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ビットとは
•物質の基本単位は?
...アトム ( atom )
•情報の基本単位は?
...ビット (bit)
•ビットとは? binary digitの略
...「ある(1)」か、「ない(0)」か
•あらゆる情報はビットの単位に分解することができる。
(情報理論 クロード・シャノン 1949年)
生体情報:DNA、商品情報:バーコード、音楽:
CD、映画:DVD、写真:デジカメ
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ビットとは
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<あらゆる情報をビット化する>
論理データのビット化
真/偽、男/女、大人/子供、右/左、表/裏、上/下、
外/内、接続/切断
→ 0/1を割り当てる

数値データのビット化
離散数:学籍番号、商品番号、郵便番号、電話番号、IS
BN、車検証番号、保険証番号
→ 2進化
 連続数:長さ、高さ、重さ、速度、音圧、気圧、電圧、電流、
周波数、明るさ、価格
→ サンプリング → 2進化

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情報理論
クロード・シャノン
生まれ:1916年 アメリカ ミシガン州
出身大学:ミシガン大学(電気工学、数学専攻)
MIT(数学博士)
経歴:
•ミシガン大学→MIT→プリンストン大学→ベル研
究所→MIT
•1937年 「リレーとスイッチ回路の記号論的解析」
発表 スイッチング理論を創始(21歳 MIT修士
論文)
•1949年 「通信の数学的理論」発表 情報理論を
創始(33歳 ベル研究所)
•1949年 「機密システムの通信理論」発表 暗号
学の基礎を確立(33歳 ベル研究所)
•2001年 マサチューセッツにて死去( 84歳)
趣味:一輪車、ジャグリング
その他:トーマス・エジソンの遠い親戚
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情報理論
クロード・シャノンが1949年に創始。

「通信の数学的理論」(Mathematical Theory of Communications)
世の中のあらゆる情報はビットで表わせる。

情報は物理学では扱えない。



物理学で扱えるのは「物質」と「エネルギー」だけ。
「情報」は宇宙を形作る第3の要素である。
「情報」を科学的に定義し、数学的に扱えるようにした。


新しい学問領域「情報の科学」を創設。
情報の基本単位として「ビット(bit)」を提案。
コンピュータを計算機から万能情報マシンへ進化させた。

当初、コンピュータは四則演算や微積分を大量・高速に行うための電子
そろばんだった。

世界最初の計算機ENIACは大砲の弾道計算のために作られた(1946年)。
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コード化
<なぜビットを使うのか>
計算機の動作原理は2進数(オン/オフ)である。


10進数を使うと電子回路が複雑になる(故障、誤動作しやすい)。
理論的な裏づけはブール代数(ジョージ・ブールが19世紀に論理学の
ために作った)。
回路の最小単位はトランジスタである。



1/0信号の演算や記憶はトランジスタにより行うことができる。
集積回路は数百万個のトランジスタを1チップにまとめたもの。
CPUやメモリは集積回路によって作られている。
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コード化
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<画像>
1ピクセル(画素)
白黒:1bit
8色:3bit
256色:8bit
フルカラー:24bit
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コード化
<画像の色(3bit)>
色
黒
青
緑
水色(シアン)
赤
紫(マゼンダ)
黄
白
R(赤)
G
B(青)
(緑)
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
青
紫
赤
水色
白
黄
緑
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コード化
<音声>
音の大きさ
時間
音の大きさ
16bitで表す
時間
1/44100秒でサンプリング
人間の耳の限界=20KHz
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コード化
<文字>
文字
ASCIIコード
文字
ASCIIコード
0
00110000
+
00101011
1
00110001
ー
00101101
9
00111001
*
00101010
スペース
00100000
/
00101111
A
01000001
=
00111101
B
01000010
$
00100100
Z
01011010
a
01100001
z
01111010
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ビットのメリット
1. あらゆる情報を同一の形式で扱える。


データと命令(ソフトウェアが生まれた)
マルティメディア(テキスト、画像、動画、音声)
2. 情報が劣化しない。


伝言ゲーム(音声情報と文字情報)
カセットテープとMD、ビデオとDVD
3. コンピュータのメカニズムがシンプル。
高密度化、高速化、低価格化
 半導体の集積密度は1年半で倍増する(ムーアの法則)

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ビットの計算
ビットとバイト

1B(バイト) = 8b(ビット)
単位記号


k(キロ)=103、M(メガ)=106、G(ギガ)=109
m(ミリ)=10-3、μ(マイクロ)10-6、n(ナノ)=10-9
処理性能の単位




画面解像度:ピクセル、画素
プリンター解像度:dpi (dot per inch)
記憶容量:B (Byte)
転送速度:bps (bit per second)
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計算問題
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例1.
縦2,000画素、横3,000画素の24ビットカラー画像を保存する
のに必要な記憶容量は、
2,000×3,000×24[b]=18,000,000[B]=18[MB]
例2.
縦1,000画素、横1,000画素の24ビットカラー画像を4Mbpsの
ADSLでダウンロードするのに必要な転送時間は、
1,000×1,000×24[b]/(4×106[bps])=6[秒]
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ダウンロード

【表紙】 Solutionmax with EAI Version.2 社内発表PPTシナリオ