【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。

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

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。

ぽちお

シニアエンジニア

ものづくりが大好です。