データの単位について詳しく知りたい
「bitとbyte」そして「KB（キロバイト）・MB（メガバイト）」の違いは？
案内人今回はプログラミングに欠かせない基礎知識としてコンピュータのデータ単位について解説します！
ゲームやWindowsのOSで32bitとか64bitというデータ単位があります。
今回の記事ではこのbit（ビット）ついての深堀り。また、その上のデータ単位byte（バイト）の知識を一緒に深めていきたいと思います。
- 「bit（ビット）」データの最小単位。0と1の2進数で表される。略してb
- 「byte（バイト）」 最小単位bitを8つにまとめたデータ単位。「1byte＝8bit」 略してB
bitとbyteについての基礎知識を、図解入りでわかりやすく深堀りします。
それでは、さっそく始めていきましょう。
bit（ビット）の基礎知識
bitはコンピュータで扱うデータの最小単位です。
1と0で表すデータで「画像・文字・音声」「動画」「ソフトウェア」など、パソコン上の全てのデータは元を辿ると1と0だけの数字になります。
コンピュータは「1のtrue （真/ON）」 と「0のfalse （偽/OFF）」 という2進法で計算しているのですが、この1から0と返す1つの動作を1bitと表します。
わかりやすく1がON、2がOFFと言いましたが、もう少し砕いて解説すると電圧の高低でHighレベル（高）で1、Lowレベル（低）だと0を返しています。それが1ビットの流れの仕組みです。
つまり1bitは1か0のどちらかの数値になるというわけです。
これが2bit (1～2列) 、3bit (1～3列) 、4bit (1～4列)……
とデータ単位が増えていくことで、組み合わせの幅が広がります。
1bitなら「1、0」の2通りだけですが、2bitなら「10、01、00、11」の4通り。
3bitなら「100、101、110、111、000、001、010、011」になり、4bit5bitあたりからパターンが膨大になるという仕組みです。
では、このbit数によるパターンをどのように求めるかというと累乗で計算します。
累乗とは
同じ数字を繰り返し掛け算すること「例 」
4bitの場合は2の4乗で16通りです。「2x2x2x2=16」
そのことから、4bitだと16通りの表現が可能になるということになります。
どれほどのパターンができるのか一覧にしてみましょう。
| 1bit | 2通り | 2の1乗 |
| 2bit | 4通り | 2の2乗 |
| 3bit | 8通り | 2の3乗 |
| 4bit | 16通り | 2の4乗 |
| 8bit | 256通り | 2の8乗 |
| 16bit | 65536通り | 2の16乗 |
| 24bit | 16777216通り | 2の24乗 |
| 32bit | 4294967295通り | 2の32乗 |
| 64bit | 18446744073709551615通り | 2の64乗 |
ちなみに歴代の家庭用ゲーム機のbit数は以下の数値です。
- 「ファミコン」8bit
- 「スーパーファミコン」16bit
- 「プレステ2」124bit
- 「プレステ3」64bit
- 「プレステ4」64bit
プレステ3からbit数が上がっていません。これに関しては、16bit以上は数えきれない位のパターン処理が可能なので、多ければそれで良いという訳でもないとのこと。
bit数のデータ容量はあくまでもインフラ（例えるなら道路） なので、ある程度まで大きくなったインフラ環境ではbit数よりその道を通るデータ (車) の量・質・種類の方が重要になってくるわけです。
英語でbitというのはごくわずか・ほんの少しというような意味合いがあります。
binary digit (2進数) を略したのがbitの由来だと言われます。
この2進数についてや10進数・16進数への変換方法まで解説する関連記事があります。
プログラミング初心者にとって必見の情報なので、興味がある方はそちらもあわせてご覧ください。
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byte（バイト）の基礎知識
続いては、データ単位byte（バイト）についての説明です。
こちらはbitの1つ上の単位で256通りもの表現をすることが可能です。
そうです、byteとは8bitのことを指します。
「1byte＝8bit」
計算式 2×2×2＝8bit「1byte」
8つのbitを集めて1byteというデータ単位になります。
1bitという単位はデータとして扱うのには小さすぎるので、それを8つにまとめて1byteとしているわけです。
基本パソコンで扱われているデータは、byteかそれ以上の単位「KB（キロバイト）」や「MB（メガバイト）」になります。
Web犬タロウbitを8つ集めたbyteでも、データとしてはまだまだ小さいというわけだね！
ちなみに「bit＝b」。「byte＝B」と略されることもあります。
「なぜ8bit？」 1バイト言語・2バイト言語
そこでなぜ「1byte ＝ 8bit」 なのかと疑問が出てきますよね。
コンピュータの発祥は米国なので、当然ですが基準は日本語ではなくアルファベットになります。
半角英数の1文字を表現する時に必要なデータ量が8bit「1byte」になるわけです。
試しにパソコンでメモ帳を開いて、半角英数の「a」とだけ書き保存します。そのメモ帳のプロパティを見るとサイズの所に「1バイト」と表示されているはずです。
この8bit方式は1960年代にIBM社が発売したパソコンが始まりと言われていますが、それが引き継がれて今に至るといいます。
Web犬タロウ昔は今のようにお決まりの8bitではなくて5bitや7bitも使われていたのだとか
また、例外があるようですが日本語の全角文字、1文字あたりのデータ量は2byteです。
先ほど1文字のアルファベットで保存したメモ帳のように「あ」と1文字だけ入力しプロパティを見ると「2バイト」と表示されているのがわかります。
このように1byteで表現する自然言語を「1バイト言語」。2byteで表現する自然言語を「2バイト言語」と言います。
1バイト言語 / シングルバイト文化圏
英語、フランス語、ドイツ語
2バイト言語 / ダブルバイト文化圏
日本語、中国語、韓国語
bit・byteより大きなデータ単位「KB・MB・GB・TB」
続いて、byteよりも大きな単位も見ていきましょう。
「KB（キロバイト）、MB（キロバイト）、GB（ギガバイト）、TB（テラバイト）」です。
データ単位が1024倍で繰り上がる理由
まずは全てのデータ単位を一覧で見てみましょう。
データ単位一覧
- 1bit（b） 最小単位データ
- 1byte（B） 8bit
- 1KB 1024byte（B）
- 1MB 1024KB
- 1GB 1024MB
- 1TB 1024GB
これらのデータ単位は1024倍で次の単位に繰り上がります。なぜ1024という数値になるのかというと、コンピュータのデータは2進数でできているので2の10乗で1024倍になるわけです。
また、10進数の計算では1000倍「1000KB」になります。
2進数でこの1000KBに近づけるために1024KBになったという経緯があります。
KB（キロバイト）やKiB（キビバイト）2つのデータ単位の違い
ここで1つ、豆知識的な情報です。KBやMBには2つの種類があります。
正しくは、2進数で1024倍で繰り上がる数値はKBやMBではなくKiBやMiBなのです。
逆に10進数の1000倍で繰り上がる数値はKBやMBになります。
| 1KB（キロバイト） 1000B | 1KiB（キビバイト） 1024B |
| 1MB（メガバイト） 1000KB | 1MiB（メビバイト） 1024KiB |
| 1GB（ギガバイト） 1000MB | 1GiB（ギビバイト） 1024MiB |
| 1TB（テラバイト） 1000GB | 1TiB（テビバイト） 1024GiB |
ところが、KiBやMiBという単位があまり普及しなかっため、KBやKBという現在使われている単位が普及したちう経緯があります。
Web犬タロウ正しくはKB・MBではなく、KiBやMiBという表記になるんだワン！
GB、TB以上の単位は現状で現実的に使う機会はないと思います。
まとめ
まとめです。
今回はプログラミングに欠かせない基礎知識のデータ単位「bit（ビット）」と「byte（バイト）」についてわかりやすく解説しました。プログラミングにはbit単位で操作するビット演算子なるものがあります。
内容をまとめると以下のようになります。
- 「bit（ビット）」… コンピュータで扱う最小単位。0（OFF）と1（ON）で表される
- 「byte（バイト）」… bitを8つにまとめたもの。【8bit＝1byte】
「プログラミング初心者」に関連する記事が他にもあります。少しでも興味があるという方は、要チェックです。今すぐそちらの記事もご覧ください。
今回の記事は以上です。最後までありがとうございました。
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