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Bit – Binary Digit

Was ist ein Bit?

Der Begriff Bit ist die Abkürzung für Binary Digit und bezeichnet die kleinste Dateneinheit in der digitalen Informationstechnologie. Ein Binary Digit hat einen einzelnen binären Wert, entweder 0 oder 1.

Alle Daten in einem Computersystem bestehen aus binären Informationen. “Binär” bedeutet, dass es nur zwei mögliche Werte gibt: 0 und 1. Computersoftware übersetzt zwischen binären Informationen und den Informationen, die verwendet und angezeigt werden, zum Beispiel Dezimalzahlen, Text, Fotos, Ton und Video. Binäre Informationen bezeichnet man manchmal auch als Maschinensprache. Das kommt daher, dass sie die grundlegendste Ebene von Informationen darstellen, die in einem Computersystem gespeichert werden.

Transistoren

Auf der physikalischen Ebene werden die Nullen und Einsen in der Zentraleinheit eines Computersystems unter Verwendung von Transistoren gespeichert. Transistoren sind mikroskopische Schalter, die den Stromfluss steuern. Wenn ein Strom durch den Transistor fließt (der Schalter ist geschlossen), stellt dies eine 1 dar. Wenn kein Strom fließt (der Schalter ist offen), stellt dies eine 0 dar. Binäre Informationen kann man auch unter Verwendung magnetischer Eigenschaften übertragen und speichern.

Die zwei verschiedenen Polaritäten verwendet man, um Nullen und Einsen darzustellen. Optische Speichermedien wie beispielsweise eine CD-ROM oder DVD, speichern binäre Informationen in Form von Pits und Lands. Pits sind Vertiefungen in der Oberfläche und Lands die erhabenen Bereiche zwischen den Pits. Um diese binäre Information nutzbar zu machen, benötigt man ein binäres Notationsverfahren. Dies bezeichnet man auch als Binärcode.

Binäre Notation

Ein Binary Digit kann nur die beiden Werte 0 und 1 darstellen. Das bedeutet, dass man für die Darstellung von mehr als zwei Werten mehrere Bits miteinander kombinieren muss. Im Allgemeinen können ‘n’ Bits verwendet werden, um 2 ^ n verschiedene Werte darzustellen. Die Kombination von 8 Bits wird als Byte bezeichnet. Moderne Computer verwenden eine 32- oder 64-Bit-Architektur. Mit 32 Bits können 2 ^ 32 verschiedene Werte dargestellt werden. Das Äquivalent dazu in dezimaler Schreibweise ist 4.294.967.295. Dies ist die größte Anzahl, die man bei einer auf 32 Bits basierenden Architektur verwenden kann, ohne dass es zu Rundungsproblemen kommt.

Binärcodierung

Die gleiche Logik wie zur Darstellung von Zahlen verwendet man auch zur Darstellung von Text. Dazu benötigt man ein Codierungsschema. Die deutsche Sprache umfasst 26 Buchstaben. Groß- und Kleinschreibung behandelt man getrennt. So sind 52 eindeutige Zeichen vorhanden. Zudem benötigit man Zeichen, um Interpunktion, numerische Ziffern und Sonderzeichen darzustellen. Alle Zeichen, die dargestellt werden sollen, werden als Zeichensatz bezeichnet. Ein Basiszeichensatz für die deutsche Sprache besteht aus nur etwa 100 Zeichen, ähnlich wie die Tasten auf einer Tastatur.

American Standard Code for Information Interchange

Im Laufe der Jahre hat man mehrere Standardzeichensätze entwickelt, darunter der American Standard Code for Information Interchange, abgekürzt ASCII und Unicode. ASCII ist aus einem telegrafischen Code hervorgegangen und wurde in den 1960er und 1970er Jahren angepasst, um Text in Binärcode umzuwandeln. Die ursprüngliche Version von ASCII verwendete 7 Binary Digit, um 128 verschiedene Zeichen darzustellen (2 ^ 7). Weiterentwickelte Zeichensätze enthalten normalerweise die gleichen 128 Zeichen, fügen jedoch mehr Zeichen hinzu, indem sie 8, 16 oder 32 Bits für die Codierung verwenden.

Unicode

ASCII wird zwar heute noch verwendet, der aktuelle Standard zum Codieren von Text ist jedoch Unicode. Das Prinzip, das Unicode zugrunde liegt, ähnelt sehr stark ASCII. Jedoch enthält Unicode über 110.000 Zeichen und deckt die meisten Zeichen aller weltweit genutzten Sprachen ab. Die relativ einfache 8-Bit-Version von Unicode (bezeichnet als UTF-8) ist fast identisch mit ASCII. Die die 16- und 32-Bit-Versionen (bezeichnet als UTF-16 und UTF-32) sind wesentlich umfangreicher.

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