体重計には、アナログ表示式とディジタル表示式があります。アナログ式の体重計では、目盛りと目盛りの間に針が位置した場合でも、たとえば「50kg弱で、49.7kgぐらい」と読み取ることができます。読み取れる範囲で、無限の精度があるということもできます。読み取りの精度は、最小目盛りと針の太さや、読み取る人の目と判断によります。
ディジタル式の体重計では、目盛りと目盛りの間というようなことはなく、体重計に設定されている方法で四捨五入された値が数字で示されます。数字で示されるので読み取りのミスは少なくなりますが、それ以上の精度で体重を知ることはできません。たとえば「49.7kg」の場合でも、読み取り精度が0.5kgのディジタル式体重計では、四捨五入されて「49.5kg］と表示されてしまいます。
たとえば、0から3までの４つの数値を電気信号で表現するとしましょう。乾電池を使えば、電圧の0V（=0)、1.5V（=1)、3V（=2)、4.5V（=3）というように対応させることができます。しかし、電池の場合は新品のため規格以外の電圧が得られたり、逆に電池が摩耗していたり電線が長かったりして、規格以下の電圧しか得られないことがあります。つまり、1.5Vや3Vといったぴったりの電圧が供給されなくなってしまうのです。電圧が2.25Vになったときなど、1.5V（=1）のつもりが高すぎるのか、3V（=2)のつもりが低すぎるのか、判定しにくくなります。
そこで、図1のように3個の乾電池に3台の電圧計を用いると、同じ0から3までの4つの数値を、ディジタルの電気信号で表現できるようになります。つまり、電圧計の針がすべて0V（針が振れない）を指していると数値は「0」、1台が1.5Vを指して2台は0Vなら数値は「1」、2台が1.5Vを指して1台は0Vなら数偵は「2」、3台とも1.5Vを指したら数値は「3」と決めておけば、数値を筒単に表現することができます。乾電池の電圧が低下して、たとえ、1Vになっても針は振れるので、何台の電圧計の針が振れたかということで数値を読み取ることができます。別の考えかたをすると、スイッチがオンかオフかでデータを表現できるわけです。
データは単純なほうが機械にとって判別しやすいので、なるべく単純なデータをたくさん集めて何かを表現しようというのが、ディジタル式のコンピュータの基本的な考え方です。
(a)
(b)
図１ 乾電池と数値の対応
図2 電圧とディジタル量の対応 C-MOSとTTLの場合
図3 アナログICによる信号の増幅
図4 ディジタルICによる論理回路
図5 ディジタル信号 1001011 のデータの場合
クロック信号に合わせて伝送
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| 図6 フリップフロップ回路、ディジタル信号、1、0の保持(記憶) |
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9に1を加えると10になります。このように、1個の数字から2個目の数字が必要になることを｢桁上がり｣といいます。当然ですが、桁上がりを利用することで、無限の数を表現できるわけです。
コンピュータの世界では、2進法が使われています。2進法では、0と1の２個の数字しか用いません。たった2個の数字でも同じように桁上がりを利用することで、多くのデータが扱えます。人間の目や思考には10進法が慣れていますが、コンピュータでは少ない種類のデータを多数集めて処理するという発想から、2進法が用いられているのです。 2進数をコンピュータで表現するときは、0をスイッチのオフに、1をオンに対応させます。すなわち、電流が流れているかいないかによって、2つの数を区別するわけです。ただし、実際には電圧の高低を電流の有無に置き換えています。
2進数、10進数、16進数などの数値の表現力法を、記数法と呼びます。各記数法は、別図のようにそれぞれ相互に変換できます。コンピュータ内部で数値や文字は、後述するように2進数のコードで扱われますが、この場合は必ずしも別図の変換方法ではなく、なんらかの形で対応する2進数に変換されます。
4321 = 4×103 + 3×102 + 2×101 + 1×100 =4000 + 300 + 20 + 1 = 4321
従って、2進数の場合は、基数が2になり、16進数の場合は基数が16になります。
= 221
(b) 10進数から2進数に変換
(c) 2進数から16進数に変換
図７ 2進数、10進数、16進数の変換例
加算を行うとき、10進数の場合は0から9までの1桁数字を相互に組み合わせますから55通りのパターンがあるのに対して、2進数では次の3通りしかありません。
0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10
2進数の桁上がりは、1と1を足した場合にだけ起こります。原理は10進数の場合と同じですが、より単純になっているわけです。
ディジタルという言葉は、ラテン語の指（digit)という意味からきています。“指折り数える”ということは、ディジタルな動作なのです。片手の指5本で、いくつまでの数値が扱えるかを考えてみましょう。指１本で表現できる状態は、折る(1)、折らない（0)の2つです。これを１桁に対応させると、5本の指では2進数で00000〜11111、10進数では2の5乗で32個、すなわち0〜31が表現できます。
＊最近、「デジタル」と言う言い方がはやっていますが、ラテン語の指（digit)という意味からきていますので、和製英語の呼び方です。
図８ 指とビット
コンピュータは、内部ではビット単位の2進数のデータで動作していますが、人間の使っている文字などの扱いでは、2進数(1ビット)の8桁、つまり8ビットを１つのまとまりとして最小単位にしていまず。これを『バイト（byte）』といいます。
英語では、文字の表現にアルファベットが使われます。使用され文字数は、
◎アルファベット大文字と小文字で52文字、
◎数字が10文字、
◎記号が30個ぐらいで合計100種類程度です。
これに、空白（スペース)や改行、タブ(数桁ぶんの空白を意味する記号)、コンピュータを制御するための記号などを加えても、合計で7ビット（27=128種類）あれば、すべてを表現することができます。そこでアメリカなどでは、この7ビットに予備あるいはデータ伝送のときに誤りをチェックするための1ビットを加えた8ビットが、コンピュータのデータの最小単位として規定されています．たとえば大文字のＡは、「0100001」と言う具合です。
日本では、これらの英数字や記号に独自のカタカナを加え、半角文字を8ビット（28=256種類）で表現しています。
このように、コンピュータでは8ビット(1バイト）が重要な単位となっています。初期のパソコンが８ビット・パソコンと呼ばれたのは、一度に処理できるデータが8ビット、すなわち１文字ということだったのです。 キーボードから直接入力できる8ビットの半角文字を、１バイト文字と呼びます。
１バイト文字などのコード（キャラクタ・コード)つまり文字番号は、『ASCII（American Standard Code for Information Interchange）』や『JIS(日本工業規格）』で定められていて、それぞれ『ASCIIコード』や『JISコード』と呼ばれます。
JIS漢字コ一ドの6353文字は、よく使われる漢字である『第1水準(2965文字)』と、それほどは使われない漢字ある『第2水準（3388文字)』の2種類に分類されます。だだ、行政や金融、印刷などの分野ではこれでも不足するため、新たに人名や地名などで使われる漠字が追加されました。これを、補助漢字または『第3水準』といいます。
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