Informationsdarstellung

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Beschreibung

Informationsdarstellung Die Darstellung von Informationen in der Informatik erfolgt durch Nullen und Einsen. Da eine Reihe von Nullen und Einsen für den Menschen nicht lesbar sind müssen digitale Informationen andere Darstellungsformen finden. Bit und Byte Bitfolgen Alphanumerische Codes Strichcodes Zahlensysteme

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Informatik

Themenkreis

Bit und Byte: Verarbeitungseinheiten für Informationen und Daten

Die gebräuchlichsten Verarbeitungseinheiten in der Computertechnik sind Bit und Byte. Die kleinste Maßeinheit ist das Bit und dient zur Messung von Kommunikation und Speicherkapazität. Das Wort "Bit" stammt von Claude Shannon. Es kann zwei Zustände annehmen. Zum Beispiel JA/NEIN, AN/AUS, 1/0 oder wahr/falsch.
Physikalisch wird ein Bit in Form einer elektrischen Ladung (in einem Kondensator), in Form einer elektrischen Spannung (an einem Widerstand) oder durch Magnetisierung (an einer bestimmten Stelle) dargestellt.

Bitfolgen

Grundsätzlich bestehen Informationen und Daten aus einer Aneinanderreihung von Bits bzw. aus einer Gruppe mehrere Bits. Eine Bitfolge von 8 Bit bezeichnet man als Byte. Ein Byte sind also 8 Bit. Ein Bitfolge von 4 Bit bezeichnet man als Nibbel oder Halbbyte. Wobei das Byte die übliche Verarbeitungseinheit ist.
Eine weitere Verarbeitungseinheit ist das Wort oder die Worte. Denn Computer verarbeiten nie einzelne Bits, sondern immer Gruppen von Bits. In der Regel sind das Gruppen mit einem Vielfachen von 8. Zum Beispiel 8, 16, 32, 64 usw. Wobei 8 Bit jeweils ein Byte sind, was die Regel, aber nicht allgemein gültig ist. Es gibt Ausnahmen. Sicher ist nur, dass ein Oktett 8 Bit sind.

  • 8 Bit (1 x 8 Bit) = 1 Byte
  • 16 Bit (2 x 8 Bit) = 2 Byte
  • 24 Bit (3 x 8 Bit) = 3 Byte
  • 32 Bit (4 x 8 Bit) = 4 Byte
  • 48 Bit (6 x 8 Bit) = 6 Byte
  • 64 Bit (8 x 8 Bit) = 8 Byte
  • 128 Bit (16 x 8 Bit) = 16 Byte

Eine andere Bitfolge ist das Wort. Worte werden in der Regel in Gruppe zu je 16 Bit (2 Byte) gruppiert. Aber auch das muss nicht immer so sein. Denn die Wortbreite (Anzahl der Bits) hängt von der Verarbeitungsbreite des Rechners bzw. des Systems ab.

Beispiel: 16-Bit-Rechner
  • Wort: 16 Bit / 2 Byte (Datentyp: Word)
  • Doppelwort: 32 Bit / 4 Byte (Datentyp: DWord)
  • Vierfachwort: 64 Bit / 8 Byte
  • Halbwort: 8 Bit / 1 Byte
Beispiel: 32-Bit-Rechner
  • Wort: 32 Bit / 4 Byte (Datentyp: Word)
  • Doppelwort: 64 Bit / 8 Byte (Datentyp: DWord)
  • Vierfachwort: 128 Bit / 16 Byte
  • Halbwort 16 Bit / 2 Byte

Bit und Byte bekommen zusätzlich Präfixe vorangestellt, wenn die Bit- oder Byte-Werte 1.000er oder 1.024er überschreiten. Zum Beispiel kBit, MBit, GBit oder kByte, MByte und GByte.

  • 1.024 Bit = 1 kBit (210 Bit)
  • 1.048.576 Bit = 1 MBit (220Bit)
  • 1.073.741.824 Bit = 1 GBit (230Bit)
  • 1.099.511.627.776 Bit = 1 TBit (240Bit)
  • 1.024 Byte = 1 kByte (210 Byte)
  • 1.048.576 Byte = 1 MByte (220 Byte)
  • 1.073.741.824 Byte = 1 GByte (230 Byte)
  • 1.099.511.627.776 Byte = 1 TByte (240 Byte)
  • Speicherangaben
Codierung / Darstellen von Informtionen

Üblicherweise hat jede Information, Teil einer Information oder ein Wert in der Informatik einen digitalen Code. Logische Werte, Texte, Zahlen, Bilder usw. bestehen aus einer Reihe von Nullen und Einsen. Damit der digitale Code für den Menschen sichtbar, lesbar oder hörbar ist, wird er decodiert. Dabei greift man auf festgelegte Codes, Zeichensätze, Zahlensysteme und Datenformate zurück. Das heißt, zu jedem Code (bestimmte Bitfolge) gibt es eine festgelegte Zuordnung zu einem Zeichen oder einer Zeichenfolge.

Logische Werte

Logische Werte kennen zwei Zustände. Wahr (true) und falsch (false). Logische Werte werden auch als 1 und 0 angegeben. Da logische Werte in der Regel als ganzes Byte kodiert werden, entspricht wahr = 1111 1111 und falsch = 0000 0000.

Text

Text ist eine Folge von Buchstaben, Zahlen und Zeichen (plain text). Jedes Zeichen ist als Bitfolge kodiert, die an Stelle des Zeichens verarbeitet und gespeichert wird. Denn digitale Systeme können nur 0 und 1 verarbeiten.
Die Zuordnung eines Zeichens zu einer Bitfolge wird in einem alphanumerischen Code bzw. Zeichensatz definiert. ASCII, ISO 8859 und Unicode sind solche Zeichensätze. Speziell in Großrechnern ist Text im EBCDI-Code kodiert.
Zusätzlich kann ein Text mit typografischen Informationen und Strukturen versehen sein. Zum Beispiel mit Latex oder HTML. Diese Anreicherungen werden in den "Plain Text" eingebettet.

  • Zeichensatz / Zeichensätze
Zahlen

Hier gibt es zwei Möglichkeiten. Zum Einen die Darstellung der Zahlen im ASCII-Code (oder anderer Zeichensatz) oder gemäß dem Dual- bzw. Binärsystem. Zahlen im ASCII-Code eignen sich jedoch schlecht für arithmetische Operationen, weil hier eine dezimale 1 nicht 0000 0001, sondern 011 0001 ist. Die Zuordnung zwischen Zahl und Bitfolge erschwert die Berechnung von Zahlen.

  • Zahlensysteme
  • Zweierkomplementdarstellung
Bilder, Fotos, Grafiken

Bilder, Fotos und Grafiken sind grafische Daten. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen Vektorgrafik und Bitmapgrafik.
Vektorgrafik stellt Linien und geometrische Formen mit unterschiedlichen Strichbreiten und Füllungen dar. Dabei bestehen die Daten aus Endpunkten und Parameterauszeichnungen. Ein großer Vorteil von Vektorgrafiken ist ihre verlustfreie Skalierbarkeit.

  • EPS
  • SVG

Bitmapgrafiken bestehen aus einer Folge von Rasterpunkten (Bildpunkte oder Pixel). Jeder Rasterpunkt entspricht einer Bitfolge, in der Helligkeit und Farbe codiert ist.

  • GIF (bis 8 Bit Farbtiefe, LZW)
  • PNG (bis 48 Bit Farbtiefe, LZ77)
  • TIFF
  • RAW
  • JPG

Die Bildauflösung (Resolution) gibt die Anzahl der Bildpunkte (Pixel) entlang der X/Y-Achse an. Zum Beispiel 1024 x 768 (Breite x Höhe) Bildpunkte oder Pixel.

Die Farbtiefe (Color Resolution) gibt die Anzahl der Farben oder Helligkeitswerte an, mit denen ein Bildpunkt eingefärbt werden kann. Wenn ein Bild 256 unterschiedliche Farben haben kann, dann spricht man von einer Farbtiefe von 8 Bit. Die Echtfarbendarstellung (True Color) wie wir sie empfinden entspricht einer Farbtiefe von 24 Bit bzw. 32 Bit (mit Alpha-Kanal).

Die Bildauflösung (Dichte) gibt die Anzahl der Bildpunkte pro Längeneinheit an. Die Längeneinheit ist Zoll bzw. Inch (1 Zoll/Inch sind 2,54 cm). Die Angabe erfolgt in dots per inch (dpi).
Typische Wert für die Bildschirm-Darstellung sind 72 bzw. 96 dpi und für die Ausgabe auf einem Drucker 300 bzw. 600 dpi.

Weitere verwandte Themen:
  • Informatik
  • Informationen und Daten
  • Wertebereiche und Datentypen
  • Zeichensatz / Zeichensätze
  • Zahlensysteme
  • Grundlagen Computertechnik