こんにちは、阿久梨絵です!
「 2進数 の1010を3倍したい」
コンピューターは、0と1だけで世界を表す「 2進数 」で動いています。
これは、電気のオン(1)とオフ(0)というシンプルな仕組みから生まれた、コンピューターにとっての“母語”なんです。
今回はそんな「 2進数 」の基本と、加算だけで掛け算や引き算をこなすコンピューターの仕組みを、安心して理解できるように、やさしく解きほぐしていきます。
コンピューターの計算は「加算」が基本
レジスタは「加算器(アダー)」が中心
・コンピューターの演算装置(ALU)は、基本的に加算しかできない。
・でも、加算を応用することで、掛け算も引き算も実現できる。
ステップ①:「1010 × 3」の基本構造
・1010(2進数)= 10(10進数)
・3(10進数)= 11(2進数)
掛け算の考え方
10 × 3 = 10 × (2 + 1) = (10 × 2) + (10 × 1)
ステップ②:加算だけで3倍を求める
まず、1010 × 2 → シフト演算で 10100(=20)
(2倍は左に1ビットシフトするだけ)
次に、1010 × 1 → そのまま 1010(=10)
最後に、加算する
10100 + 1010 = 11110(2進数)= 30(10進数)
結果: 1010 × 3 = 11110
ステップ③:引き算も「加算」でできる
2の補数を使えば、引き算も加算で処理できる
例:10 – 3 を2進数で
・10 → 1010
・3 → 0011
・3 の 2の補数 → 1101(反転して +1)
・加算:1010 + 1101 = 10111 → 下位4ビットは 0111 → 7
結果: 10 – 3 = 7(加算でOK!)
まとめ
コンピューターは、足し算だけで掛け算も引き算もこなしている。
それは、シンプルさと効率を極めた設計だから。
「1010 × 3」が「10100 + 1010」で求められるのは、加算の力を最大限に活かしている証拠なんです。
阿久梨絵でした!
