| Referenz | Bit (bit) | Petaoktett (Po) |
|---|---|---|
| A plain text message (160 characters) | 1280 bit | 1.6 × 10-13 Po |
| A three-minute MP3 | 24000000 bit | 0.000000003 Po |
| A smartphone photo | 32000000 bit | 0.000000004 Po |
| A high-definition film | 3.2 × 1010 bit | 0.000004 Po |
| A dual-layer Blu-ray disc | 4 × 1011 bit | 0.00005 Po |
Das Bit ist die Grundeinheit der Information. Sein Zeichen ist bit, und sein Name ist eine Verkürzung des englischen binary digit, Binärziffer, geprägt vom Statistiker John Tukey und von Claude Shannon 1948 in seiner Abhandlung Eine mathematische Theorie der Kommunikation gedruckt — der Arbeit, die die Informationstheorie begründete.
Ein Bit ist die Menge an Information, die eine einzige Wahl zwischen zwei gleich wahrscheinlichen Möglichkeiten trägt. Eine Münze, die Kopf oder Zahl fällt, ein Schalter offen oder geschlossen, eine Spannung hoch oder niedrig: Jedes davon entscheidet ein Bit. Diese Festlegung macht das Bit zu einer Einheit und nicht bloß zu einer Schreibgewohnheit. Sie misst, wie viel Ungewissheit eine Antwort beseitigt, und zwar unabhängig davon, wovon die Frage handelte.
Shannons Einsicht war, dass sich das zählen lässt. Eine Nachricht aus einem Zeichenvorrat von zweiunddreißig gleich wahrscheinlichen Zeichen trägt fünf Bit je Zeichen, denn zweiunddreißig ist zwei hoch fünf. Sind die Zeichen nicht gleich wahrscheinlich — wie die Buchstaben einer Sprache es nicht sind —, sinkt der Mittelwert, und dieser Abstand zwischen naiver Zählung und wahrem Mittel ist genau das, was die Verdichtung ausnutzt. Eine gut gepackte Datei ist eine, aus der die überflüssigen Bit entfernt wurden.
In der Technik ist das Bit ein körperlicher Zustand: eine Ladung, gefangen auf einem schwebenden Gatter im Flash-Speicher, die Richtung der Magnetisierung eines Bezirks auf der Scheibe einer Festplatte, eine Grube oder Fläche auf einer optischen Scheibe, ein Lichtpuls vorhanden oder nicht in einer Faser. Alle verschlüsseln dieselbe abstrakte Größe, und deshalb wandern Daten verlustfrei zwischen ihnen.
Beim Speichern werden Bit fast nie einzeln gezählt. Sie werden zu Oktetten von acht gebündelt, und der Fassungsraum wird in Oktetten oder deren Vielfachen genannt. Die Übertragung ist etwas anderes: Netz- und Schnittstellenraten stehen in Bit je Sekunde, sodass eine Verbindung mit 100 Megabit je Sekunde etwa 12,5 Megaoktett je Sekunde liefert. Beides zu verwechseln ist der häufigste Rechenfehler des ganzen Fachs.
Wo einzelne Bit wirklich gezählt werden, ist bei Angaben zu Feinheit und Umfang. Ein Farbkanal mit 8 Bit fasst 256 Stufen, einer mit 10 Bit 1024. Ton mit 16 Bit je Abtastwert hat etwa 96 Dezibel Dynamik, mit 24 Bit etwa 144. Eine 64-Bit-Adresse kann rund 18 Trillionen Plätze benennen. In jedem Fall verdoppelt jedes hinzugefügte Bit das Unterscheidbare.
Ein Bit entspricht 0,125 Oktett, 0,001 Kilobit oder etwa 0,0009766 Kibibit.
Das Petaoktett ist eine Einheit digitaler Information von tausend Teraoktett, also einer Million Gigaoktett. Sein Zeichen ist Po. Es ist die Einheit des einrichtungsweiten Speichers: jene Größe, in der Daten einer Organisation gehören und nicht einer Person, und in der ihre Aufbewahrung eine Haushaltsposition wird statt eines Nachgedankens.
Ein Petaoktett entspricht ungefähr dem Speicher von tausend großen Festplatten des Endkundenmarkts oder dem Text aller je veröffentlichten Bücher mehrfach. Im Bewegtbild sind es etwa zwanzigtausend Stunden in ultrahoher Auflösung oder zweieinhalb Jahre ununterbrochenen Zusehens. Der gesamte Bestand eines großen Streamingdienstes, je Qualitätsstufe einmal gehalten, kommt auf einige Petaoktett.
Die Wissenschaft erreichte diese Größe zuerst. Der Große Hadronenspeicherring am CERN zeichnet jährlich Dutzende Petaoktett auf, nachdem seine Auslösesysteme bereits mehr als 99,99 Prozent dessen verworfen haben, was die Detektoren sehen, und das vollständige Archiv reicht in mehrere hundert Petaoktett. Sternkunde, Genomkunde und Klimamodellierung halten Archive vergleichbarer Größe, und die Kunst ihrer Verwaltung wurde zu einem eigenen Forschungsfeld.
Wirtschaftlich beschreibt das Petaoktett den Speicher eines einzelnen Rechenzentrums und nicht die Summe eines Unternehmens. Eine große Organisation hält über viele Standorte hinweg Dutzende oder Hunderte Petaoktett, und die größten Wolkenanbieter halten Exaoktett. In dieser Größe sind die praktischen Schwierigkeiten nicht der Fassungsraum, sondern der Strom, der die Platten dreht, die Kühlung und die Gewissheit, dass in jedem Augenblick ein Teil der Geräte ausfällt.
Dieser letzte Punkt bestimmt den Entwurf. In einem Petaoktett-Verbund sind Plattenausfälle keine Ausnahmeereignisse, sondern eine stetige Grundrate, sodass die Anlage darauf gebaut ist, laufend Geräte zu verlieren und ohne Unterbrechung wiederherzustellen. Daten werden mit Löschcodes über viele Maschinen verteilt gespeichert, und keiner einzelnen Kopie von irgendetwas wird vertraut.
Ein Petaoktett zu lesen ist selbst ein Problem. Selbst bei zehn Gigaoktett je Sekunde, einer Rate, die wenige Anlagen halten, dauert ein vollständiger Durchgang mehr als einen Tag. Deshalb wird die Auswertung in dieser Größe so entworfen, dass die Rechnung zu den Daten wandert statt die Daten zur Rechnung — eine Umkehrung, die das ganze Feld der verteilten Verarbeitung geprägt hat.
Ein Petaoktett entspricht 1000 Teraoktett, 1 000 000 Gigaoktett, 8 Petabit oder etwa 0,8882 Pebioktett.