基本情報技術者試験の基礎理論では、コンピュータが扱うデータの仕組みについて問われます。その中でも重要なのが、ビット、バイト、ビット列、ビットパターン、キロ、メガ、ギガ、テラなどのデータの単位です。最初は聞き慣れない言葉が多く感じるかもしれませんが、考え方はそれほど難しくありません。この記事では、初心者にもわかりやすく順番に解説します。
コンピュータは「0」と「1」でデータを扱う
コンピュータの内部では、文字、画像、音声、動画など、あらゆるデータが最終的に0と1の組み合わせで表されています。この0と1だけで表す考え方を、2進数といいます。
たとえば、私たちが普段使う数字は10進数です。
10進数：0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2進数 ：0, 1コンピュータは電気信号の「ON」「OFF」を使って処理を行うため、0と1で表す2進数と相性がよいのです。
ビットとは
ビットとは、コンピュータが扱うデータの最小単位です。英語ではbitと書きます。1ビットでは、次のどちらか1つを表せます。
0
1つまり、1ビットで表せる情報は2通りです。
1ビット = 2通りたとえば、スイッチのON/OFF、真/偽、はい/いいえのような2択の情報は、1ビットで表すことができます。
ビット列とは
ビット列とは、0と1が複数並んだものです。たとえば、次のようなものがビット列です。
1010
01100101
111100001ビットだけでは0か1の2通りしか表せませんが、ビットを複数並べることで、より多くの情報を表せるようになります。たとえば、2ビットなら次の4通りを表せます。
00
01
10
11つまり、
2ビット = 2の2乗 = 4通り3ビットなら、
000
001
010
011
100
101
110
111となり、8通りです。
3ビット = 2の3乗 = 8通り一般的に、nビットで表せる情報の種類は次のようになります。
nビット = 2のn乗通り基本情報技術者試験でも、この考え方はよく出ます。
ビットパターンとは
ビットパターンとは、ビット列によって表される0と1の並び方のことです。たとえば、4ビットの場合、次のような並びがビットパターンです。
0000
0001
0010
0011
0100
...
11114ビットでは、
2の4乗 = 16通りのビットパターンを作ることができます。ビットパターンは、文字コード、色の表現、命令コード、画像データなど、さまざまな場面で使われます。たとえば、8ビットなら、
2の8乗 = 256通りのビットパターンを表せます。この「8ビットで256通り」という数字は、試験でも非常に重要です。
バイトとは
バイトとは、データ量を表す基本的な単位です。英語ではbyteと書きます。基本情報技術者試験では、次の関係を必ず覚えておきましょう。
1バイト = 8ビットつまり、1バイトは8個のビットで構成されています。
1バイト = 00000000 〜 111111118ビットでは256通りのビットパターンを表せるため、1バイトでは256種類の情報を表すことができます。
1バイト = 8ビット = 256通り文字データやファイルサイズ、メモリ容量、通信量などでは、ビットよりもバイトがよく使われます。
ビットとバイトの違い
ビットとバイトは名前が似ていますが、意味は違います。
ビット：コンピュータが扱う最小単位
バイト：8ビットをまとめた単位たとえば、
8ビット = 1バイト
16ビット = 2バイト
32ビット = 4バイト
64ビット = 8バイトとなります。試験では、ビットとバイトを変換する問題がよく出ます。たとえば、32ビットは何バイトかと聞かれたら、
32 ÷ 8 = 4なので、答えは4バイトです。
キロ、メガ、ギガ、テラとは
データ量が大きくなると、バイトだけでは数字が大きくなりすぎます。そこで使われるのが、キロ、メガ、ギガ、テラといった単位です。一般的には次のように使われます。
キロ K
メガ M
ギガ G
テラ Tデータ量では、基本的に次の関係を覚えておきましょう。
1KB = 1,024B
1MB = 1,024KB
1GB = 1,024MB
1TB = 1,024GBコンピュータの世界では2進数が基本なので、1,000ではなく、2の10乗である1,024がよく使われます。
2の10乗 = 1,024そのため、基本情報技術者試験では、次のように理解しておくとよいです。
キロ = 約1千
メガ = 約100万
ギガ = 約10億
テラ = 約1兆ただし、厳密にはコンピュータの容量計算では1,024倍で考えることが多いです。
単位の大きさを順番に整理
データ量の単位は、次の順番で大きくなります。
B → KB → MB → GB → TB読み方は次の通りです。
B ：バイト
KB ：キロバイト
MB ：メガバイト
GB ：ギガバイト
TB ：テラバイトたとえば、スマートフォンやパソコンの容量でよく見る「128GB」や「1TB」も、この単位です。
128GB = ギガバイト単位の容量
1TB = テラバイト単位の容量ミリ、マイクロ、ナノ、ピコとは
基本情報技術者試験では、データ量だけでなく、処理時間や速度の単位として、ミリ、マイクロ、ナノ、ピコも登場します。これらは、非常に小さい数を表すための接頭語です。
ミリ m = 10分の1,000 = 10^-3
マイクロ μ = 100万分の1 = 10^-6
ナノ n = 10億分の1 = 10^-9
ピコ p = 1兆分の1 = 10^-12時間で表すと、次のようになります。
1ミリ秒 = 0.001秒
1マイクロ秒 = 0.000001秒
1ナノ秒 = 0.000000001秒
1ピコ秒 = 0.000000000001秒コンピュータは非常に高速に処理を行うため、秒よりも小さい単位がよく使われます。
大きい単位と小さい単位を整理
データ量では、キロ、メガ、ギガ、テラのように大きい単位が使われます。一方で、処理時間や信号の速さでは、ミリ、マイクロ、ナノ、ピコのように小さい単位が使われます。整理すると、次のようになります。
■大きい単位
キロ → メガ → ギガ → テラ
■小さい単位：
ミリ → マイクロ → ナノ → ピコキロ、メガ、ギガ、テラは、数が大きくなる方向です。
キロ = 10^3
メガ = 10^6
ギガ = 10^9
テラ = 10^12ミリ、マイクロ、ナノ、ピコは、数が小さくなる方向です。
ミリ = 10^-3
マイクロ = 10^-6
ナノ = 10^-9
ピコ = 10^-12基本情報技術者試験で覚えるべきポイント
基本情報技術者試験では、単位の意味だけでなく、変換できることが大切です。特に次の内容は覚えておきましょう。
1バイト = 8ビット
nビットで表せるパターン数 = 2のn乗
1KB = 1,024B
1MB = 1,024KB
1GB = 1,024MB
1TB = 1,024GBまた、小さい単位も頻出です。
ミリ = 10^-3
マイクロ = 10^-6
ナノ = 10^-9
ピコ = 10^-12大きい単位は、次の順番で覚えましょう。
キロ → メガ → ギガ → テラ小さい単位は、次の順番です。
ミリ → マイクロ → ナノ → ピコ例題：16ビットで表せるビットパターンはいくつか
16ビットで表せるビットパターンの数は、
2の16乗です。計算すると、
2^16 = 65,536したがって、16ビットでは65,536通りのビットパターンを表すことができます。
例題：4GBは何MBか
1GBは1,024MBです。そのため、4GBは、
4 × 1,024 = 4,096となります。答えは、
4GB = 4,096MBです。
例題：32ビットは何バイトか
1バイトは8ビットです。そのため、32ビットをバイトに直すには、8で割ります。
32 ÷ 8 = 4答えは、
32ビット = 4バイトです。
まとめ
基本情報技術者試験の基礎理論では、コンピュータがどのようにデータを扱うかを理解することが重要です。コンピュータは0と1の組み合わせでデータを表します。その最小単位がビットであり、8ビットをまとめたものがバイトです。また、0と1が並んだものをビット列、その並び方をビットパターンといいます。データ量では、キロ、メガ、ギガ、テラといった大きな単位が使われます。一方で、処理時間などでは、ミリ、マイクロ、ナノ、ピコといった小さな単位が使われます。基本情報技術者試験では、次の関係をしっかり覚えておきましょう。
1バイト = 8ビット
nビット = 2のn乗通り
1KB = 1,024B
1MB = 1,024KB
1GB = 1,024MB
1TB = 1,024GB
ミリ = 10^-3
マイクロ = 10^-6
ナノ = 10^-9
ピコ = 10^-12これらの単位は、計算問題でも知識問題でもよく出題されます。まずはビットとバイトの違いと単位の変換をしっかり押さえておきましょう。
コメント