Gibt es einen Zusammenhang zwischen Bits und Elektronenschalen?
Mir fiel auf, dass sowohl in der Informatik wie auch in der Physik/Chemie 8er -Modelle vorliegen:
Ein Byte = 8 Bit (Codierung 256 Zeichen). 1024 Byte gleich 1 Kilobyte (8er Reihe/durch 8 teilbar) usw. Und: Die Elektronenschalen sind auch in 8er Schritten angelegt: L,M, N -Schale mit jeweils 8, 16, 32 Elektronen.
Quergedacht könnte man schliessen: Computer haben Strom, Strom besteht aus Elektronen. Elektronen sind im 8er System verteilt, ergo müssen digitale Informationen, die ja Energie sind, auch in einer 8er Matrix vorliegen.
Ist diese Überstimmung rein zufällig oder ein physikalischer "Sachzwang"?
6 Antworten
Das ist reiner Zufall und basiert auf einer Einigung als IBM 1975 den ersten tragbaren Rechner vorstellte. Es handelte sich um ein 8Bit System bei dem ein Datenwort aus 8Bit bestand. Während dieser Zeit wurde darauf geeinigt, dass ein Datenwort 1Byte ist. Da ein Datenwort aus 8Bit bestand die die Zustände 0 und 1 jeweils speichern konnten.
Mit 8Bit war es möglich 2^8=256 verschiedene Zustände anzunehmen. Der Datenbus innerhalb des Systems war genau 8Bit breit also 8 Leitungen wenn man so will über denen die Zustände 0 und 1(An und Aus oder Logikpegel High oder Low) jeweils übermittelt werden konnten. (der Logikpegel ist die Spannung ab dem der Zustand 0 oder 1 interpretiert wird. Natürlich kann ein Bit also die Zustände 0 und 1 auch ganz anders dargestellt werden wie z.b. Licht an oder licht aus oä.).
Die Heutigen Computer arbeiten mit 64Bit. Das sind also 2^64=1,84*10^19 Zustände die in einem Datenwort gespeichert werden können.
Das Bit ist die kleinste Informationseinheit in der Informationstechnik. 8 Bit werden zu einem Byte zusammengefasst und repräsentieren oft ein Zeichen. Wobei es sich um eine angenommene und nicht um eine standardisierte Konvention handelt. Die einzige richtige Bezeichnung für 8 Bit ist das Oktett.
4Bit werden zu einem "halbbyte" oder auch "Nibble" zusammengefasst.
Das währe z.b. ein Datenwort in einem 16Bit System. Das ist auch in einem Computer in etwa so aufgebaut. Zu jeden dieser kästen geht jeweils eine Leitung hin um zu "schreiben" also den Zustand von High oder Low oder eben 0 oder 1 zu ändern.
und dann geht jeweils nochmal eine Leitung ab um die Information die auf den Speichern sitzt also den Spannungspegel zu lesen. Nun müssen wir nur noch in der Lage sein die jeweilige Speicherzelle auszuwählen und zu beschreiben, sonst würde sich ja sofort die Information auf den Bits ändern sobald auf den Leitungen die zu den Bits führt etwas ändert. also kommen noch 2 Leitungen dazu "Select" und "Write" die mit jedem Bit verbunden sind.
Ist auf dem Datenbus eine 1, auf dem Select eine 1 und auf dem Write eine 1, dann wird die Information des Datenbusses also die 1 auf die jeweilige Speicherbank bzw auf das jeweilige Bit geschrieben. Das ist die Funktionsweise und da sehen wir, da ist nichts mit nur 8Bit, die 8Bit war nur am Anfang eine Einigung, die wir bis heute haben aber das Datenwort ist mittlerweile viel größer und somit hat das auch nichts mit den Aufbau von Atomen zu tun, es seiden wir wollen möglichst elektrisch leitfähige Leiter haben aber das ist ein anderes Thema :)
Das ist Zufall.
Die Bit-Zahlen entstanden historisch aus der Entwicklung elektrischer Maschinen.
- Angefangen hat es mit dem Telex (Fernschreiber, TeleType, Fern-Schreibmaschine), die anfänglich mit einem 5-Bit-Code auskam (32 Zeichen und Steuerzeichen, die z.B. zwischen Buchstaben und Sonderzeichen umschalten konnten).
- 7 Bit reichten dann schon für sehr vieles, zumindest die Zeichencodierung, bis ins Computerzeitalter hinein, ohne Umschaltung zwischen verschiedenen Zeichensätzen (128 Zeichen). Bekannt geworden als ASCII-Zeichensatz.
- 8 Bit waren dann die logische Folge mit nochmals einer Verdoppelung der Zeichen, neu auch inkl. Grafikzeichen. 8 ist auch eine Zweierpotenz, was in der digitalen Informationstechnik eigentlich logisch ist. Dies reicht eigentlich nach wie vor für einen Datenbus, da wir ja nicht dauernd noch mehr Zeichen brauchen.
- Anders beim Adressbus: Da wir immer mehr Speicherplatz brauchen, lief die Entwicklung so stürmisch, dass es keinen Sinn macht, nur einzelne Bits hinzuzufügen, um den Adressraum zu verdoppeln, sondern man verdoppelt die Bit-Breite und erreicht damit jeweils eine Quadrierung der Möglichkeiten!
Die Übereinstimmung ist rein zufällig. https://de.wikipedia.org/wiki/Byte#Geschichte_des_Begriffs
Digitale Informationen sind eine Art von Energie, das stimmt schon (Herleitung aus maxwellscher Dämon, Shannon-Entropie)... aber zunächst auf Bits zurückführbar (also 2 Zustände). Da Vielfache von 2 häufiger durch 8 teilbar sind und die 8 eine dominante Marktposition in der Computerwelt hat, ist die Bedeutung der 8 kaum verwunderlich. An der Uni hatten wir einen selbst-entwickelten Prozessor, der mit Vielfachen von 9 Bit gearbeitet hat. ;)
Ja, danke, was mich grad dahin brachte bei Wiki mal nach "acht" zu suchen in der Geschichte der NW; ist schon interessant, wie häufig 8 vorkommt (Planeten, Spinnenbeine, magische Zahl von Atomkernen) oder darauf bezogen wurde: Oktagone, Byte, ganze Noten von c bis c usw.)
Da gibt es keinen Zusammenhang.
Außerdem sind die Zahlen 8, 16, 32 nicht nur aus dem Zusammenhang gerissen, sondern auch noch schlicht falsch.
Die Anzahl der Elektronen pro Schale entspricht dem Doppelten der Schalennummer zum Quadrat:
- 1²*2=2
- 2²*2=8
- 3²*2=18 !!!
- 4²*2=32
- 5²*2=50
- 6²*2=72
- 7²*2=98
Du denkst nicht quer, sondern verschroben.
Zufall. In China gilt 8 als Glüsckszahl. Das hat auch nichts damit zu tun.
Bei den Rechnern, mit denen ich bisher zu tun hatte, war ein Byte 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 32, 33 (!) oder 48 Bits groß. Man sollte also die 8 nicht überbewerten, obwohl sie in der Mehrheit ist.