【コンピュータで扱う単位】情報量、時間、通信速度の単位~接頭辞の基礎

【コンピュータで扱う単位】情報量、時間、通信速度の単位~接頭辞の基礎
ハテオ君

コンピュータの勉強しているが、変な数字や単位などがいっぱい出てきてもう頭がパンクしそう。計算方式もわからないしどうしよう...。

今回はこの悩みを解決します!

今回の記事テーマ

コンピュータで扱う基礎的な単位を全て解説します!あと接頭辞も。

IT業界ではコンピュータを主に使うことが多いので機械の知識は必要不可欠です。

しかし、コンピュータでは様々な単位や数字で情報を処理したり表現したりします。そのため基礎的な単位は知っておく必要があります。

「数字や単位に関して苦手だな」って方も多いと思いまうすが慣れればそんなに難しくありません。

なので、今回の記事を参考にコンピュータで扱う単位の基礎知識を身につけていきましょう。

本日の記事内容

記事の最後には、今回の内容に関しての確認問題も用意していますので、インプットとアウトプットとしても是非活用してみてください。

元中卒の自分が、誰でも理解できるように解説していきます。

それでは早速見ていきましょう。

黄島 成

コンピュータで扱う情報量の単位

IT業界では、コンピュータで扱うデータの処理速度や情報量などを数値化し単位として表します。

コンピュータは、全ての情報を電気信号の「ON」「OFF」2つの値のみで判断し、電圧が高いか低いかで情報を表します。

コンピュータの内部では、電気的スイッチが1秒間に「ON/OFF」を何度も繰り返しながら膨大な情報を常に処理しています。

この「ON/OFF」を、「の2進数で、IT業界ではコンピュータの扱う情報量を数値化しています。

では、具体的に情報量の単位について見ていきましょう。

情報量の最小単位 bit(ビット)

上記で説明した、コンピュータのON/OFFを『0』『1』に表したもの単位を「bit(ビット)」と呼びます。

bit(ビット)とゆう単語はなんとなく聞いたことがある方は多いと思いますが、bitとは、(binary digit)の略語になります。

1bitは、「0と1の2通りの情報」ということになり、2種類の情報を表現することができます。

1bitでは、上記のように「」の1桁の数字のみで表されます。

つまり、情報を2通りで表現することができます。

2bitは、「00/01/11/10」の4通りの情報とゆうことになり、4種類の情報を表現することができます。

2bitの場合では、「00/01/11/10」の2桁の数字のみで表されます。

1bitでは1桁の数字で2通りの表現しかできませんでしたが、2bitでは2桁の数字で4通りの表現が可能になりました。

つまりbitは、bit数と乗数でかけた数だけ表現することができるとゆうことになります。 (例、8bit=2⁸=2×2×2×2×2×2×2×2=256)

ちなみに、情報量を扱う単位としてbit(ビット)は最小単位となりますので覚えておきましょう。

情報量の基本単位 byte(バイト)

bitだけでは、膨大な情報を表現すると凄まじい桁数になってしまうので、bitより大きい単位としてbyte(バイト)とゆう単位があります。

byiteバイトとは「bitを8個集めたもの

具体的には、1bitが8個集まったもの(8bit)が1byte(バイト)とゆう単位で表せます。

例えば、1箱の段ボールに12個のみかんが入っている場合は、1ダースと呼びますよね。

上記のようにダースで考えるとわかりやすいですね。

つまり、bitが8個あれば1byteにまとめることができます。

bit」は情報量の最小単位でしたが、「byte」は情報量の基本単位となりますので覚えておきましょう。

ビット(bit)とバイト(bite)

上記で説明したように、2進数の1桁のことをbit(ビット)と呼び、2進数の8桁のことをbyte(バイト)と呼ぶ。

コンピュータで使用するデータはbit単位で表す場合と、 byte単位で表す場合があります。

  • ネットワークで流れる伝送速度=bit単位
  • 転送するファイルの容量=byte単位

で表すことが多いです。単位が違う場合は、同じ単位に揃えて計算するとわかりやすいです。

その他情報量の単位一覧

bitとbyteよりも数が大きくなる場合もあるため、その時は別の単位で表されることもあります。

情報量の単位一覧

単位英語名情報量
ビットbit(b)1bit(最小単位)
バイトbyte(B)1 byte=8bit
キロバイトkilo byte(KB)1KB=1,000byte
メガバイトmega byte(MB)1MB=1,000KB
ギガバイトgiga byte(GB)1GB=1,000MB
テラバイトtera byte(TB)1TB=1,000GB
ペタバイトpeta byte(PB)1PB=1,000TB

最小単位がビットで、最大単位がペタバイトですね。

bitは8個毎に1byteとゆう単位へとなるんですが、byteから上の単位は1000個毎に桁が変わっていきます。

1000倍ずつ計算していけば全ての単位の数字を出すことが可能です。ただ、bitとbyteだけ桁の変わり方が違うので、その部分だけはしっかり押さえておきましょう

通信速度の単位

通信速度の単位とは、インターネット通信を行うときの速度を示す単位のことです。

具体的には、インターネットでどれだけ早くデータを送受信できるかを示す指標の単位になります。

通信速度の単位では、bps(ビーピーエス)とゆう単位で表現されます。

それではbpsについて詳しく見ていきましょう。

bps(ビーピーエス)

bpsとは、bit per second(ビットパーセカンド)の頭文字を取った略で、1秒間に何ビットのデータが送られるかを表す単位となります。

このbpsでは数字が大きくなる毎に「Kbps→Mbps→Gbps」という単位で表されます

通信速度の一覧表

単位英語名通信量
ビーピーエスbps1bps=1bit
キロビーピーエスKbps1Kbps=1000bps
メガビーピーエスMbps1Mbps=1000Kbps
ギガビーピーエスGbps1Gbps=1000Mbps

例えば、通信速度が80Mbpsを全ての単位に表すと以下通り。

  • 80Mbit→bit=「80000000bit」
  • 80000000bit→byte=「10000000byte」
  • 10000000byte→Kbyte=「10000Kbyte」
  • 10000Kbyte→Mbyte=「10Mbyte」

つまり、1秒間に「10Mbyte(メガバイト)」のデータ量を送信することが可能ということになります。

コンピュータで扱う時間の単位

コンピュータでは、情報量や伝送速度のほかに時間を表す時単位もあります。

時間の単位とは、コンピュータの処理時間などの長さを計測するための単位になります。

普段の生活では、「秒、分、時」の時間単位がなじみ深いと思います。

しかし、「コンピュータの処理時間を計測する時」「情報を処理する時間」といった時間の単位で表されることがほとんどです。

それでは、コンピュータで扱う時間の単位を詳しく見ていきましょう。

時間の最小単位:ミリ秒(ms)

コンピュータで時間を扱う際の最小単位として表現されるのは、基本的にミリ秒(ms)です。

ミリ秒(ms)とは、millisecond(ミリセコンド)とゆう単位で、「1秒の1000分の1(0.001)」を表します。

1000ミリ(ms)秒=1秒となります。

ミリ秒(ms)は、プログラミングなどで処理時間の長さなどを指定する際に、ミリ秒単位で指定することができるようになっている場合が多いので覚えておきましょう。

その他時間の単位

時間の単位は、ミリ秒(ms)のほかにもいくつか存在します。

時間の単位一覧

単位英語名情報量
セコンドsecond(s)1s=1秒=1sec
デシdeci(d)1ds=0.1秒
センチcenti(c)1cs=0.01秒
ミリmilli(m)1ms=0.001秒 1000ms=1秒
マイクロmicro(μ)1μs=0.000,001秒
ナノnano(n)1ns=0.000,000,001秒
ピコpico(p)1ps=0.000,000,000,001秒

時間の単位は、計算をする際などに良く出てくるため、上記一覧を覚えておきましょう。

大きな数を表す接頭辞と小さな数を表す接頭辞

接頭辞とは、単語などの頭にくっつく文字列のことを指します。

英語では「prefix(プレフィックス)」と呼ばれ、「単位の倍量、分量」を10進数で表すのが接頭辞となります。

この接頭辞を使うことで、極端に大きい量や小さい量でも簡潔に表現することが可能です。コンピュータでは「ギガ、テラ、バイト」といった接頭辞がよく使われます。

IT初心者のうちは以下2つの接頭辞は理解しておきましょう。

  • 大きな数を表す接頭辞
  • 小さな数を表す接頭辞

順番に詳しく見ていきましょう。

大きな数を表す接頭辞

例えば、ハードディスクの記憶容量を表す時には、「100GB」のように「G(ギガ)」とゆう大きな数を表す接頭辞が使われます。

大きな接頭辞は「k(キロ)=1,000=10³」を基準として、

  • kの1,000倍が「M(メガ)=10⁶」
  • Mの1,000倍が「G(ギガ)=10⁹」
  • Gの1,000倍が「T(テラ)=10¹²」

上記のようになり、大きな数を表す際は、1000倍毎に接頭辞が存在します。

大きな接頭辞一覧

接頭辞意味
K(キロ)10³
M(メガ)10⁶
G(ギガ)10⁹
T(テラ)10¹²

小さな数を表す接頭辞

例えば、メモリのアクセス時間を示す時には、10n秒『n(ナノ)』のように、小さな数を表す接頭辞が使用されます。

小さな数を表す接頭辞は「m(ミリ)=¹⁄₁,₀₀₀=10³」を基準として、

  • mの¹⁄₁₀₀₀が「μ(マイクロ)=10⁻⁶」
  • μの¹⁄₁₀₀₀が「n(ナノ)=10⁻⁹」
  • nの¹⁄₁₀₀₀が「p(ピコ)=10⁻¹²」

上記のようになり、小さな数を表す際は、¹/₁₀₀₀ごとに接頭辞が存在します。

小さな数を表す接頭辞一覧

接頭辞意味
m(ミリ)10⁻³
μ(マイクロ)10⁻⁶
n(ナノ)10⁻⁹
p(ピコ)10⁻¹²

知っておくと得する指数計算の公式

IT業界では、情報量や時間を計算することがすごく多いです。

そんな時、非常に役立つのが指数の公式です。

計算方法を知っておくと非常に便利なので、指数の公式を紹介していきたいと思います。

以下内容は「m」と「n」が正の整数の時の場合です。

  • aᵐ×aⁿ=aᵐ⁺ⁿ
  • aᵐ÷aⁿ=aᵐ⁻ⁿ
  • (aᵐ)ⁿ=aᵐⁿ
  • a⁰=1
  • a⁻ⁿ=⅟aⁿ

例えば「2³×2⁴」の場合、乗数「³」のみ足すだけで答えが「2⁷」と出る。

指数の公式を活用できるようになると、一見難しそうな問題でも簡単な計算で解くことが可能となります。

「計算は苦手だなぁ」って方は是非参考にしてみてください。

文字コードについて

文字コードとは、文字をコンピュータで処理したり通信したりするために文字の種類に番号を割り振ったものです。

具体的には、文字の形を画像としてやり取りする代わりに、「(あ)は1番」「(い)は2番」などの番号を割り振り、その番号の並びを送受信することで文字列データを通信します。

コンピュータの内部は「0と1」の2進数で表現されています。

それにも関わらずコンピュータで文字を扱うことができる理由は、文字の1つ1つに特定の2進数が割り当てられていて、文字という情報をコード化しているからです。

例えば、JIS(Japan Industrial Standard:日本工業規格)によって制定されたJISコードでは、数字の1を「0011001」という符号で表します。

メールなどで「文字化け」などの症状が起こることもありますが、これは作成者が使った文字コードと異なる文字コードを当てはめたことが原因のため、文字化けが起こったりします。

代表的な文字コード

文字コード概要
ASCIIコード英数字と特殊文字のみ。漢字、かなに関する規定は無し
シフトJISコードASCIIコードと漢字、かなが混在可能。WindowsやMacOSなどで使用される
EUCUNIXやLinuxなどで使用される文字コード。漢字、かなが使用可能
UNICODE世界の文字の多くを1つの体系で表現するコード。UTF-8はUNICODの符号化方式(文字の振り方)の1つ

コンピュータで扱う文字にも番号が割り振られているのだけは覚えておきましょう。興味ある方はもっと詳しく調べて勉強してみてください。

今回のまとめ&確認問題

コンピュータで扱う単位については上記内容で以上となります。

それではまず今回の内容をまとめていきましょう。

まとめ

  • 情報量の最小単位 はbit(ビット)基本単位はbyte(バイト)
  • 情報量は0と1のみの数字で表される
  • 通信速度はbps(ビーピーエス)で表される
  • 時間の基本的な最小単位はミリ秒(ms)
  • 接頭辞は大きな数字を表す時と小さな数字を表す2種類に分けられる
  • 指数計算の公式を覚えておくと計算が楽になる
  • 文字にも番号が割り振られている

今回の確認問題「アウトプット用」

確認問題

ハードウェア確認問題①

「次へ」で問題スタート!

①解説

【問題①】

データ量の大小関係のうち、正しいものはどれか。

:1kバイト<1Mバイト<1Gバイト<1Tバイト
正解○
:1kバイト<1Mバイト<1Tバイト<1Gバイト
不正解×
:1kバイト<1Tバイト<1Mバイト<1Gバイト
不正解×
:1Tバイト<1kバイト<1Mバイト<1Gバイト
不正解×

【解説】

補助単位は、k<M<G<Tの順番で1000倍ずつ大きくなります

  • 1kバイトの1000倍(1000kバイト)が1Mバイト
  • 1Mバイトの1000倍(1000Mバイト)が1Gバイト
  • 1Gバイトの1000倍(1000Gバイト)が1Tバイト

という流れで単位が大きくなります。つまり答えは「」となる。

②解説

【問題②】

英字の大文字(A~Z)と数字(0~9)を同一のビット数で一意にコード化するには、少なくとも何ビットが必要か。

:5
不正解× 32種類「足りない」
:6
正解◯ 64種類「これで足りる」
:7
不正解× 128種類「6ビットで十分」
:8
不正解× 256種類「多すぎ」

【解説】

ビット毎に表せる種類

  • 1ビット=2種類(0,1)
  • 2ビット=4種類,,
  • 3ビット=8種類,,
  • 4ビット=16種類,,
  • 5ビット=32種類,,
  • 6ビット=64種類,,

ビットで表せる種類はビット数が増えるにつれ2倍をしていくと簡単に何種類を表すことが可能かがわかります。

上記内容を踏まえた上で問題を見ていきましょう。

問題内容;英字の大文字(A~Z)と数字(0~9)を同一のビット数で一意にコード化するには、少なくとも何ビットが必要か。
※英字の大文字26種類と数字10種類の合計36種類をビット列に割り当てる必要があります。

つまり答え64種類の「」となる。

③解説

【問題③】

64kビット/秒の回線を用いて10⁶バイトのファイルを送信するとき、伝送におよそ何秒かかるか求めなさい。ここで、回線の伝送効率は80%とする。

ア:19.6 不正解×
イ:100 不正解×
ウ:125 不正解×
エ:156 正解○

【解説】

問題内容:64kビット/秒の回線を用いて10⁶バイトのファイルを送信するとき、伝送におよそ何秒かかるか求めなさい。ここで、回線の伝送効率は80%とする。

まずは、単位がビットとバイトになっているため、回線速度の64kビットをビットへ変換しバイトで表します。

回線速度:64kビット = 64,000ビット = 8,000バイト

次にデータ容量の10⁶を乗数を省いてバイトに変換します。

データ容量:10⁶バイト = 1,000,000バイト

最後に、回線の伝送効率の80%を掛けてデータ転送にかかった秒数を出します。

計算式

データ容量:10⁶バイト = 1,000,

データ容量÷(回線速度×0.8)=データ伝送にかかった秒数

1,000,000バイト÷(8,000バイト×0.8)= A,156.25秒

つまり答えは「」となる。

最後まで読んでいただきありがとうございました!

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それではまたお会いしましょう。

黄島 成

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