情報処理工学01資料 /infoeng01

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藤⽥⼀寿
公⽴⼩松⼤学保健医療学部臨床⼯学科

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本講義では、医療や医療機器で⽤いられる情報技術を理解し活⽤でき
る能⼒の養成を⽬的として、情報処理に必要な情報表現と論理演算、
コンピュータのハードウェアとソフトウェア、ネットワークに関する
基礎を学ぶ。具体的には、ｎ進数の表現と変換及び演算、画像のディ
ジタル表現、論理回路の構成と解析（真理値表、ベン図、ブール代数，
加算器）、コンピュータの基本構成と動作原理、⼊出⼒装置・補助記
憶装置の種類と特徴、プログラミングの基礎、データ通信とネット
ワーク、情報セキュリティなどを学ぶ。

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• 10進数、2進数、16進数の表現を理解し、変換と四則演算ができる。
• 論理回路を真理値表、論理式、ベン図で表現でき、簡単化できる。
• コンピュータの基本構成と基本動作を理解している。
• ⼊出⼒装置と補助記憶装置の種類と特徴を理解し、使い分けができ
る。
• 情報セキュリティ技術を理解し、セキュリティ対策がとれる。

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ߨٛεέδϡʔϧ
1. ガイダンス，10進数，2進数，16進数の
表現と変換
2. 2進数における四則演算，２進数におけ
る負数表現
3. モノクロ画像の表現（解像度，階調，
データ量）
4. カラー画像の表現（光の３原⾊，階調
と⾊の種類，データ量）
5. 論理回路（論理式，ブール代数，真理
値表，ベン図）
6. 論理回路（論理回路）
7. 論理回路（カルノー図，半加算器，全
加算器）
8. 定期テスト1，コンピュータの基本構成
9. ⼊出⼒装置（周辺装置）
10. 補助記憶装置（記憶媒体，特性，⽤
途）
11. コンピュータの動作原理（起動の仕組
みとオペレーティングシス
12. プログラミングの基礎（プログラム構
築の基本とフローチャート
13. データ通信とネットワーク
14. 情報セキュリティ（認証技術，暗号技
術）
15. 情報セキュリティ（10⼤脅威，セキュ
リティ対策の基本），定期テスト2

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• ⼩テスト30％，定期テスト70％
• テスト内容
• ME1，ME2，臨床⼯学技⼠国家試験の過去問を改変したものを出題する．

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http://spikingneuron.net/ja/infoeng/

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Email: [email protected]

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コンピュータはデジタルデータを扱うため，学ぶ必要がある．

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Ξφϩάσʔλͱσδλϧσʔλ
• アナログデータ
• ある情報が連続値（アナログ値）で表されているデータ
• デジタルデータ
• ある情報が離散値で表されているデータ
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(⾦⾕・服部，基礎から学ぶ医療情報)

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Ξφϩάσʔλͱσδλϧσʔλ
• アナログデータ
• 利点
• ⾳や画像をそのままで保存できる．
• ⽋点
• 劣化しやすい．
• ノイズに弱い．
• 正確にコピーすることが難しい．
• デジタルデータ
• 利点
• 劣化しにくい．
• ノイズに強い．
• 正確にコピーできる．
• ⽋点
• ⾳や画像をそのまま保存できない．
コンピュータが扱える．

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ίϯϐϡʔλͱ̎ਐ਺
• コンピュータの内部では情報は2進数で表現されている．
• コンピュータを理解するためには2進数を理解する必要がある．
• 2進数とは0と1のみで表現された数．
• コンピュータは電気で動いている．
• 電気で数字を表すには，
• 電気が流れているか(1)，いないか(0)
• 電圧がある値より⼤きいか(1) ，⼩さいか(0)
• スイッチが⼊っているか(1) ，いないか(0)
• このような状態を2値状態を使う．
• もし，0-1Vは0，1-2Vなら1，2-3Vなら2などと電圧の範囲ごとに数字を当
てはめると，どのような不都合が⽣じるか？考えてみよう．

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஋ঢ়ଶͱ৘ใදݱ
• 信号
意味⻘⿈⾚
進⾏できる点灯(1) 消灯(0) 消灯(0)
進⾏できないが，
安全に停⽌できな
い場合を除く
消灯(0) 点灯(1) 消灯(0)
進⾏できない消灯(0) 消灯(0) 点灯(1)

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σʔλྔͷ୯Ґ
• コンピュータでは，あらゆるデータが2進数で表されている．
• その為，コンピュータで扱うデータの量は2進数を扱うのに便利な
ように決められている．
• ビット (bit)
• データが2進数何桁で表されるかを表す量
• あるデータが001で表されるのならば3ビットとなる．
• バイト (byte)
• 8ビットで表されているデータの量を1バイトとする．

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• 10進法
• 我々が普段使っている０から９までの数字を⽤いて状態を表す⽅法
• 10進法で表された数を10進数という．
• 2進法
• ０と１のみを⽤いて状態を表す⽅法
• N進法
• 0からN-1までの数字（⽂字）を⽤いて状態を表す⽅法
• 進法を明記する場合
• 10進法の10と2進法の10は⾒た⽬は⼀緒だが意味が異なる．
• 区別をつける場合は，下付き⽂字に進法を明記する．
10進法２進法
AAACGHicbZDLSgMxFIYzXmu9VV26MFiEuimJCLoRim5cVrAXaIchk2ba0ExmSDJCGbr0JXwFt7p3J27dufVJzExnoa0HQj7+/xxO8vux4Nog9OUsLa+srq2XNsqbW9s7u5W9/baOEkVZi0YiUl2faCa4ZC3DjWDdWDES+oJ1/PFN5ncemNI8kvdmEjM3JEPJA06JsZJXOcLISzGawiuYUQ2j04yzO9e9ShXVUV5wEXABVVBU06t89wcRTUImDRVE6x5GsXFTogyngk3L/USzmNAxGbKeRUlCpt00/8gUnlhlAINI2SMNzNXfEykJtZ6Evu0MiRnpeS8T//X8cG6zCS7dlMs4MUzS2eIgEdBEMEsJDrhi1IiJBUIVt2+HdEQUocZmWbah4PkIFqF9Vseoju/Oq43rIp4SOATHoAYwuAANcAuaoAUoeATP4AW8Ok/Om/PufMxal5xi5gD8KefzByPrnG4=
AAAB/XicbVDLSgMxFL1TX7W+qi7dBIvgqmSKoMuiG5cV7APaoWTSTBubZIYkI5Sh+Atude9O3Potbv0S03YW2nrgwuGcezmXEyaCG4vxl1dYW9/Y3Cpul3Z29/YPyodHLROnmrImjUWsOyExTHDFmpZbwTqJZkSGgrXD8c3Mbz8ybXis7u0kYYEkQ8UjTol1UsvH/aw27ZcruIrnQKvEz0kFcjT65e/eIKapZMpSQYzp+jixQUa05VSwaamXGpYQOiZD1nVUEclMkM2/naIzpwxQFGs3yqK5+vsiI9KYiQzdpiR2ZJa9mfivF8qlZBtdBRlXSWqZoovgKBXIxmhWBRpwzagVE0cI1dz9juiIaEKtK6zkSvGXK1glrVrVx1X/7qJSv87rKcIJnMI5+HAJdbiFBjSBwgM8wwu8ek/em/fufSxWC15+cwx/4H3+ACNXlUY=

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̍̌ਐ๏
千の位百の位⼗の位⼀の位
2 7 0 2
10^3が2個ある 10^2が7個ある 10^1が0個ある 10^0が2個ある
x^yはxのy乗を表す．
⽩⼭2702m
270210 = 2702(10)
= (2702)10
AAACHnicbVDLSgMxFM3UV62vUZdugqXQbkpShLoRim5cVrAPaIchk2ba0MyDJCOUoV/gT/gLbnXvTtzq1i8x085CWw8Ezj3nXu7N8WLBlUboyypsbG5t7xR3S3v7B4dH9vFJV0WJpKxDIxHJvkcUEzxkHc21YP1YMhJ4gvW86U3m9x6YVDwK7/UsZk5AxiH3OSXaSK5daTRRw00xmsMruORVjGpZVc3K2sJz7TKqowXgOsE5KYMcbdf+Ho4imgQs1FQQpQYYxdpJidScCjYvDRPFYkKnZMwGhoYkYMpJF9+Zw4pRRtCPpHmhhgv190RKAqVmgWc6A6InatXLxH89L1jZrP1LJ+VhnGgW0uViPxFQRzDLCo64ZFSLmSGESm5uh3RCJKHaJFoyoeDVCNZJt1HHqI7vLsqt6zyeIjgD56AKMGiCFrgFbdABFDyCZ/ACXq0n6816tz6WrQUrnzkFf2B9/gAmP53o
270210 = 2 ⇥ 103 + 7 ⇥ 102 + 0 ⇥ 101 + 2 ⇥ 100
AAACQnicbVDLSgMxFM34rPU16tJNsAiCUJJRqBuh6EZ3FewD2nHIpGkbmnmQZIQy9Jv8CX/BhRsFl+7ErQvTdhZj64XAOefey7k5fiy40gi9WkvLK6tr64WN4ubW9s6uvbffUFEiKavTSESy5RPFBA9ZXXMtWCuWjAS+YE1/eD3pNx+ZVDwK7/UoZm5A+iHvcUq0kTz71qkgx0sxGsNL6MCO5gFTEKOHM3gKKznuGI5yHBuen0eeXUJlNC24CHAGSiCrmmd/dLoRTQIWaiqIUm2MYu2mRGpOBRsXO4liMaFD0mdtA0NinNx0+uUxPDZKF/YiaV6o4VTNb6QkUGoU+GYyIHqg5nsT8d+eH8w5696Fm/IwTjQL6cy4lwioIzjJE3a5ZFSLkQGESm5uh3RAJKHapF40oeD5CBZBwyljVMZ356XqVRZPARyCI3ACMKiAKrgBNVAHFDyBF/AG3q1n69P6sr5no0tWtnMA/pT18wtUJanx
n桁に書かれた数値は，10^(n-1)の重みを表す．

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ਐ๏
2^3の位 2^2の位 2^1の位 2^0の位
1 0 1 0
2^3が1個ある 2^2が0個ある 2^1が1個ある 2^0が0個ある
10102
AAAB/3icbVDLSgMxFL3js9ZX1aWbYBFclaQIuiy6cVnBPqAdSiZN29AkMyQZoQxd+Atude9O3Popbv0S03YW2nrgwuGcezmXEyVSWIfxV7C2vrG5tV3YKe7u7R8clo6OmzZODeMNFsvYtCNquRSaN5xwkrcTw6mKJG9F49uZ33rkxopYP7hJwkNFh1oMBKPOS22CCe5l1WmvVMYVPAdaJSQnZchR75W+u/2YpYprxyS1tkNw4sKMGieY5NNiN7U8oWxMh7zjqaaK2zCb/ztF517po0Fs/GiH5urvi4wqaycq8puKupFd9mbiv16klpLd4DrMhE5SxzVbBA9SiVyMZmWgvjCcOTnxhDIj/O+IjaihzPnKir4UslzBKmlWKwRXyP1luXaT11OAUziDCyBwBTW4gzo0gIGEZ3iB1+ApeAveg4/F6lqQ35zAHwSfPwjvlbs=
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
異なる進数に変換することを基数変換という．

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ԋश
• 2進数の1001を10進数に変換せよ．

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ԋश
• ਐ਺ͷΛਐ਺ʹม׵ͤΑɽ
Ͱ 1
23
×
1 t 2 °
× ʹ 8+1=9 Ͱ 2
1 0
22=423=8
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Ͱ 1
23
×
1 t 2 °
× ʹ 8+1=9 Ͱ 2
1 0
22=423=8

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16^1の位 16^0の位
1 A
16^1が1個ある 16^0がA (10)個ある
AAACA3icbVC7SgNBFL0bXzG+opY2i0GwCjsiahm1sYxgHpBdwuxkNhkyM7vMzAph2dJfsNXeTmz9EFu/xEmyhSYeuHA4517O5YQJZ9p43pdTWlldW98ob1a2tnd296r7B20dp4rQFol5rLoh1pQzSVuGGU67iaJYhJx2wvHt1O88UqVZLB/MJKGBwEPJIkawsZLvK5Gh67yfoYu8X615dW8Gd5mggtSgQLNf/fYHMUkFlYZwrHUPeYkJMqwMI5zmFT/VNMFkjIe0Z6nEguogm/2cuydWGbhRrOxI487U3xcZFlpPRGg3BTYjvehNxX+9UCwkm+gqyJhMUkMlmQdHKXdN7E4LcQdMUWL4xBJMFLO/u2SEFSbG1laxpaDFCpZJ+6yOvDq6P681bop6ynAEx3AKCC6hAXfQhBYQSOAZXuDVeXLenHfnY75acoqbQ/gD5/MH/YeX+w==
10 16
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 A
11 B
12 C
13 D
14 E
15 F
対応表
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• 16進数の2Aを10進数に変換せよ．

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• 16進数の2Aを10進数に変換せよ．
ԋश
• ਐ਺ͷ"Λਐ਺ʹม׵ͤΑɽ
16
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× 2
+16%10=3410=42

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ਐ਺͔Βਐ਺΁ͷม׵ํ๏
下の桁から4桁ごとに区切
る
区切りごとに16進数に変換
111010102
AAACA3icbVA9SwNBEJ3zM8avqKXNYhCswm0QtAzaWEYwH5AcYW+zlyzZ3Tt294RwpPQv2GpvJ7b+EFt/iXvJFZr4hoHHezPM8MJEcGN9/8tbW9/Y3Nou7ZR39/YPDitHx20Tp5qyFo1FrLshMUxwxVqWW8G6iWZEhoJ1wslt7ncemTY8Vg92mrBAkpHiEafEOqmPMfbzGmT12aBS9Wv+HGiV4IJUoUBzUPnuD2OaSqYsFcSYHvYTG2REW04Fm5X7qWEJoRMyYj1HFZHMBNn85xk6d8oQRbF2rSyaq783MiKNmcrQTUpix2bZy8V/vVAuXbbRdZBxlaSWKbo4HKUC2RjlgaAh14xaMXWEUM3d74iOiSbUutjKLhS8HMEqaddr2K/h+8tq46aIpwSncAYXgOEKGnAHTWgBhQSe4QVevSfvzXv3Phaja16xcwJ/4H3+ANgMlqY=
1110 10102
AAACBHicbVC7SgNBFL3rM8ZX1NJmMAhWYSYIWgZtLCOYByRLmJ3MJkNmdteZWSEssfQXbLW3E1v/w9YvcZJsoYkHLhzOuZdzOUEihbEYf3krq2vrG5uFreL2zu7efungsGniVDPeYLGMdTughksR8YYVVvJ2ojlVgeStYHQ99VsPXBsRR3d2nHBf0UEkQsGodZJPCMGPBBPcy6qTXqmMK3gGtExITsqQo94rfXf7MUsVjyyT1JgOwYn1M6qtYJJPit3U8ISyER3wjqMRVdz42ezpCTp1Sh+FsXYTWTRTf19kVBkzVoHbVNQOzaI3Ff/1ArWQbMNLPxNRkloesXlwmEpkYzRtBPWF5szKsSOUaeF+R2xINWXW9VZ0pZDFCpZJs1ohuEJuz8u1q7yeAhzDCZwBgQuowQ3UoQEM7uEZXuDVe/LevHfvY7664uU3R/AH3ucPyLCXLg==
EA16
AAACCXicbVDLSsNAFL2pr1pfUZdugkVwVRIRdVkVwWUF+4A2hMl00g6dmYSZSaGEfIG/4Fb37sStX+HWL3HaZqGtBy4czrmXezhhwqjSrvtllVZW19Y3ypuVre2d3T17/6Cl4lRi0sQxi2UnRIowKkhTU81IJ5EE8ZCRdji6nfrtMZGKxuJRTxLiczQQNKIYaSMFtt3jSA8lz+6u8yDzLvLArro1dwZnmXgFqUKBRmB/9/oxTjkRGjOkVNdzE+1nSGqKGckrvVSRBOERGpCuoQJxovxsljx3TozSd6JYmhHamam/LzLElZrw0GxOc6pFbyr+64V84bOOrvyMiiTVROD54yhljo6daS1On0qCNZsYgrCkJruDh0girE15FVOKt1jBMmmd1Ty35j2cV+s3RT1lOIJjOAUPLqEO99CAJmAYwzO8wKv1ZL1Z79bHfLVkFTeH8AfW5w/iWpoS
得られた16進数EAは2進数11101010を16進数に変換したも
のになっている．

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ਐ਺͔Βਐ਺΁ͷม׵ํ๏
16進数それぞれの桁の数値
を2進数に変換する．
1110 10102
EA16
得られた2進数11101010は16進数EAを2進数に変換したもの
になっている．
𝐴!"
= 10!#
= 1010$
𝐸!"
= 14!#
= 1110$

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ͳͥਐ਺Λܻʹ۠੾Δͷ͔
• 4桁の2進数は0000から1111まである．
• これを10進数に変換すると0から15である．
• 1桁の16進数は０からFまである．
• これを10進数に変換すると0から15である．
• 4桁の2進数と1桁の16進数は共に10進数の0から15までの数値を表
すことが出来る．つまり，2進数4桁を16進数1桁として取り扱って
良いと⾔える．

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ୈճ.&̎छ
2進数11000101を16進数で表したのはどれか．
1. 3C
2. 67
3. 9A
4. C5
5. F1

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ୈճ.&̎छ
2進数11000101を16進数で表したのはどれか．
1. 3C
2. 67
3. 9A
4. C5
5. F1

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ԋश
• 2進数の101011010010を16進数に変換せよ．

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ԋश
• 2進数の101011010010を16進数に変換せよ．
ԋश
• ਐ਺ͷΛਐ਺͓Αͼਐ਺ʹม׵ͤΑɽ
䛣͖

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ਐ਺͔Β/ਐ਺΁ͷม׵

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ਐ਺͔Βਐ਺΁ͷม׵
• 10進数の10を2進数に変換するにはどうすればよいか？
• 割り算を使って計算する．

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ਐ਺͔Βਐ਺΁ͷม׵
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
余り
商
10進数の10
を2進数に
変換する．
余り
商余り
商
⽮印の順に０と1を
並べる．
1010
2進数が導かれる．

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ԋश

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ԋश
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2.io
2
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֌ 2 % =
101002

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10進数の200を16進数に変換する．
商は10進数の12ではあるが，
16進数に変換するのでCとな
る．
⽮印の順に数値を並べるとC8となる．
これが10進数の200を16進数に変換した結果となる．

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• 各指が2進数のそれぞれの桁の値だと考えると，⽚⼿で2進数11111
まで10進数31まで数えることができる．
格好が悪いが定期試験や資格試験で使える．

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情報処理工学01資料 /infoeng01

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Kazuhisa Fujita

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