デジタル時代において、情報の概念は、コンピュータの動作、データ処理、通信方法を理解する上で不可欠です。コンピュータの文脈における情報とは、ユーザーまたはシステムにとって意味のある方法で整理および処理されたデータを指します。このレッスンでは、コンピュータにおける情報の基礎、つまり情報がどのように表現、保存、処理、通信されるかについて説明します。
コンピュータ サイエンスの核となるのは、情報の表現です。コンピュータは、数字、文字、画像や音声などのマルチメディアを含むすべての種類のデータを表現するために、通常は 0 と 1 の 2 つの記号に基づくバイナリ システムを使用します。このバイナリ システムは、コンピュータのハードウェアがオン (1) またはオフ (0) になるスイッチを中心に構築されているため、基礎となっています。
たとえば、ASCII エンコードの文字「A」は、2 進数 01000001 として表されます。同様に、10 進数\(5\) 2 進数では\(101\)として表されます。
コンピューター内の情報の保存は、さまざまな種類のメモリで行われます。メモリの主な 2 つの種類は、RAM (ランダム アクセス メモリ) とストレージ メモリ (SSD や HDD など) です。
RAM は、コンピューターがすぐにアクセスする必要がある情報を保存するために使用されます。揮発性であるため、電源が切断されるとデータが失われます。一方、ストレージ メモリは長期的な情報保存に使用され、電源がオフになってもデータが失われません。
情報は、すべての種類のメモリにバイナリ形式で保存されます。たとえば、コンピューターのハード ドライブに保存されているドキュメントは、ソフトウェアによって解釈されると、ユーザーが読み取り可能な形式でドキュメントが再構築されるような方法で配置された数十億ビットで構成されています。
情報処理はコンピュータの主な機能です。CPU (中央処理装置)、つまりプロセッサは、命令を実行するコンピュータの頭脳です。各命令は、2 つの数字を加算するだけの単純なものから、ビデオ ゲームのシーンをレンダリングするだけの複雑なものまであります。
最も基本的なレベルでは、処理にはバイナリ データに対する操作の実行が含まれます。たとえば、2 つの数値を加算する場合、プロセッサはそれらをバイナリに変換し、加算操作を実行し、結果を人間が理解できる形式に変換し直す可能性があります。
2進数での\(3 + 2\)の単純な加算の例は、 \(011 + 010 = 101\)となり、10進数では\(5\)になります。
コンピュータは、LAN (ローカル エリア ネットワーク) などのローカル ネットワークやインターネットなどのグローバル ネットワークを含むネットワークを通じて情報を通信します。この通信は、データの送受信方法を決定する一連のルールであるプロトコルに依存します。
インターネットを介した情報通信の身近な例として、Web サイトの読み込みが挙げられます。ユーザーのコンピューターは、Web サイトをホストしているサーバーにリクエストを送信します。サーバーは応答として Web サイトのページのデータを送信し、ユーザーのブラウザーがそれを解釈して表示します。
安全な通信を確保するために、暗号化技術は情報を安全な形式に変換します。この形式は、意図した受信者だけが復号化できます。たとえば、オンラインで購入する場合、クレジットカード情報はインターネット経由で送信される前に暗号化され、安全性が保たれます。
デジタルの世界は、情報という概念を中心に構築されています。コンピューター内のすべてのデータの基礎となるバイナリ表現から、このデータを保存、処理、伝達する複雑なシステムに至るまで、情報を理解することは、コンピューター テクノロジーを効果的に操作して活用するために不可欠です。コンピューター内で情報がどのように処理されるかの基本を学ぶことで、現代のコンピューティングが提供する驚くべき機能とリソースをより深く理解することができます。テクノロジーが進化するにつれて、情報の管理方法も進化し、ますますデジタル化が進む世界でイノベーションとコミュニケーションの新しい道が開かれます。
