二進数

コンピュータを扱うとき、「二進数」という言葉を耳にすることがよくあります。でも、なぜコンピュータは私たちが普段使っている十進数ではなく、二進数を使うのでしょうか? その理由はコンピュータの仕組みにあります。コンピュータはオンもしくはオフという2つの状態しか持たない電気信号によって動作します。この単純な仕組みに、0(オフ)と1(オン)のみで構成される二進数は非常に都合がよいのです。

二進数とは?

二進数とは、2進法を使って表された数のことです。このシステムでは0と1の2つの数字だけを使います。そして、二進数の各桁は「ビット(bit)」と呼ばれます。たとえば、二進数の 101 は3ビットで構成され、1001011 は7ビットで構成されています。

二進数の読み方

二進数を読むことは、0から9までの10個の数字を使う十進法(10進法)で数を読むのとは少し異なります。二進数では、右端のビットを として、左に行くほど2の累乗が大きくなっていきます。
例として、二進数 1011 を見てみましょう:
  • 右端のビットは を表します
  • 左に一つ進んだビットは を表します
  • さらに左のビットは を表します
  • いちばん左のビットは を表します
1011 が十進数で何を意味するかを求めるには、次のように計算できます:
1 · (2^3) = 8   左端のビット
0 · (2^2) = 0   次のビット
1 · (2^1) = 2   次のビット
1 · (2^0) = 1   右端のビット
これらを合計すると 8 + 0 + 2 + 1 = 11 となります。つまり、二進数の 1011 は十進数だと 11 になります。

二進数と日常で使う十進数の比較

普段、私たちがどのように数を数えているか考えてみましょう。0から始めて、1、2、3…と進み、9に到達します。では、さらにもう1つ増やしたいときにはどうなるでしょうか。ここで桁数が足りなくなります。そこで左隣に1を立て、右端の桁を0に戻して、結果的に「10」になります。
💡
本質的には、「この桁の数字が尽きたので左の桁に繰り上げよう」ということです。足し算で「桁上がり」するのと同じように、次の位置に「1」を繰り上げるイメージです。
二進数でも全く同じことが起こります。ただ、扱う桁が0と1の2つしかないので、9ではなく1の次の段階で桁が足りなくなるのです。ではどうするかといえば、やはり左隣に「1」を繰り上げ、いまの桁を0に戻します。二進数のカウントは0, 1, 10, 11, 100, 101 …というように進んでいきます。
 
数字を桁として表現すると、十進数でも二進数でもよく似た図が得られます:

十進数: 5432

5 · (10^3) = 5000  左端の桁
4 · (10^2) = 400   次の桁
3 · (10^1) = 30    次の桁
2 · (10^0) = 2     右端の桁

5000 + 400 + 30 + 2 = 5432

二進数: 1011

1 · (2^3) = 8   左端のビット
0 · (2^2) = 0   次のビット
1 · (2^1) = 2   次のビット
1 · (2^0) = 1   右端のビット

8 + 0 + 2 + 1 = 11
このようにして、二進数(2進法の数)を十進数(10進法の数)に変換することができます。
 
To check your solution you need to sign in
Sign in to continue