バイナリコードとは？仕組みとコンピュータでの役割をわかりやすく解説

バイナリ（二進法）は、17世紀にゴットフリート・ライプニッツによって考案されました。その後、コンピュータが機械的なスイッチで数値を表現する必要が生じたことをきっかけに、広く活用されるようになりました。

バイナリコードとは何か

バイナリとは、0と1のパターンを使って数を表す「基数2（2進数）」の記数法です。

初期のコンピュータは機械式スイッチを備えており、スイッチが「オン」の状態を1、「オフ」の状態を0として扱っていました。複数のスイッチを直列につなぐことで、コンピュータはバイナリコードで数値を表現できるようになったのです。現代のコンピュータでも、CPUやRAMの内部ではデジタルな1と0という形でバイナリコードが使われています。

デジタルの1や0とは、CPUなどのハードウェア内部における電気信号のオン・オフのことです。CPUは数百万単位のバイナリ数値を保持し、計算することができます。

バイナリ数値は8個の「ビット」の集まりで構成され、これを「バイト」と呼びます。ビットとは、8ビットのバイナリ数を構成する1桁分の0か1のことです。また、ASCIIコードを利用すれば、バイナリ数値をテキスト文字に変換し、コンピュータのメモリに情報として保存することも可能です。

バイナリ数の仕組み

コンピュータが基数2の2進法を採用していることを踏まえると、バイナリ数を10進数に変換するのはとても簡単です。各ビットの位置（桁）が、そのまま10進数での値を決めます。8ビットのバイナリ数の場合、各ビットの値は次のように計算されます。

• 第1ビット：2の0乗 ＝ 1
• 第2ビット：2の1乗 ＝ 2
• 第3ビット：2の2乗 ＝ 4
• 第4ビット：2の3乗 ＝ 8
• 第5ビット：2の4乗 ＝ 16
• 第6ビット：2の5乗 ＝ 32
• 第7ビット：2の6乗 ＝ 64
• 第8ビット：2の7乗 ＝ 128

ビットが1になっている位置の値をすべて足し合わせることで、0から255までの任意の10進数を表現できます。さらに多くのビットを追加すれば、より大きな数も扱えるようになります。

コンピュータが16ビットOSだった時代、CPUが一度に計算できる最大の数値は65,535でした。32ビットOSでは2,147,483,647までの数値を扱えます。そして、64ビットアーキテクチャを採用する現代のコンピュータシステムでは、9,223,372,036,854,775,807という驚異的に大きな10進数まで処理が可能です。

ASCIIによる情報の表現

コンピュータが2進法を使って10進数を扱う仕組みがわかったところで、次に気になるのは、テキスト情報をどのように保存しているのかという点でしょう。

これを実現しているのが「ASCIIコード」と呼ばれる仕組みです。

ASCIIテーブルには、128種類のテキスト文字や特殊文字が登録されており、それぞれに対応する10進数の値が割り当てられています。ASCIIに対応したアプリケーション（ワープロソフトなど）は、テキスト情報をコンピュータのメモリとの間で読み書きできます。

バイナリ数をASCIIテキストに変換した例は以下の通りです。

• 11011 ＝ 27 → ASCIIではESCキー
• 110000 ＝ 48 → ASCIIでは「0」
• 1000001 ＝ 65 → ASCIIでは「A」
• 1111111 ＝ 127 → ASCIIではDELキー

コンピュータがテキスト情報に2進法のバイナリコードを使用する一方で、他のデータタイプには別の形式のバイナリ処理が使われます。たとえば、画像や動画といったメディアの転送・保存にはbase64が利用されます。

バイナリコードと情報の保存

私たちが作成するドキュメント、閲覧するWebページ、さらには遊ぶビデオゲームまで、そのすべてがバイナリ数体系のおかげで実現しています。

バイナリコードにより、コンピュータはあらゆる種類の情報をメモリとの間で操作・保存できます。パソコンだけでなく、車に搭載されたコンピュータやスマートフォンに至るまで、あらゆるデジタル機器があらゆる用途で2進法を活用しているのです。

バイナリの読み方をマスターすれば、コンピュータへの理解がさらに深まるでしょう。