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Computer: Geschwindigkeitsangaben verstehen

Donnerstag, 2. September 2010 - 16:47 | Autor: wabis | Themen: Wissen, Computer | Kommentare(2)

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⇒ www.speed.io

Geschwindigkeitsangaben beim Computer sind erst nützlich, wenn man sie in dieselben Masseinheiten umrechnet. Dann kann man erkennen, wo in einer Kette von Verbindungen die Engpässe sind und wo es sich lohnt, in neue Komponenten zu investieren.

In diesem Artikel rechne ich Geschwindigkeitsangaben von internen und externen Computer-Schnittstellen in dieselbe Nutzdaten-Einheit um, sodass sie miteinander verglichen werden können. An Beispielen zeige ich, wo Daten-Engpässe vorliegen können.

Geschwindigkeits-Einheiten

Computer rechnen mit Bits (Bit) und Bytes (B):

8 bit = 1 B (Einheit für Datenmengen)

Daher werden Geschwinigkeiten in Bits und Bytes pro Sekunde angegeben:

8 bit/s = 1 B/s (Einheit für Übertragungsgeschwindigkeit)

Bei den meisten externen Anschlüssen wie Netzwerk, Drucker, USB wird die Geschwindigkeit in bit/s (Bits pro Sekunde) angegeben. Bei internen Schnittstellen gibt man die Geschwindigkeit in B/s (Bytes pro Sekunde) an. Dies kommt daher, weil externe Anschlüsse die Daten meist sequentiell Bit für Bit über eine Leitung übertragen, während interne Anschlüsse meist ein Vielfaches von 8 parallelen Leitungen haben.

Für den Vergleich der Übertragungsraten von Nutzdaten ist die Einheit von B/s (Bytes pro Sekunde) am praktischsten, da ein Byte etwa einem Buchstaben eines Textes entspricht.

Da Computer sehr grosse Datenmengen innerhalb einer Sekunde verarbeiten können, wird vor die Einheit ein Präfix (Vorsatz) gestellt, damit die Zahlen nicht so gross werden. Bei PC's oft verwendete Vorsätze sind:

Symbol Name Wert
k Kilo 10001 = 1000 = 1 Tausend
M Mega 10002 = 1 000 000 = 1 Million
G Giga 10003 = 1 000 000 000 = 1 Milliard
T Tera 10004 = 1 000 000 000 000 = 1 Billion

Beispiele

Angabe Wo Bedeutung
500 GB Harddisk Speicherplatz für 500 Milliarden Bytes (Text-Zeichen)
2 GB Arbeitsspeicher Speicherplatz für 2 Milliarden Bytes
300 kbit/s Modem Datenrate von 300 Tausend Bit pro Sekunde (ca. 30 000 Zeichen/s)
2,5 Mbit/s Video Datenrate für ein qualitativ gutes Video der Grösse 1024 × 768 Pixel
26,4 Mbit/s Video Datenrate für ein Full-HD Video (AVCHD, 50 fps, 1920 × 1080 Pixel)
54 Mbit/s WLAN Drahtloses Netzwerk nach Standard IEEE 802.11a bis 802.11h.
600 Mbit/s WLAN Drahtloses Netzwerk nach Standard IEEE 802.11n.
80 MB/s Harddisk Datenrate von 80 Millionen Bytes pro Sekunde (80 000 000 Zeichen/s)
550 MB/s SSD Solid State Disk

Wenn man Videos aus dem Internet in HD-Qualität sehen möchte, muss die Internetverbindung mindestens 50 Mbit/s (50 000 kBit/s) schnell sein. Für geringere Auflösungen reichen schon 10 000 kBit/s, wie sie momentan (Stand 2013) günstig angeboten werden.

Wenn man einen Internetanschluss mit mehr als 25 Mbit/s (25 000 kBit/s) hat, sollte man sich einen WLAN Router und Empänger nach dem Standard IEEE 802.11n zulegen, damit man diese Geschwindigkeit überhaupt nutzen kann. Heute (Stand 2013) sind Internetanschlüsse mit 75..150 Mbit/s kein Luxus mehr.

Bit oder Byte pro Sekunde

Beim Vergleich der letzten beiden Zeilen sehen wir schon ein Problem: Einmal steht bit/s und einmal B/s. Man könnte also vergleichen:

8 kbit/s = 1 kB/s = 1000 Zeichen pro Sekunde

In der Praxis werden jedoch für jedes übertragene Zeichen noch zusätzliche Steuer- und Kontroll-Bits übertragen, sodass für die Übertragung von einem Zeichen (8 bit = 1 Byte) insgesamt zwischen 10 und 12 Bit oder mehr benötigt werden, je nach Verbindungsart. Ich rechne auf dieser Seite der Einfachheit halber mit dem Faktor 10:

Real: 10 kbit/s = 1 kB/s = 1000 Zeichen pro Sekunde

Wenn wir also die Einheiten vom Modem in B/s umrechnen erhalten wir eine Datenrate von 300 kbit/s = 30 kB/s. Dies kann nun besser mit der Datenrate der Harddisk darunter verglichen werden. Die Harddisk überträgt also in unserem Beispiel die Daten ca. 2700 mal schneller als das Modem!

Typische Nutzdatenraten in kB/s

In der folgenden Tabelle sind typische Nutzdatenraten verschiedener Schnittstellen (Anschlüsse) in vergleichbaren Einheiten von kB/s angegeben.

Schnittstelle Angegebene Datenrate Nutzdatenrate
Fax 14 400 bit/s 1 kB/s
Analog-Modem 28 kbit/s - 56 kbit/s 5 kB/s
ADSL-Modem bis 25 Mbit/s 2000 kB/s
Kabel-Modem bis 120 Mbit/s 10 000 kB/s
WLAN 802.11g max 54 Mbit/s, praxis 22 Mbit/s 2000 kB/s
WLAN 802.11n max 600 Mbit/s, praxis 120 Mbit/s 10 000 kB/s
Ethernet 10 Mbit/s 750 kB/s
Fast Ethernet 100 Mbit/s 7500 kB/s
Giga Ethernet 1000 Mbit/s 75 000 kB/s
FireWire 400 Mbit/s 20 000 kB/s
USB2 480 Mbit/s 20 000 kB/s
USB3 4,8 Gbit/s 200 000 kB/s
Harddisk (HD) 80 MB/s 80 000 kB/s
SolidStateDisk (SDD) 550 MB/s 550 000 kB/s

Die Nutzdatenrate gibt an, wie viel Nutzdaten (z.B. beim Kopieren einer Datei) effektiv pro Sekunde übertragen werden. Je nach Schnittstelle müssen zu den Nutzdaten mehr oder wenig viele Steuerdaten übertragen werden. Bei Funktechnologien wie WLAN geht dabei besonders viel der rohen Datenrate verloren.

Beispiel

Mein 100 Mbit/s (Fast)-Ethernet schaufelt kleinere Files (Bilder) mit einer Auslastung von ca. 50% von Computer zu Computer. Dies entspricht einer im Taskmanager angezeigten Datenrate von ca. 5 MB/s. Sehr grosse Dateien wurden mit einer Auslastung von 99% übertragen mit einer maximalen Datentate von 10 bis 12,4 MB/s. Die Angabe oben in der Tabelle von 7,5 MB/s ist somit ein realistischer praktischer Wert.

Engpässe

Engpässe entstehen immer dort, wo mehrere Schnittstellen hintereinander geschaltet sind.

  1. PC USB2 externe Festplatte
  2. PC USB3 externe SSD
  3. ISP Modem/Router WLAN PC

1) Eine externe Festplatte könnte maximal 80 MB/s Nutzdaten übertragen, der verwendete USB2 Anschluss überträgt jedoch maximal 20 MB/s. Die Festplatte wird also vom Anschluss ausgebremst. Hier würde sich allenfalls ein USB3-Anschluss bezahlt machen, wenn viel grosse Datenmengen (Videos) übertragen werden. Für den normalen Backup-Betrieb mit vielen kleinen Dateien reicht jedoch ein USB2 Anschluss, da in diesem Fall die Festplatte die 80 MB/s auch selten erreicht. Ein NAS (Network Attached Storage) ist ein externes Gerät mit meist mehreren parallel betriebenen Festplatten (RAID). NAS sind schneller als eine einzelne Festplatte. Daher werden NAS meist per Giga-Ethernet angeschlossen.

2) Eine gute SSD (Solid State Disk) wie in der Tabelle oben wird sogar vom schnelleren USB3 Anschluss noch ausgebremst. Daher lohnt es sich kaum, eine SSD als externe Festplatte zu verwenden, zumal sie viel teurer sind als normale Festplatten. Erst am PC-internen SATA Anschluss kann eine SSD ihre volle Leistung entfalten.

3) Ein normales WLAN Adapter-Router-Paar (IEEE 802.11g) überträgt bei guter Verbindung etwa 2 MB/s. Es macht daher keinen Sinn, einen schnelleren Internet-Anschluss (Kabel oder ADSL) als ca. 25 000 kbit/s zu bezahlen, weil die Funkverbindung nicht mehr übertragen kann. Wenn ein schnellerer Kabelanschluss zur Verfügung steht, muss entweder ein IEEE 802.11n Adapter-Router-Paar angeschafft werden oder das Modem per (Fast/Giga) Ethernet an den PC direkt angeschlossen werden.

Wie schnell dein Internet-Anschluss ist, kannst du mit einem Online-Speed-Tests wie dem folgenden herausfinden:

Kommentare

1Jalin 19.12.2016 | 11:26

Vielen Dank für die exzellente Erklärung.

2Micha Reist 19.12.2016 | 16:51

Schliesse mich mit bestem Dank an, auch wen man Grundkenntnisse hat, ist es manchmal verwirrend. Unwissende Kunden werden sicher auch mit entsprechenden Zahlenwerte geködert.

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Erzeugt Donnerstag, 2. September 2010
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Geändert Montag, 19. Dezember 2016
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