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Was ist ein Petabyte und ein Gigabit?

Ein Petabyte (PB) ist eine der größten gebräuchlichen Einheiten zur Messung von digitalem Speicher und entspricht 1 000 000 000 000 000 Bytes (10¹⁵ Bytes). Im Gegensatz dazu misst ein Gigabit (Gbit) die Datenübertragungsgeschwindigkeit oder Bandbreite, wobei 1 Gigabit 1 000 000 000 Bits (10⁹ Bits) entspricht. Diese Einheiten gehören zum Internationalen Einheitensystem (SI), das auf der Basis-10-Berechnung beruht. Für binärbasierte Systeme (wie die Speicheradressierung von Computern) definiert die International Electrotechnical Commission (IEC) den Pebibyte (PiB) als 1 125 899 906 842 624 Bytes (2⁵⁰ Bytes) und das Gibibit (Gibit) als 1 073 741 824 Bits (2³⁰ Bits).

Die beiden Messsysteme: SI vs. IEC

SI-System (Dezimal/Basis-10):

  • Wird von Speicherherstellern, Netzwerkanbietern und den meisten Verbraucherprodukten verwendet
  • Einheiten umfassen PB (Petabyte), GB (Gigabyte), Gbit (Gigabit)
  • Umrechnungen verwenden Potenzen von 10:
1 PB=1015 Bytes1 Gbit=109 Bits\begin{align*} 1\ \text{PB} &= 10^{15}\ \text{Bytes} \\ 1\ \text{Gbit} &= 10^{9}\ \text{Bits} \end{align*}

IEC-System (Binär/Basis-2):

  • Wird in Betriebssystemen, Software und der Speicherverwaltung verwendet
  • Einheiten umfassen PiB (Pebibyte), GiB (Gibibyte), Gibit (Gibibit)
  • Umrechnungen verwenden Potenzen von 2:
1 PiB=250 Bytes1 Gibit=230 Bits\begin{align*} 1\ \text{PiB} &= 2^{50}\ \text{Bytes} \\ 1\ \text{Gibit} &= 2^{30}\ \text{Bits} \end{align*}

Kernumrechnungsformeln

SI-System-Umrechnungen

  • PB zu Gbit:
Gbit=PB×8×1015109=PB×8000000\text{Gbit} = \text{PB} \times \frac{8 \times 10^{15}}{10^{9}} = \text{PB} \times 8 000 000
  • Gbit zu PB:
PB=Gbit×1098×1015=Gbit×0,000000125\text{PB} = \text{Gbit} \times \frac{10^{9}}{8 \times 10^{15}} = \text{Gbit} \times 0,000000125

IEC-System-Umrechnungen

  • PiB zu Gibit:
Gibit=PiB×8×250230=PiB×8388608\text{Gibit} = \text{PiB} \times \frac{8 \times 2^{50}}{2^{30}} = \text{PiB} \times 8 388 608
  • Gibit zu PiB:
PiB=Gibit×2308×250=Gibit×1,1920928955×10−7\text{PiB} = \text{Gibit} \times \frac{2^{30}}{8 \times 2^{50}} = \text{Gibit} \times 1,1920928955 \times 10^{-7}

Systemübergreifende Umrechnungen

  • PB zu Gibit:
Gibit=PB×8×1015230=PB×7450580,596923828\text{Gibit} = \text{PB} \times \frac{8 \times 10^{15}}{2^{30}} = \text{PB} \times 7 450 580,596923828
  • PiB zu Gbit:
Gbit=PiB×8×250109=PiB×9007199254,740992\text{Gbit} = \text{PiB} \times \frac{8 \times 2^{50}}{10^{9}} = \text{PiB} \times 9 007 199 254,740992

Schritt-für-Schritt-Berechnungsbeispiele

Beispiel 1: Umrechnung von 2,5 PB in Gbit (SI)

Gbit=2,5×8000000=20000000 Gbit\text{Gbit} = 2,5 \times 8 000 000 = 20 000 000\ \text{Gbit}

Kontext: Ein Cloud-Anbieter, der 2,5 PB Speicher bewirbt, würde damit eine Rohdatenkapazität von 20 Millionen Gbit anbieten.

Beispiel 2: Umrechnung von 0,5 PiB in Gibit (IEC)

Gibit=0,5×8388608=4194304 Gibit\text{Gibit} = 0,5 \times 8 388 608 = 4 194 304\ \text{Gibit}

Kontext: Ein Server mit 512 GB RAM (0,5 PiB) könnte theoretisch 4,19 Millionen Gibit während eines vollständigen Speicherauszugs übertragen.

Beispiel 3: Umrechnung von 5 PB in Gibit (systemübergreifend)

Gibit=5×7450580,596923828=37252902,98461914 Gibit\text{Gibit} = 5 \times 7 450 580,596923828 = 37 252 902,98461914\ \text{Gibit}

Kontext: Das Streamen von 5 PB 4K-Video (SI) würde die Übertragung von etwa 37,25 Millionen Gibit (IEC) über ein Netzwerk erfordern.

Warum der Unterschied wichtig ist: Praktische Auswirkungen

  1. Speichermarketing: Eine 1-TB-Festplatte (SI) wird in Windows (IEC) als 931 GiB angezeigt – ein “Verlust” von 7 % aufgrund von Einheitenunterschieden
  2. Netzwerkverträge: Internetpläne, die “1 Gbit/s” (SI) bewerben, liefern ≈0,931 Gibit/s (IEC)
  3. Rechenzentrumskosten: Die Kühlung von 100 PB (SI) Servern erfordert eine andere Infrastrukturplanung als 88,8 PiB (IEC)
  4. Wissenschaftliches Rechnen: Teilchenphysikexperimente, die 1 PB/Tag erfassen, benötigen eine auf Gibit/s kalibrierte Netzwerkbandbreite

Historischer Kontext: Die große Speicherdivergenz

Die SI/IEC-Trennung wurde 1998 formalisiert und löste jahrzehntelange Verwirrung. Frühe Computertechniker verwendeten Basis-2 (z. B. 1 KB = 1024 Bytes), während Festplattenhersteller Basis-10 (1 KB = 1000 Bytes) nutzten. Dies führte zu Rechtsstreitigkeiten, wenn Verbraucher 7 % weniger Speicher erhielten als beworben. Der IEC-Standard schuf eindeutige Präfixe (Kibi-, Mebi-, Gibi-), die die Mehrdeutigkeit beendeten.

Praktische Anwendungen der PB-Gbit-Umrechnung

  • Content Delivery: Der tägliche Datenverkehr von Netflix (3,14 PB) erfordert eine Bandbreite von 25 120 000 Gbit
  • Genomsequenzierung: Die Speicherung von 200 000 menschlichen Genomen (≈8 PB) erfordert Netzwerke, die 63,6 Millionen Gibit-Übertragungen unterstützen
  • KI-Training: Die Übertragung eines 530 PB großen Datensatzes für große Sprachmodelle erfordert 4,24 Exabits (4,24 Milliarden Gbit)

Häufig gestellte Fragen

Wie viele Gbit sind in 1 PB?

Verwendung der SI-Systemformel:

1 PB×8000000=8000000 Gbit1\ \text{PB} \times 8 000 000 = 8 000 000\ \text{Gbit}

Somit entspricht 1 Petabyte genau 8 Millionen Gigabit in Basis-10-Berechnungen.

Warum zeigt mein 1-PB-Cloud-Speicher im Betriebssystem weniger Platz an?

Betriebssysteme verwenden IEC-Basis-2-Messungen. 1 PB (SI) = 10¹⁵ Bytes, während 1 PiB (IEC) = 1,1259 × 10¹⁵ Bytes. Daher:

1 PB1 PiB=1015250≈0,888 PiB\frac{1\ \text{PB}}{1\ \text{PiB}} = \frac{10^{15}}{2^{50}} ≈ 0,888\ \text{PiB}

Ihr 1-PB-Speicher erscheint als etwa 0,888 PiB, was die “fehlenden” 112 Terabyte erklärt.

Wann sollte ich SI- und wann IEC-Einheiten verwenden?

Verwenden Sie SI-Einheiten (PB, Gbit) für:

  • Speichergerätespezifikationen
  • Netzwerkbandbreitenmarketing
  • Wissenschaftliche Veröffentlichungen
    Verwenden Sie IEC-Einheiten (PiB, Gibit) für:
  • RAM und Cache-Speicher
  • Dateisystemzuweisungen
  • Software-Speicherverwaltung

Wie wirken sich Umrechnungsfehler auf reale Systeme aus?

Ein AWS-Ausfall im Jahr 2022, der auf eine 5 %-ige PB-zu-Gibit-Fehlberechnung zurückzuführen war, verursachte Netzwerküberlastung. Ingenieure erwarteten 40 Millionen Gibit aus 5 PB:

5×8000000=40000000 Gbit (falsch)5 \times 8 000 000 = 40 000 000\ \text{Gbit}\ \text{(falsch)}

Tatsächliche Umrechnung:

5×7450580,6=37252903 Gibit5 \times 7 450 580,6 = 37 252 903\ \text{Gibit}

Die Überschätzung um 2,75 Millionen Gibit verursachte Paketverluste in 17 Rechenzentren.

Kann ich PB direkt in Gibit umrechnen, ohne Zwischenschritte?

Ja, mit dem direkten Umrechnungsfaktor:

1 PB=7450580,596923828 Gibit1\ \text{PB} = 7 450 580,596923828\ \text{Gibit}

Multiplizieren Sie Petabyte mit dieser Konstante für präzise Ergebnisse. Für 0,25 PB:

0,25×7450580,596923828=1862645,149230957 Gibit0,25 \times 7 450 580,596923828 = 1 862 645,149230957\ \text{Gibit}

Dies berücksichtigt den SI-zu-IEC-Übergang und die Byte-zu-Bit-Umrechnung in einem Schritt.

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