[ITパスポート]ディジタルとアナログ

2020年2月9日

今回はITパスポートで取り扱うディジタルアナログに関する内容を見ていきます。

キュー
キュー
んー・・・このおんぼろテレビなかなか叩いても治らんなぁ
モナ
モナ
たたけば治るって発想がそもそもアナログだニャ・・・
くろん
くろん
ところでそのアナログってどういう意味にゃ?

ディジタルとアナログ

ディジタルとアナログはよく聞く言葉かと思います。

代表的な物にディジタル時計、アナログ時計があり、これを想像してもらえれば分かりやすいかなと思いますが、ディジタルは不連続、アナログは連続と言う考え方が一般的です。

ビットとバイト

コンピュータは電気の供給を元に動いています。その為情報の表現形式としてはONの状態かOFFの状態かの2パターンしか存在しません。これがディジタル的表現とされており、コンピュータの中ではこのONとOFFのみを用いてすべての数値を扱っています。

ここでは分かりやすいように、ONを1、OFFを0としてみます。そしてこの1か0を格納する一個の箱を1ビットと呼びます。つまり、1ビットで表現できる情報としては1か0の2パターンになります。

では、これが2ビットだったらどうなるでしょうか。

[00]、[01]、[10]、[11]

の4パターンですね。

これが3ビットだったら

[000]、[001]、[010]、[011]、[100]、[101]、[110]、[111]

の8パターンとなります。

このように、ビット数が増えていくと表現できる数値も増えていきます。

1ビットの時に2パターン、2ビットの時に4パターン、3ビットの時に8パターンと、1ビット増えるごとに表現できるパターンは2倍になっていることが分かります。

このことから、nビットの時のパターンは\(2^n\)パターンあることが分かります。

また、8ビットごとにまとめたものを1バイトと言う表現で表すこともできます。

カズ
カズ
8ビットで1バイトは頻出&超重要項目だよ!
キュー
キュー
問題なんかでは問題文中の数値はビットで聞かれていて答えはバイトで答えることもあるからしっかりと読んで答えような!

補助単位について

良く某携帯会社のCM等でギガバイト~と言った単語を耳にするかなと思います。

また、記憶デバイスを持ったことがあるならUSBメモリやSDカードの容量として〇〇MB~のような単位を見たことがある方も多い事かなと思います。このMやギガは補助単位(それぞれメガ、Gと表現することもあります)と呼ばれ、特に膨大な桁のデータを扱う時にはこのように表現することが多いです。

特に頻出単位は表にまとめたので、併せて覚えてしまいましょう。

アルファベット読み数値
pピコ\(10^{-12}\)=0.000000000001
nナノ\(10^{-9}\)=0.000000001
μマイクロ\(10^{-6}\)=0.000001
mミリ\(10^{-3}\)=0.001
kキロ\(10^3\)=1,000
Mメガ\(10^6\)=1,000,000
Gギガ\(10^9\)=1,000,000,000
Tテラ\(10^12\)=1,000,000,000,000
チョロ
チョロ
1000000000って書かれるより1Gって書かれた方が確かに見やすいでチュ!

2進数について

ビット表現のように、0と1の羅列で表現されているものを2進数と言います。

コンピュータ工学を学習する上で2進数を知り、変換できるようになることは必須と言って過言ではありません。

ただ、進数変換に関してはそれだけで解説がかなり長くなってしまうので、以下のページを読んで学習していってください。

くろん
くろん
ところでこの表現、どこかで見たような・・・
キュー
キュー
カンがええな、IPアドレスのところで既に一度見てるはずや
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ディジタルとアナログ・例題

実際に例題を解いて問題に慣れていきましょう。

問題

問1

A~Zの26種類の文字を表現する文字コードに最小限必要なビット数は幾つか。(H.30/春)

ア 4
イ 5
ウ 6
エ 7

問2

二つの2進数01011010との01101011を加算して得られる2進数はどれか。ここで,2進数は値が正の8ビットで表現するものとする。(H.31/春)

ア 00110001
イ 01111011
ウ 10000100
エ 11000101

問3

2進数1011と2進数101を乗算した結果の2進数はどれか。(H.28/秋)

ア 1111
イ 10000
ウ 101111
エ 110111

解説(クリックで展開)

ディジタルとアナログ・まとめ

今回はディジタルとアナログについて学習しました。

特に進数による計算問題は毎年ほぼ必ず出題されていると言っても良いので、変換及び計算はできるようにしておきましょう。

カズ
カズ
ビットとバイトの変換も忘れずに!

次回はコンテンツのディジタル表現に関して学習します。


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