コンピュータで扱うデータは、0と1の組合せで表現される。その基本となるのがビット（bit）であり、8ビットをまとめた単位がバイト（byte）である。

ビット数は表現できる組合せの数に、バイト数はデータの大きさに関係する。両者の関係を、組合せと単位の二つの面から整理する。

1.1.1 ビットとは

ビットは、0または1の値を取る2進数の1桁である。1ビットで区別できるのは、0と1の2通りである。

コンピュータでは、電気信号の状態を0と1に対応させて情報を扱うことができる。ここでの0と1は、異なる二つの状態を区別するための表現である。

複数のビットを並べると、1ビットより多くの組合せを表せる。例えば2ビットなら、00、01、10、11の4通りとなる。01と10は並びが違うため、別の組合せである。

1.1.2 ビット数と組合せの数

各桁が0か1のいずれかを取るため、ビットを1桁増やすごとに組合せの数は2倍になる。したがって、$n$ ビットで表現できる組合せの数 $N$ は、次の式で求められる。

ここで、$n$ はビット数、$N$ は組合せの数である。

表1.1-1 ビット数と表現できる組合せの数

ビット数	計算	組合せの数
1ビット	$2^1$	2通り
2ビット	$2^2$	4通り
3ビット	$2^3$	8通り
4ビット	$2^4$	16通り
8ビット	$2^8$	256通り
16ビット	$2^{16}$	65,536通り

例えば、6種類の対象に、それぞれ異なる同じ長さのビット列を割り当てる場合を考える。2ビットでは4通りしかないため足りない。3ビットなら8通りあるため、6種類すべてに別々のビット列を割り当てられる。

このように、必要なビット数は、区別したい対象の種類数と、用意できる組合せの数を比較して考える。

1.1.3 バイトとは

バイトは、8ビットを一まとまりとする単位である。単位記号には大文字の B を使い、ビットは bit と表す。

例えば、16ビットは2バイト、32ビットは4バイトとなる。バイト数からビット数を求めるときは8倍し、ビット数からバイト数を求めるときは8で割る。

1バイトで表現できる組合せは、8ビット分の256通りである。データの長さを表す「8ビット」と、組合せの数を表す「256通り」は、異なる量である。

例えば2バイトは16ビットなので、組合せは65,536通りとなる。長さは1バイトの2倍でも、組合せの数は256通りの2倍にはならない。

1.1.4 「256通り」と「0〜255」の違い

1バイトの256通りのビット列を、0から255までの整数に一つずつ対応させると、表せる値は0〜255となる。

0も一つの値として数えるため、0から255までで256個となる。表せる値の個数は256個、最大値は255であり、この二つを混同しないことが大切である。

「1バイトで256通りを区別できる」ということと、「そのビット列をどの整数として読むか」は、分けて考える必要がある。

1.1.5 大きなデータ量の単位

大きなデータ量を表すときは、バイトに接頭語を付ける。ここでは、10の累乗による接頭語と、2の累乗による接頭語を区別する。

表1.1-2 10の累乗と2の累乗によるバイトの単位

単位	読み方	バイト数
kB	キロバイト	1,000 B
MB	メガバイト	1,000,000 B
GB	ギガバイト	1,000,000,000 B
KiB	キビバイト	1,024 B
MiB	メビバイト	1,048,576 B
GiB	ギビバイト	1,073,741,824 B

例えば、1 MBは1,000,000 B、1 MiBは1,048,576 Bであり、同じ大きさではない。2の累乗を表す接頭語には、Ki、Mi、Giのように i が入る。

データ量を読み取るときは、数値だけでなく、単位がbitかBか、接頭語がMかMiかも確認する。

まとめ

ビットは0または1を取る1桁であり、$n$ ビットでは $2^n$ 通りの組合せを表せる。1バイトは8ビットなので、1バイトの組合せは256通りとなる。

データの長さ、組合せの数、整数として読んだときの値は、それぞれ区別して考える。また、大きなデータ量ではMBとMiBなど、接頭語による単位の違いにも注意する。

この記事について

参考資料

• 文部科学省「D 情報の技術　研修（D1）」事例1-2
• 米国国立標準技術研究所（NIST）「CSRC Glossary：bit」
• 米国国立標準技術研究所（NIST）「CSRC Glossary：Byte」
• 米国国立標準技術研究所（NIST）「Prefixes for binary multiples」

（最終閲覧日：2026年10月20日）


※本記事は、上記文献を参考にしつつ、筆者の理解および実務上の知見に基づき整理したものである。