne gerichtliche Entscheidung, so etwa eine Klage gegen den Festplattenhersteller Western Digital . [ 66 ] [ 67 ] Western Digital einigte sich außergerichtlich und fügte den Produkten einen ausdrücklichen Hinweis hinzu, dass die nutzbare Kapazität von der beworbenen Kapazität abweichen kann. [ 66 ] Auch Seagate wurde aus ähnlichen Gründen verklagt und einigte sich außergerichtlich. [ 66 ] [ 68 ]

Praktische Beispiele

Einheit Ungefähres Äquivalent
bisschen eine boolesche Variable, die angibt, ob sie wahr (1) oder falsch (0) ist.
Byte ein grundlegendes lateinisches Zeichen.
Kilobyte Text von " Jabberwocky "
ein typisches Favicon
Megabyte Text von Harry Potter und der Feuerkelch [ 69 ]
Gigabyte etwa 20 Minuten Videomaterial auf einer 4,7 GB DVD
1½ Standard -CDs
Terabyte die größte Festplatte für Endverbraucher im Jahr 2007 [ 70 ]
20 Standard- Blu-rays oder 213 DVDs
Petabyte 2000 Jahre MP3 -kodierte Musik [ 71 ]
Exabyte Weltweiter monatlicher Internetverkehr im Jahr 2004 [ 72 ]
Zettabyte Weltweiter jährlicher Internetverkehr im Jahr 2016 (bekannt als die Zettabyte-Ära ) [ 73 ]

Übliche Verwendungen

Viele Programmiersprachen definieren den Datentyp Byte .

Java [ 74 ] , .NET ( C# , F# , VB.NET ) [ 75 ] , Rust [ 76 ] , D [ 77 ] , Go [ 78 ] , Swift [ 79 ] , JavaScript [ 80 ] , Python [ 81 ] , Ruby definieren und verwenden alle 8-Bit-Bytes, die genau 256 verschiedene Werte aufnehmen können.

Die Programmiersprachen C und C++ definieren ein Byte als „eine adressierbare Datenspeichereinheit, die groß genug ist, um jedes Element des Basiszeichensatzes der Ausführungsumgebung aufzunehmen“ (Abschnitt 3.6 des C-Standards). Der C-Standard schreibt vor, dass der ganzzahlige Datentyp ` unsigned char` mindestens 256 verschiedene Werte speichern kann und durch mindestens acht Bit dargestellt wird (Abschnitt 5.2.4.2.1). Verschiedene Implementierungen von C und C++ reservieren 8, 9, 16, 32 oder 36 Bit für die Speicherung eines Bytes. [ 82 ] [ 83 ] [ g ] Darüber hinaus fordern die C- und C++-Standards, dass keine Lücken zwischen zwei Bytes bestehen dürfen. Das bedeutet, dass jedes Bit im Speicher Teil eines Bytes ist. [ 84 ] In C++17 wurde ein std::byteAufzählungstyp mit der zugrundeliegenden Darstellung `unsigned char` eingeführt unsigned char, der zur Modellierung einer Bitfolge dient und kein arithmetischer oder Zeichentyp ist. Es ist als Enum definiert, um arithmetische Operationen zu verhindern, hat aber keine definierten Konstanten (sondern wird stattdessen wie verwendet ). [ 85 ]bytex{0xFF};

Allerdings würde fast die gesamte moderne Software nicht funktionieren, wenn sie mit einer anderen Byte-Größe als 8 Bit kompiliert würde. POSIX definiert ein Byte als „eine zusammenhängende Folge von 8 Bit“. [ 86 ] Heutzutage finden Nicht-8-Bit-Bytes nur noch in Nischenanwendungen wie beispielsweise in digitalen Signalprozessoren (DSPs) Verwendung .

In Datenübertragungssystemen wird das Byte als zusammenhängende Bitfolge in einem seriellen Datenstrom verwendet und stellt die kleinste unterscheidbare Dateneinheit dar. Bei asynchroner Kommunikation enthält eine vollständige Übertragungseinheit üblicherweise zusätzlich ein Startbit, ein oder zwei Stoppbits und gegebenenfalls ein Paritätsbit . Ihre Größe kann daher zwischen sieben und zwölf Bit variieren, je nach Anzahl der tatsächlichen Datenbits (fünf bis acht Bit). [ 87 ] Bei synchroner Kommunikation werden zur Fehlerprüfung üblicherweise Bytes am Ende eines Frames verwendet .

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Der Begriff Silbe wurde für Bytes verwendet, die Anweisungen oder Bestandteile von Anweisungen enthielten, nicht für Datenbytes.
  2. ^Viele Quellen geben fälschlicherweise Juli 1956 als Geburtsjahr des Begriffs „Byte“ an, doch Werner Buchholz behauptete, der Begriff sei bereits im Juni 1956 geprägt worden . Tatsächlich stammt das früheste Dokument, das dies belegt, vom 11. Juni 1956. Buchholz gab an, die Umstellung auf 8-Bit-Bytes sei im August 1956 konzipiert worden , doch das früheste Dokument, das diese Vorstellung verwendet, stammt aus dem September 1956 .
  3. ^ Einige spätere Maschinen, z. B. Burroughs B1700 , CDC 3600 , DEC PDP-6, DEC PDP-10, waren in der Lage, mit beliebigen Bytes zu arbeiten, die nicht größer als die Wortgröße waren.
  4. ^ Es gab mehr als eine BCD-Codeseite.
  5. ^ Die IEC-Präfixsymbole werden durch Anhängen des Buchstabens "i" an die entsprechenden SI-Symbole gebildet, mit Ausnahme von "Ki", ​​bei dem sich auch die Groß-/Kleinschreibung im Vergleich zum Kleinbuchstaben "k" ändert.
  6. ^ Bis in die 1970er Jahre gab es Maschinen mit Dezimalarchitektur .
  7. ^ Die tatsächliche Anzahl der Bits in einer bestimmten Implementierung istCHAR_BITin der Datei limits.h dokumentiert .

Referenzen

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        Die hier verwendeten Begriffe zur Beschreibung der durch das Maschinendesign vorgegebenen Struktur (zusätzlich zu „Bit“ ) sind im Folgenden aufgeführt.     Byte bezeichnet eine Gruppe von Bits zur Codierung eines Zeichens oder die Anzahl der Bits, die parallel zu und von den Ein-/Ausgabeeinheiten übertragen werden. Der Begriff „Byte“ wird hier nicht als „Zeichen“ bezeichnet, da ein bestimmtes Zeichen in verschiedenen Anwendungen durch mehrere Codes dargestellt werden kann und diese Codes unterschiedliche Bitanzahlen (d. h. unterschiedliche Bytegrößen) verwenden können. Bei der Ein-/Ausgabeübertragung kann die Gruppierung der Bits völlig beliebig sein und keinen Bezug zu den tatsächlichen Zeichen haben. (Der Begriff leitet sich von „Bit“ ab , wurde aber umgeschrieben, um eine versehentliche Verwechslung mit „Bit“ zu vermeiden .)     Ein Wort besteht aus der Anzahl der Datenbits, die in einem Speicherzyklus parallel vom oder zum Speicher übertragen werden. Die Wortgröße ist somit als strukturelle Eigenschaft des Speichers definiert. (Der Begriff „Catena“ wurde zu diesem Zweck von den Entwicklern des Bull GAMMA 60- Computers geprägt.)     Block bezeichnet die Anzahl der Wörter, die als Reaktion auf einen einzelnen Ein-/Ausgabebefehl an oder von einer Ein-/Ausgabeeinheit übertragen werden. Die Blockgröße ist eine strukturelle Eigenschaft einer Ein-/Ausgabeeinheit; sie kann durch die Konstruktion festgelegt oder durch das Programm variabel gemacht worden sein.

  2. ^Bemer, Robert William (1959), „Ein Vorschlag für einen verallgemeinerten Kartencode mit 256 Zeichen“, Communications of the ACM , 2 (9): 19–23 , doi : 10.1145/368424.368435 , S2CID  36115735
  3. ^ Postel, J. (September 1981). Internet Protocol DARPA INTERNET PROGRAM PROTOCOL SPECIFICATION . IETF . S. 43. doi : 10.17487/RFC0791 . RFC 791. Abgerufen am 28. August 2020. Oktett : Ein Acht-Bit-Byte.
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        [...] Am wichtigsten für die Bearbeitung ist die Fähigkeit, beliebige Zeichen oder Ziffern mit einer Länge von 1 bis 6 Bit zu verarbeiten.     Abbildung 2 zeigt die Schiebematrix, die verwendet wird, um ein 60-Bit -Wort , das parallel aus dem Speicher kommt, in Zeichen oder „Bytes“ (wie wir sie nennen) umzuwandeln, die seriell an den Addierer gesendet werden . Die 60 Bits werden auf sechs verschiedenen Ebenen in Magnetkerne geschrieben . Wenn also eine 1 aus Position 9 kommt, erscheint sie in allen sechs darunter liegenden Kernen. Durch Ansteuern einer beliebigen Diagonalen werden die sechs entlang dieser Linie gespeicherten Bits an den Addierer gesendet. Der Addierer kann alle oder nur einige der Bits verarbeiten.     Angenommen, es sollen 4-Bit -Dezimalziffern verarbeitet werden , beginnend von rechts. Die 0-Diagonale wird zuerst angesteuert, wodurch die sechs Bits 0 bis 5 gesendet werden, von denen der Addierer nur die ersten vier (0–3) akzeptiert. Die Bits 4 und 5 werden ignoriert. Als Nächstes wird die 4. Diagonale angesteuert. Dadurch werden die Bits 4 bis 9 ausgegeben, wobei die letzten beiden wieder ignoriert werden usw.     Es ist genauso einfach, alle sechs Bits für alphanumerische Operationen zu verwenden, Bytes mit nur einem Bit für logische Analysen zu verarbeiten oder die Bytes um eine beliebige Anzahl von Bits zu verschieben. All dies lässt sich durch das Ziehen der entsprechenden Verschiebungsdiagonalen erreichen. Eine analoge Matrixanordnung wird verwendet, um am Ausgang des Addierers von serieller auf parallele Verarbeitung umzuschalten. [...]

  5. ^ 3600 Computersystem – Referenzhandbuch (PDF) . St. Paul, Minnesota, USA: Control Data Corporation (CDC). 11.10.1966 [1965]. 60021300. Archiviert vom Original (PDF) am 05.04.2017 . Abgerufen am 05.04.2017 . Byte – Ein Teil eines Computerworts.     Anmerkung: Behandelt 12-Bit-, 24-Bit- und 48-Bit-Bytes.
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  7. ^ Tafel, Hans Jörg (1971). Einführung in die digitale Datenverarbeitung . München: Carl Hanser Verlag . P. 300. ISBN 3-446-10569-7. Byte = zusammengehörige Folge von ia neun Bits; Davon sind acht Datenbits, das neunte ein Prüfbit     Anmerkung: Ein Byte wird als eine Gruppe von typischerweise 9 Bits definiert; 8 Datenbits plus 1 Paritätsbit.
  8. ^ ISO/IEC 2382-1: 1993, Informationstechnik - Vokabular - Teil 1: Grundlegende Begriffe . 1993.

        Byte:     Eine Zeichenkette, die aus einer bestimmten Anzahl von Bits besteht, die als Einheit betrachtet werden und üblicherweise ein Zeichen oder einen Teil eines Zeichens darstellen.     ANMERKUNGEN:     1. Die Anzahl der Bits in einem Byte ist für ein bestimmtes Datenverarbeitungssystem festgelegt.     2. Die Anzahl der Bits in einem Byte beträgt üblicherweise 8.

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        Wir erhielten folgende Nachricht von W. Buchholz, einem der Mitarbeiter des IBM-Projekts Stretch Mitte der 1950er Jahre. Sein Brief erzählt die Geschichte.     Da ich Ihre Zeitschrift nicht regelmäßig lese, erfuhr ich von der Frage nach dem Ursprung des Begriffs „Byte“ in der Novemberausgabe 1976 von einem Kollegen, der wusste, dass ich diesen Fachbegriff geprägt hatte [siehe Seite 77 der Novemberausgabe 1976 BYTE, „Olde Englishe“] . Ich durchsuchte meine Unterlagen, konnte aber keine Geburtsurkunde finden. Ich bin mir jedoch sicher, dass „Byte“ 1977 mit seinem 21. Geburtstag erwachsen wird.     Viele nahmen an, dass das Byte, also 8 Bit, mit dem IBM System/360 seinen Ursprung hat, das solche Bytes Mitte der 1960er Jahre weit verbreitete. Der Herausgeber hat zwar Recht, wenn er darauf hinweist, dass der Begriff auf den früheren Stretch-Computer zurückgeht (ist aber insofern falsch, als Stretch der erste, nicht der letzte der von IBM entwickelten transistorisierten Computer der zweiten Generation war).     Der erste Hinweis in den Akten findet sich in einem internen Memo vom Juni 1956, das in der frühen Entwicklungsphase von Stretch entstand . Ein Byte wurde als aus einer beliebigen Anzahl paralleler Bits von eins bis sechs bestehend beschrieben. Man ging also davon aus, dass ein Byte eine dem jeweiligen Anwendungsfall angemessene Länge hatte. Der Begriff wurde erstmals im Kontext der Ein-/Ausgabegeräte der 1950er-Jahre verwendet, die jeweils sechs Bits verarbeiten konnten. Die Möglichkeit, auf 8-Bit-Bytes umzusteigen, wurde im August 1956 erwogen und kurz darauf in das Design von Stretch integriert .     Die erste Veröffentlichung des Begriffs erfolgte 1959 in dem Artikel „ Processing Data in Bits and Pieces “ von G. A. Blaauw , F. P. Brooks Jr. und W. Buchholz in den IRE Transactions on Electronic Computers , Juni 1959, Seite 121. Die Konzepte dieses Artikels wurden in Kapitel 4 von „Planning a Computer System (Project Stretch)“ , herausgegeben von W. Buchholz, McGraw-Hill Book Company (1962), weiter ausgeführt. Die Gründe für die Wahl dieses Begriffs wurden dort auf Seite 40 wie folgt erläutert: Byte bezeichnet eine Gruppe von Bits, die zur Codierung eines Zeichens verwendet werden, oder die Anzahl der Bits, die parallel zwischen Ein- und Ausgabeeinheiten übertragen werden. Hier wird ein anderer Begriff als „Zeichen“ verwendet, da ein bestimmtes Zeichen in verschiedenen Anwendungen durch mehrere Codes dargestellt werden kann und diese Codes unterschiedliche Bitanzahlen (d. h. unterschiedliche Byte-Größen) verwenden können. Bei der Ein-/Ausgabeübertragung kann die Gruppierung der Bits völlig beliebig sein und keinen Bezug zu den tatsächlichen Zeichen haben. (Der Begriff leitet sich von „Bit“ ab , wurde aber umgeschrieben, um eine versehentliche Verwechslung mit „Bit“ zu vermeiden. )     System/360 übernahm viele Konzepte von Stretch, darunter die grundlegenden Byte- und Wortgrößen, die Zweierpotenzen sind. Aus Kostengründen wurde die Bytegröße jedoch auf maximal 8 Bit festgelegt und die Adressierung auf Bitebene durch Byte-Adressierung ersetzt.     Seitdem bezeichnet der Begriff „Byte“ im Allgemeinen 8 Bit und ist somit in den allgemeinen Sprachgebrauch eingegangen.     Gibt es weitere Begriffe, die speziell für den Computerbereich geprägt wurden und Eingang in allgemeine englische Wörterbücher gefunden haben?

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        Sommer 1956: Gerrit Blaauw , Fred Brooks , Werner Buchholz , John Cocke und Jim Pomerene treten dem Stretch- Team bei. Lloyd Hunter übernimmt die Leitung der Transistorentwicklung . Juli     1956 : In einem Bericht listet Werner Buchholz die Vorteile einer 64-Bit-Wortlänge für Stretch auf. Er unterstützt damit auch die NSA -Anforderung von 8-Bit-Bytes. Werners Begriff „Byte“ wurde in diesem Bericht erstmals populär.

    Anmerkung: In dieser Zeitleiste wird fälschlicherweise Juli 1956     als Geburtsdatum des Begriffs „Byte“ angegeben , während Buchholz den Begriff tatsächlich schon im Juni 1956 verwendete .

  15. ^ Buchholz, Werner (31.07.1956). „5. Input-Output“ (PDF) . Memory Word Length . IBM . S. 2. Stretch Memo Nr. 40. Archiviert vom Original (PDF) am 04.04.2017 . Abgerufen am 04.04.2016 .

        [...] 60 ist ein Vielfaches von 1, 2, 3, 4, 5 und 6. Daher lassen sich Bytes mit einer Länge von 1 bis 6 Bit effizient in ein 60-Bit- Wort packen , ohne dass ein Byte zwischen zwei Wörtern aufgeteilt werden muss. Wären längere Bytes erforderlich, wären 60 Bit natürlich nicht mehr optimal. Bei den aktuellen Anwendungen sind 1, 4 und 6 Bit die wichtigsten Fälle.     Bei 64-Bit-Wörtern wären oft Kompromisse nötig, beispielsweise das ungenutzte Lassen von 4 Bit in einem Wort bei der Verarbeitung von 6-Bit-Bytes an der Ein- und Ausgabe. Der LINK-Computer kann jedoch so ausgestattet werden, dass diese Lücken geschlossen werden und die Verarbeitung von Bytes ermöglicht wird, die auf mehrere Wörter aufgeteilt sind. [...]

  16. ^ a bBuchholz, Werner (19.09.1956). „2. Input-Output Byte Size“ (PDF) . Memory Word Length and Indexing . IBM . S. 1. Stretch Memo Nr. 45. Archiviert vom Original (PDF) am 04.04.2017 . Abgerufen am 04.04.2016 .

        [...] Die maximale Byte-Größe für die serielle Verarbeitung beträgt nun 8 Bit, ohne Berücksichtigung von Fehlererkennungs- und -korrekturbits. Der Exchange arbeitet daher mit 8-Bit-Bytes, und alle Ein-/Ausgabeeinheiten mit weniger als 8 Bit pro Byte lassen die restlichen Bits leer. Die entstehenden Lücken können später durch Programmierung geschlossen werden. [...]

  17. ^ Raymond, Eric Steven (2017) [2003]. „Bytedefinition“ . Archiviert vom Original am 3. April 2017. Abgerufen am 3. April 2017 .
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    Ich fing bei IBM an und erlebte die ganze Verwirrung, die die Beschränkung auf 64 Zeichen verursachte. Besonders, als wir anfingen, über Textverarbeitung nachzudenken, die sowohl Groß- als auch Kleinbuchstaben erforderte.     Fügte man 26 Kleinbuchstaben zu den 47 vorhandenen hinzu, erhielt man 73 – 9 mehr, als 6 Bit darstellen konnten.     Ich machte sogar einen Vorschlag (angesichts von STRETCH , dem ersten mir bekannten Computer mit einem 8-Bit-Byte), der die Anzahl der Lochkarten- Zeichencodes auf 256 erweitern sollte [1] .     Manche nahmen das ernst. Ich hielt es für einen Scherz.     Also dachten einige über 7-Bit-Zeichen nach, aber das war absurd. Vor dem Hintergrund des IBM-Computers STRETCH, der 64-Zeichen-Wörter verarbeiten konnte, die in Achtergruppen unterteilt waren (ich entwarf den Zeichensatz dafür unter der Anleitung von Dr. Werner Buchholz , dem Mann, der den Begriff „Byte“ für eine 8-Bit-Gruppierung prägte). [2] Es schien sinnvoll, einen universellen 8-Bit-Zeichensatz zu entwickeln, der bis zu 256 Zeichen verarbeiten konnte. Damals lautete mein Mantra: „Zweierpotenzen sind magisch.“ Und so entwickelte und begründete die von mir geleitete Gruppe einen solchen Vorschlag [3].     Das war etwas zu viel des Gutachtens, als es der Normungsgruppe vorgelegt wurde, die ASCII formalisieren sollte. Daher begnügte man sich vorerst mit einem 7-Bit-Zeichensatz oder alternativ mit einem 8-Bit-Zeichensatz, dessen obere Hälfte für zukünftige Arbeiten reserviert war.     Der IBM 360 verwendete 8-Bit-Zeichen, allerdings nicht direkt ASCII. So setzte sich Buchholz’ „Byte“ überall durch. Mir selbst gefiel die Bezeichnung aus vielen Gründen nicht. Das Design sah vor, dass 8 Bit parallel verarbeitet wurden. Doch dann kam ein neues IBM-Bauteil mit 9 Bit für die Selbstprüfung, sowohl in der CPU als auch in den Bandlaufwerken . Ich habe dieses 9-Bit-Byte 1973 der Presse vorgestellt. Doch schon lange davor, als ich 1965/66 die Softwareentwicklung bei Cie. Bull in Frankreich leitete, bestand ich darauf, dass „Byte“ durch „ Oktett “ ersetzt wird.     Wie Sie sehen, ist meine damalige Präferenz heute die gängige Bezeichnung.     Begründet wird dies durch neue Kommunikationsmethoden, die 16, 32, 64 und sogar 128 Bit parallel übertragen können. Manche sprechen aber aufgrund dieser parallelen Übertragung, die im Unicode- Zeichensatz sichtbar ist, immer noch von einem „16-Bit-Byte“. Ich bin mir nicht sicher, aber vielleicht sollte man es „ Hextet “ nennen.     Aber Sie werden feststellen, dass ich immer noch Recht habe. Zweierpotenzen sind nach wie vor faszinierend!

  19. ^Blaauw, Gerrit Anne ; Brooks, Jr., Frederick Phillips ; Buchholz, Werner (Juni 1959). „Verarbeitung von Daten in Bits und Fragmenten“. IRE Transactions on Electronic Computers : 121.
  20. ^ Dooley, Louis G. (Februar 1995). „Byte: Das Wort“ . BYTE . Ocala, FL, USA. Archiviert vom Original am 20.12.1996.

        Der Begriff „Byte“ entstand um 1956/57 an den MIT Lincoln Laboratories im Rahmen des Projekts SAGE (North American Air Defense System), das von Rand , den Lincoln Labs und IBM gemeinsam entwickelt wurde . Damals war die Speicherstruktur von Computern bereits über die Wortgröße definiert . Ein Wort bestand aus x Bits ; ein Bit repräsentierte eine Position im Binärsystem. Operationen wurden üblicherweise auf allen Bits des gesamten Wortes ausgeführt.     Wir prägten den Begriff „Byte“ für eine logische Bitmenge, die kleiner als ein ganzes Wort war. Damals war sie nicht explizit als x Bits definiert, sondern bezeichnete üblicherweise 4 Bits , da dies die Größe der meisten unserer codierten Datenelemente war. Kurz darauf übernahm ich andere Aufgaben, die mich von SAGE wegführten. Nach vielen Jahren in Asien kehrte ich in die USA zurück und war überrascht festzustellen, dass der Begriff „Byte“ in der neuen Mikrocomputertechnologie für die kleinste adressierbare Speichereinheit verwendet wurde.

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        In einer Fragerunde auf einer ACM-Konferenz zur Geschichte von Programmiersprachen kam es unter anderem zu folgendem Austausch:     [ John Goodenough : Sie erwähnten, dass der Begriff „Byte“ in JOVIAL     verwendet wird . Woher stammt dieser Begriff?]     [ Jules Schwartz (Erfinder von JOVIAL):     Soweit ich mich erinnere, war der AN/FSQ-31 , ein völlig anderer Computer als der 709 , byteorientiert. Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass die Beschreibung dieses Computers das Wort „Byte“ enthielt, und wir haben es verwendet.]     [ Fred Brooks :     Darf ich dazu etwas sagen? Werner Buchholz prägte den Begriff im Rahmen der Definition von STRETCH , und der AN/FSQ-31 übernahm ihn von STRETCH, aber Werner ist ganz sicher der Urheber dieses Begriffs.]     [Schwartz:     Genau. Danke.]

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