2.1.4 Maßeinheiten

Informationsmenge

In der Digitaltechnik ist die (kleinste) Einheit der Informationsmenge

1 bit

Das Wort bit selbst ist eine Wortschöpfung aus binary digit (Binäre Einheit). Ein Bit an Information wird übertragen, wenn genau einer von zwei möglichen Zuständen übertragen wird. Als Beispiele dienen [1,0] oder [wahr, falsch]. Von dieser Einheit abgeleitet ist

1 Byte (=1B) = 8 bit

Für 3 bit erhält man die möglichen Bitmuster einfach

und man überlegt induktiv, dass mit n Bit insgesamt 2ⁿ Bitmuster darstellbar sind. Damit sind in einem Byte 2⁸ = 256 verschiedene Bitmuster möglich. Ist also eine Information mit 256 [0,1]-Entscheidungen darstellbar, so ist 1 Byte zu ihrer Übertragung notwendig. In der Praxis sind die Nachrichten aber länger, weil zusätzliche Bits zur Prüfung oder zur automatischen Fehlerkorrektur der Nachricht angefügt werden. Diese an sich nicht unbedingten Zusatzinformationen werden Redundanz genannt.

Allgemein gilt für die Anzahl n der Bits und die Anzahl y der möglichen Bitmuster:

y = 2ⁿ

oder

n = lb(y) = ln(y)/ln(2)

Von 1 Byte abgeleitet werden die folgenden, durch binäre Präfixe erweiterte Einheiten:

Die Verwendung dieser binären Präfixe kann allerdings zu Verwechslungen mit den von den SI-Einheiten bekannten dezimalen Präfixen führen, und tatsächlich werden etwa von den Herstellern von Festplatten häufig dezimale Präfixe zur Angabe der Speicherplatzgröße angegeben. Da der tatsächliche Unterschied mit der Größe des Präfix ansteigt, schlug das internationale Normierungsgremium IEC (von engl. International Electrotechnical Commission), dessen Mitglied u.a. auch der Österreichische Verband für Elektrotechnik (OVE) ist, schon 1996 spezielle Präfixe bei binärer Bedeutung vor. Obwohl sich wesentliche Standardisierungsorganisationen, wie etwa das Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) oder das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) diesem Vorschlag anschlossen, hat sich die einheitliche Verwendung dieses Standards bisher nicht durchgesetzt. Die folgende Tabelle dient dem Vergleich zwischen dezimalen Präfixen (SI) und den binären Präfixen (IEC).

Datentransferrate

Die Einheit der Datentransferrate (Übertragungsgeschwindigkeit)

1bit/s (1bps)

ist die durchschnittliche Anzahl von Bits, die innerhalb einer Sekunde übertragen werden. Fallweise wird auch

1Byte/s (1 Bps)

verwendet. Mit den bekannten Vorsilben ergeben sich abgeleitete Einheiten wie Kbit/s, Mbit/s, MB/s, Tbit/s uam.

Die Datentransferrate hängt bei bitparalleler Übertragung von der Taktfrequenz und der Datenbusbreite ab:

Datentransferrate = Busbreite x Frequenz

Bei 32 bit Übertragungsbreite und einer Frequenz von 33 MHz/s errechnet sich damit die theoretisch erreichbare Übertragungsrate aus

32 bit * 33 MHz = 4 B * 33 * 10⁶ * 1/s = 132 *10⁶ *B/s

In der Kommunikationstechnik wird die Datentransferrate üblicherweise über jenen Zeitraum angegeben, die zum Übertragen, zum Prüfen und allenfalls zum Korrigieren der Datenblöcke benötigt wird. Es kommen also einerseits Prüfbits hinzu, anderseits benötigen die Prüfung selbst oder die fehlerkorrigierenden Protokolle Zeit.
In der Speichertechnik kommt zusätzlich noch die Zeit für Schreib-/Lesevorgänge hinzu.

Schrittgeschwindigkeit

Die Einheit der Schrittgeschwindigkeit ist

1 Baud (1 Bd)

und benannt nach dem Franzosen Baudot. Angegeben wird die Anzahl der Statusveränderungen pro Sekunde eines Mediums bei der Datenübertragung. Ein Modem mit 14.400 Baud verändert das Signal, das es an die Telefonleitung abgibt, 14.400 mal pro Sekunde. Jede Veränderung des Status kann die Übertragung von mehreren Datenbits bedeuten, so dass die tatsächliche Bit-Übertragungsrate höher liegen kann als die Baudrate. Vorstellbar ist etwa ein Rechtecksignal mit mehr als zwei Spannungsebenen. Multipliziert man die Anzahl der Bits pro Status mit der Baudrate, so erhält man die Datentransferrate.