コンピュータにはなぜ２進法が用いられる？

コンピュータの原理を学ぶ際、必ず2進法という概念が登場します。なぜコンピュータでは2進法が用いられるのでしょうか。

【身の回りのn進法】

まずは身の回りのn進法について考えます。

n進法とは一桁の数をn個の数で表現する方法です。例えば私たちは日常で使用している数の数え方は10進数です。10進数は0～9までの10個の数を使用できます。この数の最大値である9を超えてしまうと桁が一つ上がって10になります。さらに数を増やしていき、99になるとまた桁が一つ上がって100になりますね。

普段何の疑問も持たずに10進法を使用していますが、これは我々人間の手の指の本数に由来しています。祖先は指を使ってモノを数え、その名残が定着しているんですね。

10進法以外を用いているものの例としてよく挙げられるのが「時間」です。

60秒で1分になり、60分で1時間になりますよね。0～59の値で一桁と考えますので、この二つは60進法で表現されているといえます。時間に60進数を使用している理由としては、60進数は公倍数が多く（2，3，4，5，6，10，12，15，20，30で割ることができます）使い勝手が良いからです。これも私たちは無意識に認識していることでしょう。

それではコンピュータにはなぜ2進数が用いられるのでしょうか？

【コンピュータに２進数が用いられる理由】

2進数は、0と1の2種類の数字によって数を表す方式となります。普段生活しているうえでは、あまり慣れない方式ですよね。

結論からお話しします。コンピュータに2進法が用いられる理由は、文字や画像、音などのデータはすべて電気信号のON／OFFの組み合わせで表されるからです。

とはいってもピンとこない方がほとんどかと思いますので、例を挙げて説明します。

たとえば白黒でディスプレイ上にカーソルを表示したいとき、ディスプレイの各ピクセルで

ON⇒黒、OFF⇒白　といったように出力を制御します。

　　　　

さらに色を増やして、「白／薄い灰色／濃い灰色／黒」の４種類で分けたければ、電気信号のON／OFFを２組用います。

ちなみに電気信号のON／OFFを制御しているのがトランジスタという回路素子になります。ここでは詳細は割愛しますが、スイッチの役割をしていると考えてください。

ここまでは単純な場合（情報量が少ない場合）を例にとりましたが、さらに色の種類を増やしたい（情報量を増やしたい）ときはどうでしょうか。方法は同じです。ON／OFFの組み合わせをされに増やせばよいのです。ところで、ON／OFFと呼ぶのは少し大変ですよね。それではON／OFFを１／０と言い換えることにしましょう。そう、これが2進数となるわけです。

色の例を挙げましたが、文字も同様です。０と１を用いて識別番号を振ることでコンピュータ上で扱えるようになります。

0と１だけを用いてあらゆるデータを表現できていますよね。

【まとめ】

コンピュータで2進数が用いられる理由は、文字や画像、音などのデータはすべて電気信号のON／OFFの組み合わせで表されるため。ON／OFFの組み合わせにより、これらのデータを識別、コンピュータ上で扱うことができる。