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Was sind Exabyte und Exbibyte?

Exabyte (EB) und Exbibyte (EiB) sind Einheiten zur Messung riesiger Mengen digitaler Daten. Ein Exabyte gehört zum dezimalen SI-System (Internationales Einheitensystem), wobei 1 EB 1 000 000 000 000 000 000 Byte ($10^{18}$ Byte) entspricht. Ein Exbibyte hingegen gehört zum binären System der International Electrotechnical Commission (IEC), wobei 1 EiB 1 152 921 504 606 846 976 Byte ($2^{60}$ Byte) entspricht. Diese Einheiten repräsentieren Speicherkapazitäten, die weit über alltägliche Erfahrungen hinausgehen – zum Vergleich: Alle jemals von Menschen gesprochenen Wörter werden auf etwa 5 EB geschätzt.

Die Systeme der Datenmessung verstehen

Die digitale Speicherung verwendet zwei verschiedene Messsysteme:

  1. SI-System (dezimal, Basis-10)

    • Wird von Speicherherstellern und im Netzwerkbereich verwendet
    • Präfixe steigen um das 1 000-Fache: Kilo ($10^{3}$), Mega ($10^{6}$), Giga ($10^{9}$), Tera ($10^{12}$), Peta ($10^{15}$), Exa ($10^{18}$)
    • Einheiten: Byte (B), Kilobyte (KB), Megabyte (MB), Gigabyte (GB), Terabyte (TB), Petabyte (PB), Exabyte (EB)

  2. IEC-System (binär, Basis-2)

    • Wird von Betriebssystemen und Software zur Speicherangabe verwendet
    • Präfixe steigen um das 1 024-Fache ($2^{10}$): Kibi ($2^{10}$), Mebi ($2^{20}$), Gibi ($2^{30}$), Tebi ($2^{40}$), Pebi ($2^{50}$), Exbi ($2^{60}$)
    • Einheiten: Kibibyte (KiB), Mebibyte (MiB), Gibibyte (GiB), Tebibyte (TiB), Pebibyte (PiB), Exbibyte (EiB)

Die Diskrepanz entsteht, weil Computer Daten binär verarbeiten, während das metrische System dezimalbasiert ist. Dieser Dualsystem-Ansatz gewährleistet Präzision in technischen Kontexten und entspricht gleichzeitig internationalen Standards.

Umrechnungsformeln

Die Umrechnung zwischen diesen Einheiten erfordert das Verständnis beider Systeme und ihrer Beziehung zu Bits (der grundlegenden Binärziffer). Da 1 Byte = 8 Bit:

  • Exabyte zu Bit (SI-System)

    Bit=EB×(1018)×8\text{Bit} = \text{EB} \times (10^{18}) \times 8

  • Exbibyte zu Bit (IEC-System)

    Bit=EiB×(260)×8\text{Bit} = \text{EiB} \times (2^{60}) \times 8

Für Umrechnungen zwischen EB und EiB:

1 EB=1018260 EiB≈0,8673617379884 EiB1\ \text{EB} = \frac{10^{18}}{2^{60}}\ \text{EiB} \approx 0,8673617379884\ \text{EiB} 1 EiB=2601018 EB≈1,152921504606846976 EB1\ \text{EiB} = \frac{2^{60}}{10^{18}}\ \text{EB} \approx 1,152921504606846976\ \text{EB}

Praktische Beispiele

Beispiel 1: Globaler Internetverkehr
Im Jahr 2023 erreichte der globale Internetverkehr etwa 4,8 EB pro Tag. Wie viele Bit sind das?

Mit SI-Umrechnung:

4,8 EB×1018 Byte/EB×8 Bit/Byte=3,84×1019 Bit4,8\ \text{EB} \times 10^{18}\ \text{Byte/EB} \times 8\ \text{Bit/Byte} = 3,84 \times 10^{19}\ \text{Bit}

Beispiel 2: Großspeichersystem
Ein Rechenzentrum speichert 5,5 EiB an Videoarchiven. Umrechnung in Bit:

Mit IEC-Umrechnung:

5,5 EiB×260 Byte/EiB×8 Bit/Byte=5,5×9223372036854775808×85,5\ \text{EiB} \times 2^{60}\ \text{Byte/EiB} \times 8\ \text{Bit/Byte} = 5,5 \times 9 223 372 036 854 775 808 \times 8

Zuerst Byte berechnen:

5,5×9,223372036854775808×1018=5,0728546202701266944×1019 Byte5,5 \times 9,223372036854775808 \times 10^{18} = 5,0728546202701266944 \times 10^{19}\ \text{Byte}

Dann in Bit umrechnen:

5,0728546202701266944×1019×8=4,05828369621610135552×1020 Bit5,0728546202701266944 \times 10^{19} \times 8 = 4,05828369621610135552 \times 10^{20}\ \text{Bit}

Beispiel 3: Systemvergleich
2 EB in EiB und Bit umrechnen:

  • In EiB:
2 EB×1018260≈1,7347234759768 EiB2\ \text{EB} \times \frac{10^{18}}{2^{60}} \approx 1,7347234759768\ \text{EiB}
  • In Bit (SI):
2×1018×8=1,6×1019 Bit2 \times 10^{18} \times 8 = 1,6 \times 10^{19}\ \text{Bit}
  • Gleicher Wert in Bit (über EiB):
1,7347234759768×260×8≈1,6×1019 Bit1,7347234759768 \times 2^{60} \times 8 \approx 1,6 \times 10^{19}\ \text{Bit}

Der historische Kontext der Datenmessung

In der Frühzeit der Computertechnik wurden metrische Präfixe für binäre Größen verwendet – ein “Kilobyte” bedeutete 1 024 Byte statt 1 000. Diese Diskrepanz wurde mit wachsenden Speicherkapazitäten problematisch. 1998 führte die IEC binäre Präfixe (Kibi, Mebi, Gibi usw.) ein, um diese Unklarheit zu beseitigen. Dieser Standard (IEC 80000-13) trennte dezimale und binäre Messungen formal, obwohl die Branchenakzeptanz gemischt bleibt. Speicherhersteller verwenden typischerweise dezimale Einheiten (was Kapazitäten größer erscheinen lässt), während Betriebssysteme binäre Einheiten für Genauigkeit nutzen.

Reale Anwendungen von Exascale-Einheiten

  • Cloud-Speicher: Große Anbieter wie AWS und Google Cloud bieten jetzt Exabyte-Speicherlösungen an
  • Globale Daten: Die gesamten globalen Daten werden bis 2025 auf 175 ZB (175 000 EB) geschätzt
  • Video-Streaming: Der gesamte Netflix-Katalog wird auf etwa 3,14 EB Speicher geschätzt

Wichtige Überlegungen

  1. Überprüfen Sie immer, welches Messsystem (SI oder IEC) Ihre Quelle verwendet.
  2. Speicherkapazität vs. Datenübertragung: Netzwerkgeschwindigkeiten verwenden Bit pro Sekunde (bps), während Speicher Byte verwendet.
  3. Präzision ist wichtig: Der 7,3 %-Unterschied zwischen EB und EiB wird im Exascale-Bereich erheblich.
  4. Beim Vergleich von Speichergeräten prüfen, ob die Kapazität in dezimalen (Hersteller) oder binären (Betriebssystem) Einheiten angegeben ist.
  5. Zukunftsicherheit: Nach Exabyte kommen Zettabyte (ZB) und Yottabyte (YB) im SI-System.

Häufig gestellte Fragen

Wie rechne ich 3 Exbibyte in Bit um?

Um 3 EiB in Bit umzurechnen:

  1. Mit $2^{60}$ multiplizieren, um Byte zu erhalten:
3×1152921504606846976=3458764513820540928 Byte3 \times 1 152 921 504 606 846 976 = 3 458 764 513 820 540 928\ \text{Byte}
  1. Mit 8 multiplizieren, um Bit zu erhalten:
3458764513820540928×8=27670116110564327424 Bit3 458 764 513 820 540 928 \times 8 = 27 670 116 110 564 327 424\ \text{Bit}

Mit der Formel:

3 EiB×260×8=3×9223372036854775808×8=27670116110564327424 Bit3\ \text{EiB} \times 2^{60} \times 8 = 3 \times 9 223 372 036 854 775 808 \times 8 = 27 670 116 110 564 327 424\ \text{Bit}

Warum gibt es einen Unterschied zwischen EB und EiB?

Der Unterschied ergibt sich aus der Verwendung von Basis-10 (dezimal) gegenüber Basis-2 (binär). Computer verarbeiten Daten nativ binär (Zweierpotenzen), während das metrische System Zehnerpotenzen verwendet. Dies führt zu einem Unterschied von etwa 7,3 % zwischen EB und EiB, der mit der Skalierung zunimmt.

Welches System sollte ich für technische Berechnungen verwenden?

Für Hardware-Spezifikationen und Speicherkapazität verwenden Sie SI (EB). Für Speicherzuweisung, Dateisysteme und Betriebssystemberechnungen verwenden Sie IEC (EiB). Geben Sie immer an, welches Einheitensystem Sie verwenden, um Missverständnisse zu vermeiden.

Wie viele Bit sind in 1 Exabyte?

Im SI-System:
1 EB = 1 000 000 000 000 000 000 Byte ($10^{18}$ Byte)
Da 1 Byte = 8 Bit:
1 EB = $10^{18} \times 8 = 8 000 000 000 000 000 000\ \text{Bit}$ ($8 \times 10^{18}$ Bit)

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