Daten

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Dieser Artikel behandelt Informationseinheiten. Daten ist aber auch der Plural von Datum

Daten liefern gemäß dem Verständnis der Informatik mit einer Interpretationsvorschrift die Informationen. Sprachlich ist der Begriff Daten ursprünglich der Plural von Datum (lateinisch Singular datum, Plural data = Gegebenes).

Es gibt unterschiedliche Darstellungsarten für Daten. Diese Darstellungsarten sind auch von der jeweiligen Maschine (Hardware) abhängig. So kann der Binärcode 01011000 für den Buchstaben 'X' stehen oder als die Dezimalzahl 88 interpretiert werden

1 Nachrichtentechnik

Anstelle von Daten wird manchmal der Begriff Nachricht benutzt. Ein Signal wird zu einer Nachricht und diese wird zur Information.

Signale können als Impulsfolge digital oder analog sein. Digital steht für binär, analog für kontinuierlich.

2 Kodieren - Dekodieren

  • Daten werden zu Informationen kodiert; Informationen werden zu Daten dekodiert.
  • Ziele
    • Speicherung
    • Übertragung
    • Berechnung
    • Komprimierung
    • Verschlüsselung
    • Veranschaulichung

2.1 Beispiele

  • Daten (Information)
  • bis morgen / see you tomorow: Information - zwei Nachrichten, die gleiche Information
  • Ta2-c2 (Fachsprache: Desoxyribonukleinsäure - kann aber auch Turm auf Feld a2 zieht nach c2 sein)e
  • Seelöwe gesichtet (maskierte Geheimnachricht, z.B. Stichwort)
  • Lirpa (einfache Verschlüsselung von April - List of weapons in Star Trek)

3 Wissen

  • Wichtig:
    • Nutzbare Signale sind Daten/Nachrichten
    • nutzbare/anwendbare Daten/Nachrichten sind Informationen
    • nutzbare/anwendbare Informationen sind Wissen

Man muss prinzipiell "nur" die Interpretationsvorschrift kennen.

4 Digitale Daten - Bits

Ein Bit lässt zwei mögliche Werte auf eine Frage zu, zum Beispiel:

  • Ja oder Nein
  • Wahr oder Falsch
  • Links oder Rechts

Bit steht für BInary digit und wurde von John W. Tukey 1946 definiert.

Claude Shannon erwähnte den Begriff 1948 in seinem Werk A Mathematical Theory of Communication.

Bitfolgen als Code

  • 000 --> Nord
  • 001 --> Nordost
  • 010 --> Ost
  • 011 --> Südost
  • 100 --> Süd
  • 101 --> Südwest
  • 110 --> West
  • 111 --> Nordwest

Dies wäre der Typ "Himmelsrichtung"

4.1 Technische Realisierung

  • Kippschalter
  • Transistoren
  • Spannung
  • Magnetisierung (auf einer Festplatte)
  • Spur in einer CD oder DVD

4.2 Bedeutung Bit oder bit (Schreibweise uneinheitlich)

  • Als Element in einer Folge von Binärwerten, meist Bit, z. B. Bit 3
  • Als Stelle eines von dem Stellenwertsystem codierten Bitwort, meist Bit (von z. B. 32 Bit)
  • als Speicherzelle, meist Bit
  • als Einheit für eine Datenmenge, meist bit
  • als Einheit für den Informationsgehalt (siehe auch Shannon), meist bit
  • als Datentyp in einigen Programmiersprachen für eine 1 Bit breite Einheit, die True (Wahr) oder False (Falsch) sein kann, dann Bit

4.3 Präfixe

SI Internationales Einheitensystem ISO / IEC

  • kilobit - kbit - 10^3 (Bis auf Kilogramm immer kleines k Kg / km)
  • megabit - MBit - 10^6
  • gigabit - GBit - 10^9
  • terabit - TBit -
  • petabit
  • exbit
  • zettabit
  • yottabit - YBit - 10^24

Binäre Einheiten

  • kibibit - Kibit - 2^10
  • mebibit - Mibit - 2^20
  • gibibit - Gibit - 2^30
  • tebibit - Tibit - 2^40
  • pebibit - Pibit - 2^50
  • exbibit - Eibit - 2^60

Festplattenhersteller geben die Größe in SI ISO / IEC an. Das Dateisystem stellt was Kleineres fest als das was einem verkauft wurde. 400 GB sind 400.000.000.000 Bits, aber 381.469 Mibit (400.000.000.000 / 1024^2) oder 372,52 Gibit (400.000.000.000 / 1024^3)

5 Das Byte

  • Ein Byte ist ein Tupel von 8 Bit. Laut ISO-Norm würde man es Oktett nennen.
  • zwei Niblbles (1 Nibble = 4 Bit = 1/2 Byte)

Der Begriff Byte stammt aus dem Englischen und ist ein Kunstwort. IBM nannte seine 6-Bit-Prozessoren ein bite (Happen). Bei der Übertragung von 6 Bit auf 8 Bit wurde das Wort Bite beibehalten und zur Unterscheidung wurde das i durch das y ersetzt.

Andere Übersetzungen sind Backronyme - nachträgliche Bedeutungen wurden dazu erfunden.

6 Entropie einer Quelle

Shannon definierte die Entropie H einer Nachrichtenquelle (Informationsquelle) als die kleinstmögliche Anzahl an Bits, um eine bestimmte Nachricht zu codieren. Ist die Entropie der Nachrichtenquelle 2,04, so benötigt man 3 Bits.

7 Huffman-Code - 1. und 2. Schritt

wichtig:

  1. ) a mit 0,445 - b mit 0,182 - r mit 0,182 - d mit 0,09 - k mit 0,09
  2. ) Addiere die kleinsten beiden aus d + k = 0,091 + 0,091 = 0,182
  3. ) Addiere die nächsten kleineren zusammen b + r = 0,182 + 0,182 = 0,364
  4. ) Addiere die kleinsten zusammen - (b+r) + (d+k) = 0,364 + 0,182

Nun ist ein Binärbaum entstanden

  • 0 = a
  • 1 = alles andere
    • 10 = br
      • 100 = b
      • 101 = r
    • 11 = dk
      • 110 = d
      • 111 = dk

Nicht jedes Wort hat mehr die gleiche Länge - aber es ist ein Optimalcode.

8 Links und Quellen

8.1 Siehe auch

8.2 Weblinks

8.3 Quellen

8.4 Literatur

8.5 Einzelnachweise


9 Andere Lexika




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