コンピュータを使ってデータを表現する方法。文字コードやデータ容量も解説

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自分用メモ

かなりややこしいので、
必要に応じて覚えればいいかな

コンピュータにおける「1/10」とは


コンピュータは、電気のON-OFFしか扱えないため、
1/0という数字しか扱えない

しかしこの単純な2つの数字だけで
全ての世界を表現する事が可能だとも言える
→文字、画像、音声、動画、プログラム等

1/0という数字には
しがらみ、こうでなければいけないという固定観念」がない

1/0は約束事(ルール)を決めれば何にでもなれる、と言える
膨大な数のスイッチ(1/0)があれば、何でも表現できる


プログラムも他の全てのデータと同様「1/0」で表現される


「CPUが実行できる1/0の羅列」を「機械語」と呼ぶ

どんなプログラミング言語で作られたプログラムだろうが、
CPUが実行するために最終的に機械語へ変換される

機械語へ変換されないと、CPUはそのプログラムを実行できない

※参考:プログラミングの基礎知識。言語や仕組み、開発について

文字コード及びその標準化団体


文字コードとは、文字を表すための1/0の羅列のこと

0100001を「文字Aとする」などの文字コードのルールは、
ASCIIコード表によって対応が決められている

ASCIIは、一文字を8個の1/10で表現する
文字コードなので、256通りの文字しか表現できない

なので今ではUnicode(UTF-8)という、
1つの文字を1~6バイトで表現する文字コードが普及している


かつては「Shift_JIS」という
2バイトで表現される文字コードがあった

文字化けのリスクのある文字コードの氾濫を避けるため、
全てのファイルでUTF8という文字コードを
利用することが望ましいとされている
→これにより文字化けも減少した


「コンピュータに1/0をどう認識させるか」について、
標準化団体が約束事(ルール)を定めている

「Shift-JIS」は、日本工業標準調査会
規定した日本語用の文字コードである

UnicodeはMS、Apple、IBM、HP、ジャストシステム、
サンマイクロシステムズなどが参加する
ユニコードコンソーシアムにより作られ、
ISO(国際標準化機構)によって国際規格として取り込まれた経緯がある


また、音声や動画も、画像とに同様1/0によって表現できる

音声は音の大きさや周波数といった数値データを
1/0で表現すれば良いだけ、動画は音声と画像の組み合わせ

これらの数値化できないものでも、
文字コードのように数値化して対応表を作れば良い

「1/0の扱い」さえ決めてしまえば何でも表現できる

電気スイッチでデータを表現する方法


コンピュータ(CPUやメモリ)を動かしているのは「電気」である
デジタルデータもコンピュータの中では全て電気で表されている
「電気でデータを表す方法」について解決

家電は、スイッチによって電気を流したり(ON)、
止めたり(OFF)を意図的に出来る

科学技術は、スイッチによって意図的に
電気のON-OFFが操作できるように発展した

コンピュータも家電と同様「スイッチ」を使っている
スイッチによってデータを表現する技術」を確立させている

1つのスイッチでON-OFFの二通りを表現する
ON-OFFを「1/0」と数値化した

1つのスイッチでは1/0の二通りのデータしか表現できないが、
スイッチの数を数万、数億と増やせば、膨大な数を表現できる…と考える

2進数とは

数字を1/0だけで表現する方法、コンピュータはこちらを使っている

扱える数字が少ないのですぐに桁が上がる
0,1まで数えるとすぐに二の位に桁があがり「10」になる

2進数では10は「十」ではなく「二」という意味
2進数では二、四、八、十六と2倍ずつ桁が上がる
(10進数では十、百、千と10倍ずつ桁が上がる)

コンピュータの「指」は電源のON-OFFなので、
コンピュータは2進数で数を数える方がやりやすい

10進数とは

0から9までの10通りの数で表現する方法、私たちはこちらを使っている
9まで数えると、1つ桁が上がって「10」になる
人間が10進数を使い始めた理由として、
人間の両手の指の数が合計10本だからという説がある

コンピュータにおけるデータ容量


コンピュータはデータ容量の単位としてbitbyteを使う

ビット=スイッチ(1/0)①つのこと
1bitは「スイッチ1つで表現できるデータ容量」という意味

バイト=スイッチ8つ(1bit=8byte)
1/0が8個集まると、256通り(0-255)の数を表現できる事が分かる

8,000bit=1,000byte=1キロバイト
「8000個のスイッチで表現されるデータ容量」を、1キロバイトと呼ぶ


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