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Modul 03: IEC-Binärpräfixe, SI-Einheiten & Datenmengenberechnung

Prüfungsklassiker nach ZPA: Binäre Präfixe (KiB, MiB, GiB, TiB mit Basis 2^10) versus dezimale Präfixe (KB, MB, GB, TB mit Basis 10^3), Übertragungsdauern und Speicherplatzberechnung.

📖 Fachtheorie & KMK-Prüfungswissen

1. Das Problem: Zwei Normen für Präfixe

In der IT kam es historisch zu Verwechslungen, weil die Vorsätze Kilo, Mega, Giga sowohl für Potenzen von 10 als auch für Potenzen von 2 verwendet wurden. Die IEC (International Electrotechnical Commission) hat daher die Binärpräfixe verbindlich standardisiert:

Präfix (SI - Dezimal)Faktor (Basis 10)Präfix (IEC - Binär)Faktor (Basis 2)Abweichung
Kilo (kB)$10^3 = 1.000$ ByteKibi (KiB)$2^{10} = 1.024$ Byte+2,4 %
Mega (MB)$10^6 = 1.000.000$ ByteMebi (MiB)$2^{20} = 1.048.576$ Byte+4,9 %
Giga (GB)$10^9 = 1.000.000.000$ ByteGibi (GiB)$2^{30} = 1.073.741.824$ Byte+7,4 %
Tera (TB)$10^{12} = 1.000.000.000.000$ ByteTebi (TiB)$2^{40} = 1.099.511.627.776$ Byte+10,0 %

2. Warum zeigt Windows weniger Speicher an als auf der Verpackung steht?

Festplattenhersteller verkaufen Datenträger nach dem Dezimalsystem (SI): Eine "2 TB Festplatte" fasst exakt $2.000.000.000.000$ Byte.

Windows rechnet intern jedoch mit Binärpotenzen ($1.024^4$), schreibt aber fälschlicherweise "TB" statt "TiB":

$$\frac{2.000.000.000.000 \text{ Byte}}{1.024^4} = \frac{2.000.000.000.000}{1.099.511.627.776} \approx 1,819 \text{ TiB}$$

Der Anwender sieht in Windows ca. 1,82 TB – die "fehlenden" ~181 GB sind kein Defekt, sondern die Differenz zwischen SI- und IEC-Berechnung!

3. Berechnung von Übertragungszeiten

Grundformel: $\text{Übertragungszeit } t = \frac{\text{Datenmenge in Bit}}{\text{Nettodatenrate in Bit/s}}$

Achtung bei IHK-Prüfungen: Achten Sie genau auf Bit (b) und Byte (B) ($1 \text{ Byte} = 8 \text{ Bit}$) sowie auf Protokoll-Overhead (oft 5–10 % Abzug von der Brutto-Bandbreite)!

✍️ Authentische IHK-Prüfungsaufgaben mit Erwartungshorizont

Berechnung von Übertragungszeit & IEC-Präfixen 10 Punkte
Ein Backup-Server soll ein Datenbank-Image mit einer Größe von genau 450 GiB über eine Standleitung mit einer Bruttodatenrate von 1 Gbit/s an ein externes Rechenzentrum übertragen. Aufgrund von TCP/IP- und VPN-Overhead beträgt die nutzbare Nettobandbreite 92 % der Bruttodatenrate.

1. Berechnen Sie die exakte Größe des Images in Bytes nach IEC-Norm. 2. Berechnen Sie die Nettodatenrate in Mbit/s. 3. Berechnen Sie die erforderliche Übertragungsdauer in Stunden, Minuten und Sekunden (kaufmännisch auf volle Sekunden gerundet).

💡 Didaktischer Erwartungshorizont & Punkteverteilung (nach KMK-Kriterien)
1. Image-Größe in Bytes: 450 GiB = 450 * 1.024^3 Bytes = 450 * 1.073.741.824 Bytes = 483.183.820.800 Bytes. (3 Pkt.) 2. Nettodatenrate: 1 Gbit/s = 1.000 Mbit/s. Nettodatenrate = 1.000 Mbit/s * 0,92 = 920 Mbit/s. (2 Pkt.) 3. Übertragungsdauer: Datenmenge in Bit = 483.183.820.800 Bytes * 8 Bit = 3.865.470.566.400 Bit. Nettodatenrate in Bit/s = 920 * 10^6 Bit/s = 920.000.000 Bit/s. Zeit t = 3.865.470.566.400 Bit / 920.000.000 Bit/s = 4.201,6 Sekunden. Umrechnung: - 4.201,6 s / 3.600 s/h = 1 Stunde und 601,6 Sekunden Rest - 601,6 s / 60 s/min = 10 Minuten und 1,6 Sekunden (gerundet 2 Sekunden) Ergebnis: 1 Stunde, 10 Minuten und 2 Sekunden. (5 Pkt.)
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