【基礎知識】コンピュータのbit(ビット)byte(バイト)とは?わかりやすく解説!

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女性5 データの単位について詳しく知りたい
男性1「bitとbyte」そして「KB(キロバイト)・MB(メガバイト)」の違いは?

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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。

結論を先に言いますと以下がそれぞれ単位の基礎知識です。

  • 「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。

目次

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。

コンピュータ - 「1のtrue (真/ON)」 と「0のfalse (偽/OFF)」 の仕組み

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。

1bit2通り2の1乗
2bit4通り2の2乗
3bit8通り2の3乗
4bit16通り2の4乗
8bit256通り2の8乗
16bit65536通り2の16乗
24bit16777216通り2の24乗
32bit4294967295通り2の32乗
64bit18446744073709551615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。

bitの由来

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。

メモ帳 - aだけ打ち込んで保存すると1バイトと表記される

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) 1000B1KiB(キビバイト) 1024B
1MB(メガバイト) 1000KB1MiB(メビバイト) 1024KiB
1GB(ギガバイト) 1000MB1GiB(ギビバイト) 1024MiB
1TB(テラバイト) 1000GB1TiB(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!

【TBより上の単位】

TBの上の単位は「PB (ペタバイト)」「EB (エクサバイト)」「ZB (ゼタバイト)」「YB (ヨタバイト)」となります。ヨタともなると世界規模、それ以上のデータ量になってしまうと言われていますので考えらえない位の数値です。

このヨタという数値が定義されるまではなんだか反応してしまいそうな名称の、オタ (otta) とも言われていたというのだとか。これらの単位を10進数で漢数字の単位に訳すとテラ = 1兆、エクサ = 100京というもはやどうでもよくなってくる位の果てしない数値になります。

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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