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【情報をどう表すか】プロセッサは「0」と「1」しかわからない

【情報をどう表すか】プロセッサは「0」と「1」しかわからない

数字に英字、ひらがな、カタカナ、漢字やアルファベット、画像や動画、株価から科学実験データまで、アプリで扱えるデータは様々です。そういったアプリも、実態はプロセッサが実行しているプログラム。実はプロセッサの内部では、全ての情報は「0」と「1」だけを用いたバイナリ文字列で表現されています。そのほうがプロセッサの設計が楽なのです。

勉強机にはデスクスタンドと教科書らしき本。壁かけ時計、カレンダー。すべて0と1でできた2進数しか書かれていない。

プロセッサは0と1しかわかりません。プロセッサが住むお部屋はこんな感じかもしれません!

文字で書ける全ての情報は、0と1だけで表現しても情報ロスはありません。英語圏で使われている英数字や記号は、8ビット(0と1の8ケタ)のASCIIコードを使って書き表せます。日本語で用いる文字はもっと多いですが、それでも16ビットのシフトJISなどで表現できます。最近では、世界中の言語で使われている文字を0と1で表すユニコード(UTF-8)などが普及しています。

画像は「ピクセル」という画面上の点の集まりと考えれば、各ピクセルの色と明るさを0と1で表せば十分です。動画は画像の連続です。

 

どうして「0」と「1」だけのほうが楽なのか

「0」と「1」だけのほうが誤差に強い

電子回路を流れる電流は電圧の高低の波です。カクカクした綺麗な波形にはならず、必ずどこかひずんでしまいます。

それでも、電圧が高いときを「1」、低いとき「0」と解釈するようにすると、正しく「1」と「0」が認識できます。

10進数を使うと誤差に弱くなる

同じ電圧の波を10進数の信号と解釈しようとすると、ひずみの影響で信号を誤って認識してしまいます。回路設計が極めて困難になってしまいます。

 

文字情報を「0」と「1」で

文字情報を「0」と「1」で

日本語用ではシフトJISやUTF-8など、0と1で文字を表すための様々な文字コードがあります。文字コードが違えば、同じ文字が違ったバイナリ文字列で表現されます。

 

画像を「0」と「1」で

画像を「0」と「1」で

画像はピクセルの集まりです。各ピクセルの色と明るさを0と1で表すことにすれば、1枚の画像は1つの2進数として表現できます。

この例では黒を「1」、白を「0」で表していますが、様々な色に番号を割り当てれば、カラー画像も同じやり方で2進数として表現することができます。

 

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