コンピュータは0、1で計算をする？

こんにちは。代表の小林です。

コンピュータを学習する教室を普段運営しているわけですが、コンピュータについて少し書いてみようと思います。コンピュータでは、0、1で計算するなどと言われているのを聞いたことがあると思うのですが、これはどうしてかご存知でしょうか？

コンピュータは電子回路でできている

コンピュータは電子回路でできています。電子回路を構成する素子の中でもトランジスタが重要な部品になります。トランジスタは、3つの足がついていてそれぞれ、ベース（Base）、コレクタ（Collector）、エミッタ（Emitter）といいます。ベースに電圧がかかると、コレクタからエミッタに電流が流れます。つまり電気が通ります。逆にベースに電圧がかかっていないと電気が流れません。図の回路だとV1 にVccの電圧がかかると、トランジスタがオンになり電気が流れます。そのため、グランド（電位が0の場所）と電圧が同じになるため、0になります。逆に電圧がかからない場合は、トランジスタがオフになり、電気が流れなくなるため、Vccと同じ電位（簡単に読むため、電圧と思っていただいていいです。例えば5Vなどの電圧ということです。）となります。この性質を使って、電圧が高いときに1、低いときに0といった解釈をした回路がデジタル回路になります。このデジタル回路を使ってコンピュータは作られてます。

計算はどうなるの？

先程の回路は、入力が1のときに出力が0、入力が0のときに出力が1となります。このような回路を、NOT回路といいます。論理演算のNOTに相当する回路ということです。NOTは、「○ではない」ということですね。このような形でAND回路、OR回路といった論理演算をする回路がトランジスタを使って作ることができます。この論理演算の素子を組み合わせると計算ができるという原理です。

まとめ

これ以上書くと専門的な話に踏み込みすぎるのでここまでにしますが、コンピュータは電子回路でできていること、電子回路の中でもトランジスタという素子を使っていること、トランジスタはスイッチの動作をすることで、デジタルのデータを扱うことができること、デジタル回路を使うと論理演算などの計算ができることです。なにかの参考になれば幸いです。

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