【基本情報技術者試験】なぜ2進数を学ぶのか？仕組みをやさしく解説

基本情報技術者試験において、2進数・ビット・バイトといった「内部表現」はすべての問題の土台です。一見とっつきにくいですが、「機械の都合」と「人間の工夫」という視点で整理すれば、確実に得点源にできます。

なぜコンピュータは2進数を使うのか？

私たち人間は「0〜9」を使う10進数に慣れていますが、コンピュータは電気で動く機械です。

機械にとって最も確実なのは、「電気が流れているか（ON）」か「流れていないか（OFF）」という2つの状態を区別することです。

• ON ＝ 1
• OFF ＝ 0

この2つの数字だけで情報を表す仕組みが 2進数 です。いわば、2進数は「コンピュータにとって最も自然な言語」なのです。

情報の単位：ビット（bit）とバイト（byte）

データの大きさを表す単位を整理しましょう。

ビット (bit)

情報の最小単位です。0か1が入る「電球1個」や「スイッチ1個」をイメージしてください。

バイト (byte)

ビットを8個まとめた単位です。

1バイト ＝ 8ビット

試験では「1バイト＝8ビット」を前提に計算させる問題が頻出します。

例： 10101010（8個の並び）＝ 1バイト

nビットで表せる「情報の数」

試験で最もよく出るのが「nビットあれば何通りの情報を区別できるか？」という考え方です。

ビットが増えるごとに、表現できるパターンは倍々に増えていきます。

• 1ビット：2通り（0, 1）
• 2ビット：4通り（00, 01, 10, 11）
• 3ビット：8通り
• nビット ＝ 2ⁿ 通り

試験のコツ： ビット数を見たらすぐに「2の何乗か」を計算する癖をつけましょう。

• 8ビット ＝ 2⁸ ＝ 256通り
• 16ビット ＝ 2¹⁶ ＝ 65,536通り

2進数の読み方： 「2の累乗」の足し算

2進数の各桁は、右から順に「1の位」「2の位」「4の位」「8の位…」と、2の累乗（2ⁿ）に対応しています。

例：2進数「1010」を10進数にする

1. 各桁の重みを確認：(8の位) (4の位) (2の位) (1の位)
2. 「1」が立っている場所だけ足す： 8 + 2 = 10

16進数の役割： 「人間が読みやすくするため」

2進数は桁数が長くなりすぎて、人間が扱うと書き間違いや読み間違いが多発します。そこで、2進数を4桁ずつ区切って短縮表示するのが 16進数 です。

• ルール： 2進数の「4ビット」を、16進数の「1文字」に変換する。
• 例： 1011 0111 (2進数) → B 7 (16進数)

正負の表現（符号付き数）

コンピュータがマイナスの数を扱うときは、一番左のビットを「符号」として使います。

• 0：正（プラス）
• 1：負（マイナス）

試験問題で「負の数」という言葉が出てきたら、この「一番左が符号」というルール（補数表現など）を思い出しましょう。

試験対策・重要チェックリスト

この4点を押さえれば、基礎問題は安定します。

1. ビット数 ＝ 2の何乗（情報の個数）
2. 1バイト ＝ 8ビット（単位変換の基本）
3. 2進数 ＝ 重みの足し算（10進数への変換）
4. 16進数 ＝ 4ビット区切り（人間用の短縮記法）