デジタルの情報量

デジタルの情報量 ワークシート
STEP 1 コンピュータは「0」と「1」だけで考える
コンピュータが扱えるのは「0」と「1」の2つだけ！

電気には「ついている（1）」と「消えている（0）」の2つの状態しかありません。
コンピュータはこの「0と1だけ」を使って、文字・画像・音・動画…あらゆる情報を表しています。
この「0か1か」の1つの情報のことを ビット（bit） といいます。
「0」と「1」のイメージ
💡
0
電気OFF（消えている）
💡
1
電気ON（ついている）
ビット（bit）= 情報の最小単位
0
1ビット
または
1
1ビット
1ビットは「0か1か」のたった1つの情報。
これがコンピュータで扱う情報の最も小さな単位です。
「bit（ビット）」の名前の由来
binary digit（バイナリー・ディジット）の略です。
binary（バイナリー） = 2進数のこと。digit（ディジット） = 数字・桁のこと。
つまり「2進数の1桁」という意味です。
STEP 2 ビット数が増えると、表せる情報の数が増える！
nビット → 2ⁿ通りの情報を表せる

ビットが1つ増えるたびに、表せる情報の数が 2倍 になります。
これは「0と1の組み合わせ」がどんどん増えていくからです。
1ビット：2通り（2¹）
0
1通り目
1
2通り目
2ビット：4通り（2²）
0
0
00
0
1
01
1
0
10
1
1
11
3ビット以降もどんどん増える
0 / 1
1ビット
2¹ = 2通り
00〜11
2ビット
2² = 4通り
000〜111
3ビット
2³ = 8通り
0000〜1111
4ビット
2⁴ = 16通り
00000〜11111
5ビット
2⁵ = 32通り
000000〜111111
6ビット
2⁶ = 64通り
—
8ビット
2⁸ = 256通り
—
16ビット
2¹⁶ = 65,536通り
1ビット増えると2倍になる理由
例えば2ビット（4通り）のとき、3ビット目に「0」か「1」を足すと…
4通り × 2（「0か1か」の2択）= 8通り
このように、ビットが1つ増えるたびに 必ず2倍 になります。
STEP 3 バイト（Byte）= 8ビットのまとまり
8ビット = 1バイト（Byte）= 256通り

1ビットは「0か1か」の小さな情報ですが、実際にコンピュータがデータを扱うときは8ビットをひとまとめにして扱います。
この8ビットのかたまりを バイト（Byte / B） といいます。
バイトはビットの上の単位で、データ量を表す基本の単位です。
8ビット = 1バイト のイメージ
0
1
0
1
1
0
1
0
← この8つのビットまとめて = 1バイト
1バイトで表せる値：0〜255（256通り = 2⁸）
なぜ8ビット？
コンピュータが効率よく処理できる単位として、歴史的に8ビット＝1バイトが定着しました。
例えば、アルファベット1文字（ASCIIコード）はちょうど1バイト（8ビット）で表せます。
STEP 4 バイトから上の単位（KB・MB・GB・TB）
データが大きくなると…単位も大きくなる！

1バイトはとても小さな単位なので、実際のデータ（写真・動画・アプリなど）はもっと大きな単位で表します。
1000倍（正確には1024倍）ごとに単位が上がっていきます。
単位まとめ表
単位 読み方 バイトに直すと 身近な例
1 B バイト 1 B 英字1文字（ASCIIコード）
1 KB キロバイト 約1,000 B
（正確には1,024 B）		 短いメール1通・テキストファイル数枚
1 MB メガバイト 約100万 B
（1,024 KB）		 スマホで撮った写真1〜数枚・音楽1曲（MP3）
1 GB ギガバイト 約10億 B
（1,024 MB）		 映画1〜2本（SD画質）・音楽約250曲
1 TB テラバイト 約1兆 B
（1,024 GB）		 パソコンのハードディスク・写真約25万枚
1 PB ペタバイト 約1,000兆 B
（1,024 TB）		 大企業・政府のデータセンター規模
1,000倍？1,024倍？どっち？
本来は 1,024（= 2¹⁰）倍 で単位が上がります（コンピュータは2進数のため）。
しかし試験問題では計算しやすいように 1,000倍 として扱うことも多いです。
問題文に「1KB = 1,000B とする」などと書いてある場合はそちらに従いましょう。
STEP 5 情報量の計算（単位の変換）
大きい単位 → 小さい単位：かけ算　／　小さい単位 → 大きい単位：わり算

単位を変換するときの基本ルールです。
1KB = 1,024B、1MB = 1,024KB、1GB = 1,024MB（試験では1,000とすることも）
例題① 単位を変換しよう（1,024倍で計算）
1
2MBは何KBか？（大→小 なのでかけ算）
2 MB × 1,024 = 2,048 KB
2
2,048KBは何MBか？（小→大 なのでわり算）
2,048 KB ÷ 1,024 = 2 MB
3
1GBは何バイトか？（1,000倍で計算する場合）
1 GB = 1,000 MB = 1,000 × 1,000 KB = 1,000 × 1,000 × 1,000 B
= 1,000,000,000 B（10億バイト）
例題② 何ビット・何バイトか？
4
3バイトは何ビットか？
3 バイト × 8 = 24 ビット
5
32ビットは何バイトか？
32 ビット ÷ 8 = 4 バイト
単位変換の覚え方
ビット ↔ バイト：× 8 または ÷ 8
B → KB → MB → GB → TB：それぞれ × 1,024（または × 1,000）
TB → GB → MB → KB → B：それぞれ ÷ 1,024（または ÷ 1,000）

2段階上げる場合（例：MBをBに）：1,024 × 1,024 = 約100万 倍
練習 やってみよう！
【基本】用語と仕組みの確認
① コンピュータが扱う情報の最小単位を何という？（アルファベット3文字）
② 8ビットのことを何という？（アルファベット4文字または日本語）
③ 1ビットで表せる情報は何通り？
④ 3ビットで表せる情報は何通り？
⑤ 4ビットで表せる情報は何通り？
⑥ 8ビット（1バイト）で表せる情報は何通り？
【応用】単位の変換
⑦ 1KBは何バイト？（1,024倍で計算）
⑧ 1MBは何KB？（1,024倍で計算）
⑨ 4バイトは何ビット？
⑩ 16ビットは何バイト？
⑪ 2GBは何MB？（1,000倍で計算）
⑫ 5,120MBは何GB？（1,024倍で計算）
【発展】ビット数と情報量の計算
⑬ 64通りの情報を表すには最低何ビット必要？
⑭ 128通りの情報を表すには最低何ビット必要？
⑮ 1,000倍で考えたとき、1TBは何GB？
⑯ ビットが1つ増えると、表せる情報の数は何倍になる？
まとめ ポイントを確認しよう
💡
ビット（bit）
0か1かの最小単位
nビット = 2ⁿ通り
1ビット増 = 2倍になる
📦
バイト（Byte）
8ビット = 1バイト
データ量の基本単位
256通り表せる
📊
単位の階段
B → KB → MB
→ GB → TB → PB
1,024（約1,000）倍ずつ
テストで出るポイント
・コンピュータは 0と1（2進数） だけで情報を表すことを知っている
・ビット が情報の最小単位で、8ビット = 1バイト であることを知っている
・nビットで 2ⁿ通り の情報を表せることを計算できる（8ビットは256通りと覚えておくと便利）
・B・KB・MB・GB・TB の単位と順序・変換ができる
・1,024倍（または1,000倍）で単位が上がることを理解している
・大きい単位 → 小さい単位は かけ算、小さい単位 → 大きい単位は わり算 で変換できる
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