情報工学

【情報工学基礎】ビットとは?初心者向け、わかりやすく説明

【情報工学基礎】ビットとは?初心者向け、わかりやすく説明

昨今「ビット」という単語をよく聞くことがありますよね、本記事では、その「ビット」について簡単に説明いたします。

語源

  • ビット (bit)

英語で“小さな欠片”の意味もありますが、
主にここで説明する情報理論(コンピュータ、デジタル処理)においては、「binary digit」の2語一部を組み合わせた混成語が由来です。

 

意味

「binary digit」:bit(ビット)
→ 情報理論の最小単位で一桁の2進数を意味します。

つまり、コンピュータ、デジタル、電気電子理論上など、情報を構成するデータの最小単位のことです。

2進数を構成する「0」・「1」、それらを意識する最低限の単位です。

この例では、バケツがビットを意味します。

 

構成

コンピュータが処理する最小単位として、「ビット」をよく表記されていますが、
しかし、そのコンピュータは、電気の世界で動いています。

つまり、電気の世界でその「0」・「1」を意識していることとなります。

電気信号が、
「ない」=「OFF」=「0」
「ある」=「ON」 =「1」

「0」・「1」を意識する領域(単位)を「ビット」ととして表現します。

2進数

普段使いなれている10進数は、「0」→「1」→「2」→「3」・・・「9」 からの
桁上げで「10」ですよね、

2進数では
0→1 この2通りしかありません(この単位がビット:つまり1ビット)
したがって、ここからは桁上げが必要となり、
「0」→「1」の次は、もう1ビットを追加して「10」(2ビット)
「10」→「11」の次は、もう1ビット追加して「100」(3ビット)
「100」→「101」・・・「111」の次は、「1000」(4ビット)
「1000」→「1001」・・・「1111」
数をそれぞれ10進数と2進数に対応した表で示すと

このように、「0」と「1」の数字の組合せ(並び)をビット列(数)で、
その数をビット数とも言います。

2進数の4列(4ビット)で16通りの組合せが可能となります。

16進数

上記2進数(4ビット列)の「1001」の次は「1010」ではありますが、
この数としての値、10進数では「9」の次は「10」となり位上げがありますよね
しかし、ここでの位上げを「10」ではなく「A」とし、次を「B」と数記すると
最後は「1111」は「F」になります。

数をそれぞれ10進数と2進数、16進数に対応した表で示すと

16進数の1桁 =(2進数(4ビット))で16通りの組合せが可能となります。

普段、使いなれている10進数では、2進数との位相性(値と位の相違)から
「16進数」で表記されています。

 

集合単位

・単位
ビット(bit)は、上記の説明通り、「0」・「1」で表す2進数の単位ですが、
それを基本とした束が以下の単位として使用されます。

バイト(Byte)

ビットをまとめた単位。
1バイト(Byte)とは、ビットを8っ束ねた単位を言います。

例)
8ビット(bit)が扱える数
→「0000 0000」・・→「0000 0001」・・→「1111 1111」
という値として意識できて、
(10進数「000」~「255」)
(16進数「00」~「FF」)

  0~255までの256類、意識できることとなります。

 

ワード(Word)

ビット、バイトを元にデータ量の単位の一つに「ワード」がありますが、
CPUやOSの種類などに応じて大きさの単位が異なりますので、
本記事では、絶対的な量が決まっている単位ではないと定義いたします。

 

まとめ

ビット(bit
2つの状態(0,1)で区別するデータ量の単位
1ビットは,電気信号の off 状態と on 状態を区別して意識している。

ビットは1桁の0,1で示され、4 ビット列(数)があると,
2進(0000)16進(0)~
2進(1111)16進(F)
16類が表現できる。

バイト(Byte)
8個のビットを組み合わせて表現出来る情報の単位
2進(00000000)16進(00)~
2進(11111111)16進(FF)
256類が表現出来る。
2進数8桁,16進数2桁で示せる。

 

これから、IT産業などコンピュータ業界を目指す方へ

特に、組込み系の現場などでは、2進数や16進数をいかに早く正確に扱えるかが一つのキーポイントとなります。

職場では、実際に2/10/16進数を早急に相互変換できる力が求められ、大変重要なスキルのひとつになります。
(バグ修正や緊急対応など早急な処理を求められる場面では、いちいち考えてしまうようでは仕事になりません)
今のうちに、最低でも4ビット列の値まで、まるごと暗記してしまいましょう。