パソコン(PC)の森

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信号とデータ量の単位について

【電気信号とデータ量の単位について】

今回は、PC制御に使う電気信号とデータ量の単位について書き
ます。



【電気信号とは】
電流電圧によって条件を表現する信号です。

例えば曲の音階を電圧の高さによって条件分けし、どの電圧の時
に成るか、と言う様な感じに電気によって表現します。



【アナログ信号とは】
アナログ信号とは、連続した物理的な状態量の大きさに合わせて
それぞれを電圧電流で表現した信号です。

上記の例と絡めて説明すると、ド,レ,ミ,ファ,ソ,ラ,シ,ドと言う9
つの音階を全て個別で条件分けした電圧等で表現をしています。

アナログ信号
実際にはこんな綺麗な波形にはなくてもりませんが、正弦波(sin)
で表現されます。



【アナログ信号の特徴】
条件によって個別の電圧等で表現する為、電磁波等のノイズが入
ったり、長距離電送で金属線抵抗による減衰で電圧等が変わっ
てしまうと、元の情報から変質してしまいます。

其の為アナログ信号は変質しやすいと言う特徴があります。



【デジタル信号とは】
デジタル信号とは、アナログ信号を条件によって数値化し、その
数値の組み合わせによって表現する信号です。

PCの場合01と言う二つの数値によって条件表現を単純化してい
ますが、

これは電気が流れているか、流れていないかと言う条件分けを簡
潔に表現できるからです。

更に特定の法則によって表現の幅が広がります。



【アナログからデジタル信号へ】
デジタル信号化
高校(工業系)~大学LVの専門知識になる為、だいぶ説明を端折っ
て書きますが、

始めにアナログ信号を正弦波の合成によって方形波に変換します。

次に閾値(しきい値)という一定の基準(画像の場合特定電圧)を設
定して信号を分ける事で、01を表現します。

デジタル信号
上記のAD変換によって↑の様な波形の信号に変換されて表現され
ます。



【デジタル信号の特徴】
基本的に閾値を元に01に単純化した上で数字を組み合わせて表
現する為、

アナログ信号の様に信号自体が個別で表現されている訳ではない
ので、ノイズによって変質する事が殆どありません

例えば1を表現する時に、ノイズによって波形が乱れても、閾値よ
りも電圧が超えていれば1として認識されます。

但し、閾値ギリギリの電圧の場合はノイズによって波形が乱れた
時に閾値未満になって0判定されて変質してしまう事もありますが。



【何故2進数や16進数を学ぶのか】
殆どの人が小学生辺りで一度は学ぶ2進数ですが、これは上記の
ジタル信号の特性
数値表現の法則を学ぶ為の様なものです。

0と1だけで表現する為に2進数を学んでいるわけです。


因みに16進数も学ぶと思いますが、桁が多いほど2進数での表現
が莫大な0と1の羅列になってしまい、判別が困難になります。

そこで、2進数を4桁毎に変換表現出来て理解し易い16進数で表し
ているわけです。



【データ量の単位】
コンピュータのデータ量の単位としてbit(ビット)がありますが、
これは上記の0と1の数字だけで表す2進数で表される桁数です。

1bitなら01
4bitなら0000~1111
8bitなら00000000~11111111
と言う感じに、桁数に対して01が入ります。

因みにOSに32bit64bitがありますが、これは一度の通信で32
桁の0か1、64桁の0か1の情報量を処理できると言う意味だった
りします。



【Byte(バイト)とは】
Byteとは、元々欧文文字コード(アルファベット等)を表す為に必
要なbitの事を言い、扱う文字文字数によってbit数が違ってい
ました。

現在8bit=1Byteであるのは、過去に8bitCPUコンピュータ
爆発的に普及した為です。


尚、欧文文字の様に文字数が少ない場合は8bitでも足りますが、
日本語の様に文字数が多く漢字を含める数千文字に達する場合、

8bitの256通りでは表現出来ない為、日本語の文字コード2By
te
(16bit)の65536通りで表現されています。



一般的に触れる事は無い内容ですが、興味を持った時に基礎知識
を持っていればより理解が深まるので、覚えておくと良いと思い
ます。



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