[Mail Magazine 2010.12.11] 
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「今さら聞けない、データの量の話(前編)」

パソコンでデータをやりとりする時、あるいは通信を行う時、「キロ」「メガ」「ギガ」などという言葉をよく耳にする事と思います。

皆さんも「数字が多いと、古いパソコンでは入らない」という事は漠然と感じている事と思います。

今回から、情報の量の考え方について、順を追ってご説明します。なお主要な単語はフリー百科事典のwikipedia(日本語版)にリンクしました。

◆ はじめに:片手で、いくつまで数えることができるでしょうか?

もちろん「1から5」と普通に考えるところですが、考え方を下のように工夫すると「0から31まで」を数えることができます。

例えば「7」という数は、親指、人差し指、中指を伸ばし、薬指、小指を曲げた状態で表現できます。

このようにすると、片手の5つの指だけで0から31まで32通りの組み合わせを表現することが出来ます。

中には、実際にやったら指がつりそうになる組み合わせもありますが‥‥。

「ビット」とは?

上ではとりあえず31まで数えましたが、指の数を増やしていけば、もっと大きな数を扱うこともできます。この「指の数」に相当する量を「ビット(bit)」と呼びます。

1ビットでは2通りの状態だけを表現できます。2ビットで4通り、3ビットで8通り、4ビットで16通り、5ビットで32通り‥‥と1ビット増えるごとに倍の状態を表現できます。

このビットの数を「情報量」と呼びます。

コンピュータの中では、数も、文字も、画像も、音楽も、すべて複数のビットで表現しています。よく「コンピュータは0と1で表現する」と言われるのは、このためです。以前のパソコンやゲーム機などでは「一度に何ビットの情報を処理できるか」が性能の目安でしたので、「8ビット機」「16ビット機」という呼び方がありました。

実際のコンピュータの中では、0と1を以下の事を用いて表現しています。

コンピュータの回路の中では電圧のある/なし
ハードディスクの上では磁石の磁気の向き(N/S)
CDやDVDでは表面の微小な凹凸が光を反射する/しない

◆ 文字を表現するには?

先ほど、5本の指で32種類のパターンを表現できる、と説明しました。アルファベットは26文字ですので、5本の指の形と文字の対応を決めておけば、片手だけで1つの英字を表現できます。両手があれば2文字、さらに手の数を増やせばその分だけ長い文字を表現ができ、単語や文章も表現できるようになってきます。

実際には、大文字小文字や数字、記号、さらには改行などの特殊文字などを含めて、7ビットまたは8ビットで1文字を表現することが行われていました。

この複数のビットの組み合わせと文字の対応表を「文字コード」と呼びます。

◆ バイト、パケットとは?

上記のように1文字を表現するのに切りが良いなど、8ビット分をひとまとまりとして扱う事が多くなったため、8ビットを「1バイト(byte)」という単位で呼ぶようになりました(1バイトが6ビットや7ビットというケースもありますが、特殊なので省きます)。

1バイトあれば、0から255まで、256種類の組み合わせを表現できます。

また、よく携帯電話で「パケット」という単位が使われますが、DoCoMoでは1パケットは128バイトに相当します。

【参考】
NTT docomo社「パケット料金のしくみ」

◆ 漢字を表現するには?

漢字は数千種類あるため、ひとつの漢字を2バイトで表現することになりました。2バイトで65,536種類の文字を表現できるので、漢字を十分表現できるわけです。

漢字のための文字コードもあらかじめ決めておく必要があり、この対応表を特に「漢字コード」と呼びます。漢字コードは下のような種類があり、取り違えると文字化けが生じます。メールやホームページで文字化けが起きるのは主に、この取り違えが生じた結果です。

また、Windows PCとマックでは、大半の文字は同じなのですが、一部が違います。これはJIS(日本工業規格)に無い文字をNEC、IBM、アップルそれぞれが独自に追加した事が原因です。具体的には、Windowsで丸数字の5を書いたのに、マックで読むと(金)と表示される、等のトラブルが生じます。

次回は、画像、音楽などを題材に、データの量の話の続きをしたいと思います。

もっと詳しく知りたい場合は‥‥

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