PCGH-Basiswissen im Video: Was unterscheidet Gigabyte und Gibibyte?
Kibibyte, Mebibyte, Gibibyte? In den Ohren der meisten Computernutzer klingt das fremd, obwohl wir alle täglich damit zu tun haben. Es handelt sich nämlich um die korrekten Bezeichnungen für Datenmengen in der Informationstechnik, die vom Internationalen Büro für Maß und Gewicht (BIPM) empfohlen werden.
Grund für diese Norm: Die im täglichen Sprachgebrauch verwendeten Präfixe wie "kilo" oder "mega" für "Kilobyte" und "Megabyte" bezeichnen eigentlich Vielfache, die auf Zehnerpotenzen (10 hoch x) basieren. Ein Kilobyte ist demnach die Menge von genau 1.000 Byte - und nicht von 1.024, wie die meisten glauben. Das Wort "kilo" entstammt dem Griechischen und heißt "tausend"; in der Physik steht ein Kilogramm schließlich auch für 1.000 Gramm und ein Megahertz entspricht exakt einer Million Hertz.
In der Datenverarbeitung jedoch wird üblicherweise mit binären Größen gearbeitet, Angaben von Speichermengen basieren auf Zweierpotenzen (2 hoch x). Denn Grundlage der Datentechnik ist das Bit, eine binäre Einheit, die mit 0 und 1 nur zwei verschiedene Werte repräsentieren kann. Wenn Sie Ihrem PC ein Gigabyte Arbeitsspeicher gönnen, meinen Sie damit ergo nicht 1.000 (10 hoch 3), sondern 1.024 (2 hoch 10) Megabyte.
Geht es nach dem BIPM, sollten Sie diese Speichergröße jedoch nicht mehr als "Gigabyte" bezeichnen - sondern als "Gibibyte". Ein Gibibyte besteht aus 1.024 Mebibytes, die sich jeweils aus 1.024 Kibibytes zusammensetzen. Diese merkwürdig anmutenden Namen ergeben sich aus den Vorsilben der Präfixe giga, mega und kilo und der Silbe "bi", welche die "binäre" Bedeutung anzeigt. Abgekürzt sehen diese Angaben schon weniger gewöhnungsbedürftig aus, aus "Gibibyte" würde einfach "GiB" oder "GiByte".
Das ist ein durchaus logisches System, nur: Kaum jemand verwendet es. Die meisten kürzen das Giga-/Gibibyte zu "GByte" oder einfach "GB" ab - ohne genauer darauf einzugehen, wie viel Speicher nun tatsächlich gemeint ist. Und so wundert sich mancher Käufer einer "250 GB"-SSD darüber, dass Windows darauf partout nur "232 GB" erkennen will: Der Hersteller des Datenträgers rechnet in Milliarden Byte, also in tatsächlichen Gigabyte; Windows hingegen meint Gibibyte, ohne es explizit zu sagen.
Damit sind die Hersteller von Festplatten und SSDs im Recht, doch verwirrend ist die scheinbare Differenz in der Kapazität dennoch. Mit dieser Verwirrung wäre Schluss, wenn jeder die korrekten Begriffe verwenden würde. PC Games Hardware unterscheidet seit 2007 explizit zwischen Dezimal- und Primärprefixen, doch die alten, unpräzisen Bezeichnungen haben sich etabliert, viele Anwender sind daran gewöhnt.
Langfristig ist das aber keine gute Strategie: Mit stetig steigenden Datenmengen erhöht sich der Unterschied zwischen vermeintlich vorhandenem und tatsächlich vorhandenem Speicher. Während ein Kibibyte nur 2,4 % mehr Daten umfasst als ein Kilobyte, beinhaltet ein Tebibyte bereits 10 % mehr Informationen als ein Terabyte. Ein Zebibyte - in diesen Regionen liegt Schätzungen zufolge bereits das aktuelle jährliche anfallende Datenaufkommen über das Internet - entspricht bereits einer 18,1 % größeren Datenmenge als ein Zetabyte.
Die Bit-Angabe einer (Speicher)Schnittstelle bezieht sich dagegen auf deren physische Breite, also die Anzahl paraleller Leiterbahnen. Bei aktuellen CPUs müsste man hier von 128 Bit sprechen (DDR1/2/3/4: 64 Bit pro Kanal).
HBM hat einen deutlich breiteren Aufbau mit deutlich mehr Leitungen. Ermöglicht (oder sogar nötig) wird dieser zum einen durch die Stapelbauweise: In herkömmlicher Bauweise würden die vier Chips eines HBM-Stapels nebeneinander liegen und hätten jeweils 256 Bit. Zum anderen nutzt HBM einen stark vereinfachten Speicherzellenzugriff (ähnlich DDR1) und sehr viel niedrigeren Takt. Das vereinfacht den Aufbau der Chips und ermöglich die Unterbringung von entsprechend mehr Einheiten auf gleicher Fläche. Die letzte Zutat ist Montage des Speichers auf einem Silicon-Interposer. Während herkömmliche Speicherchips auf eine Platine mit groben Leiterbahnen gelötet sind, die im schlimmsten Fall (Hauptspeicher) auch noch in einem Slot steckt und deren Datenleitungen noch durch eine weitere lösbare Verbindung im CPU-Sockel geleitet werden, findet sich HBM sehr nah an der CPU auf einem sehr fein bearbeitbaren Substrat und das natürlich immer fest verlötet, ohne Steckverbindungen. Hierdurch lassen sich viele Leitungen mit hoher Signalqualität realisieren, in herkömmlicher Bauweise wäre ein 1024-Bit-Interface kaum oder nur bei extrem niedriger Geschwindigkeit möglich gewesen.
Die Kehrseite bei HBM sind natürlich die sehr hohen Kosten für die vielen miniaturisierten Strukturen.
Wenn ich 32 Bit adressieren möchte benötige ich einen 5 Bit breiten Adressbus. Denn 2^5 = 32. In dem Video wird bei 2^5 = 32 darauf geschlossen, dass der Adressbus dann 32 Bit breit ist.Das ist entweder etwas ungenau ausgedrückt, oder einfach nur falsch.
Beispiel:
Mit einem 32 Bit breiten Adressbus kann ich 4 GByte Speicher(theoretisch jedes einzelne Bit) adressieren.
Ein solch breiter Bus würde in keinen aktuellen Mikrocontroller, CPU oder SoC passen.
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