【半導体】アナログICとデジタルIC|コンピューターが『2進数』を使う理由！？

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はじめに

半導体IC（集積回路）の種類の中で、「アナログIC」と「デジタルIC」と呼ばれるICが存在します。すでにご存じの方や、なんとなく聞いたことがある・・・といった人も多いでしょう。

「アナログIC」と「デジタルIC」を知ることで、コンピューターの言語とも言われている『2進数』についても理解が深まるようになります。 そこで今回は、アナログIＣとデジタルICとはどのようなものなのか、そのほか『2進数』や『10進数』『16進数』について、またなぜコンピューターが『2進数』を使うのか、その理由についても簡単に解説していきます。

アナログIC（集積回路）とは？

アナログIC（集積回路）とは、普段私たちが取り扱う中で継続的に変化する情報である「光」「音」「温度」「熱」「振動」などの物理的な情報であるアナログ信号を処理、制御できる半導体デバイスを指し「アナログ半導体」とも呼ばれています。また、その逆のデジタル信号からアナログ信号に変えたりすることも可能です。

たとえばスマートフォンで通話をする際、まず人の声をアナログセンサーが拾い、それを継続的な信号データとして記録、デジタル信号に変換、その後CPU（中央処理装置）で処理され、最後に再びアナログ信号に変換することで、人が理解できるように処理が行われているというわけです。

このように継続的に変化するアナログ信号から、デジタル信号に変換できることから、スマートフォンの他に自動車用モーターの駆動装置や、IoT機器など幅広く使用することが可能になります。

デジタルIC（集積回路）とは？

デジタルICとは、スイッチング動作を行うトランジスタ（増幅作用）やダイオード（電気の流れを制御）などの動作を利用した論理演算（ブルー演算）を行い「論理回路」とも呼ばれています。論理演算（ブルー演算）の演算とは、コンピューター上の足し算であり、データに何かしらの加工を施しその結果を得ることです。

コンピューターの世界では、全て「0」と「1」のみで表現されます。たとえば、データがオンの状態では「1」反対にオフの場合は「0」と処理、これをデジタルデータと言います。コンピューターの内部では、文字や画像、さらに音楽までもがすべてデジタルデータに置き換えられているというわけです。

「0」と「1」で表現される考え方を『2進数』、「0」～「9」までは『10進数』、さらに「0」～「9」に加え「A」～「F」のアルファベットを使う『16進数』と呼ばれるものもあります。人が普段、数を数える場合は、『10進数』を使っています。

『2進数』・・・0と1（2種類）

『10進数』・・・0.1.2.3.4.5.6.7.8.9（10種類）

『16進数』・・・0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.A.B.C.D.E.F(16種類)

コンピューターが『2進数』を使う理由！？

コンピューターが『2進数』を使う理由は、以下の通りです。

・コンピューターは、「0」と「1」以外は使用できないから

・2進数を使うことによって、「0」と「1」のみであらゆる文字や画像を表現することができるから

人間は、多くの言葉を使いわけ様々な表現を行います。コンピューターも同じで、「0」と「1」のみを使うことで表現が可能になり、また「0」と「1」のみであるからこそ、誤った判断をすることなく正確に表示することができるようになるのです。

たとえば、私たちが普段使っている10進数は、0～9まで数え10へ桁上がりをしますが、コンピューターは、0、1、10と桁上がりするように設定されています。

コンピューターの桁上がり・・・「0、1、10、11、100」

コンピューターの世界では、アナログのような曖昧な表現をすることでバグ（bug）に繋がります。「白」or「黒」、「〇」or「×」、「あるか」or「ないか」といったように中間の表現を省き、はっきりとした情報を提示、そのため大量のデータの保存やデータのやり取り、複製が容易にできるようになるというものです。

まとめ

今回はアナログICとデジタルICについて、併せてコンピューターがなぜ『2進数』を使うのかを簡単に解説いたしました。

アナログICとは・・・継続的に変化する情報である「光」「音」「温度」「熱」「振動」などの物理的な情報であるアナログ信号を処理、制御できる半導体デバイス。また、その逆のデジタル信号からアナログ信号に変えることも可能。

・デジタルICとは・・・スイッチング動作を行うトランジスタ（増幅作用）やダイオード（電気の流れを制御）などのデジタル回路を集積化した半導体デバイス。

・コンピューターが『2進数を』を使う理由・・・コンピューターは「0」と「1」以外は使用できない、また2進数を使うことによって、「0」と「1」のみであらゆる文字や画像を表現することができるから。 私たちが普段から使っている『10進数』、コンピューターで使われている『2進数』や2進数へ書き換えが可能な『16進数』、コンピューターの世界を知ることによって、また違った視点で半導体や電気回路などの理解へと繋がったのではないでしょうか。