問題
問79
8ビットの2進データXと00001111について、ビットごとの論理積をとった結果はどれか。ここでデータの左方を上位,右方を下位とする。
- 下位4ビットが全て0になり、Xの上位4ビットがそのまま残る。
- 下位4ビットが全て1になり、Xの上位4ビットがそのまま残る。
- 上位4ビットが全て0になり、Xの下位4ビットがそのまま残る。
- 上位4ビットが全て1になり、Xの下位4ビットがそのまま残る。
[出典：ITパスポート試験 平成30年度秋期 問79]
正解
正解は「ウ」です。
解説
この問題は、2進数の「論理積（AND）」について理解しているかを問うものです。論理積とは、2つのビットが共に1の場合にのみ結果が1となり、それ以外の場合は0となる演算のことです。 与えられた2つのデータは「8ビットの2進データX」と「00001111」です。ここで、「上位」は左側、「下位」は右側を指します。データ「00001111」は、左側（上位）の4ビットがすべて0、右側（下位）の4ビットがすべて1となっています。 この2つのデータのビットごとの論理積を計算してみましょう。例えば、データXを「X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0」と表記すると、以下のようになります。
- 上位4ビット（X7 X6 X5 X4） と、00001111の上位4ビット（0000） の論理積を考えます。 どのビットも0と論理積をとると必ず0になります（例: X7 AND 0 = 0）。したがって、Xの上位4ビットがどのような値であっても、結果の上位4ビットはすべて「0」になります。
- 下位4ビット（X3 X2 X1 X0） と、00001111の下位4ビット（1111） の論理積を考えます。 どのビットも1と論理積をとるとそのビットの値がそのまま残ります（例: X3 AND 1 = X3）。したがって、Xの下位4ビットはどのような値であっても、結果の下位4ビットは「X3 X2 X1 X0」の元の値がそのまま残ります。
以上のことから、結果は「上位4ビットがすべて0になり、Xの下位4ビットがそのまま残る」となります。これは選択肢ウの内容と一致します。
ア(下位4ビットが全て0になり、Xの上位4ビットがそのまま残る。):
論理積の特性を考えると、0と論理積を取ったビットは必ず0になります。00001111の上位4ビットが0なので、Xの上位4ビットがそのまま残ることはありません。また、下位4ビットは00001111の下位4ビットが1なので、Xの元の値がそのまま残りますが、すべて0になることはありません。
イ(下位4ビットが全て1になり、Xの上位4ビットがそのまま残る。):
下位4ビットが全て1になるのは、00001111の下位4ビットとXの下位4ビットが全て1の場合のみです。Xの値が不明なため、必ずしも全て1になるとは限りません。また、上位4ビットがそのまま残ることもありません。
エ(上位4ビットが全て1になり、Xの下位4ビットがそのまま残る。):
上位4ビットは00001111の0000と論理積をとるため、必ず全て0になります。そのため、上位4ビットが全て1になることはありません。
難易度
この問題の難易度は中程度です。2進数と論理演算の基本知識があれば解答できますが、慣れていないと混乱するかもしれません。特に、論理積（AND）のルールと、上位ビット・下位ビットの概念を正しく理解しているかがポイントになります。落ち着いてビットごとの計算をシミュレーションできれば、正解にたどり着くことができるでしょう。
用語補足
論理積 (AND)：
論理積（AND）は、2つの入力が両方とも「真（1）」である場合にのみ「真（1）」を出力し、それ以外の場合は「偽（0）」を出力する論理演算です。例えば、電気が2つのスイッチを両方ともオンにしたときにだけ流れる、といった関係に似ています。
2進データ：
2進データとは、0と1の数字のみを使って情報を表現する形式のことです。コンピュータはこの2進数で情報を処理しています。例えば、私たちが普段使う「10」という数字は、2進数では「1010」と表現されます。
ビット：
ビットは、コンピュータが扱う情報の最小単位で、「0」または「1」の2つの状態のどちらかを表します。これは、電気のオン/オフや磁気のN極/S極のように、2つの異なる状態で情報を記録・伝達するのに使われます。
上位ビット/下位ビット：
2進数において、数字の重みが大きい桁のビットを「上位ビット」、重みが小さい桁のビットを「下位ビット」と呼びます。私たちが使う10進数で例えると、123という数字の「1」が上位（百の位）、「3」が下位（一の位）にあたります。
対策
この問題を解くためのポイントは、まず「論理積（AND）」の基本的なルール（0 AND 0 = 0, 0 AND 1 = 0, 1 AND 0 = 0, 1 AND 1 = 1）をしっかりと理解することです。次に、8ビットのデータが「上位4ビット」と「下位4ビット」にどのように分けられ、それぞれのビットに対して論理積がどう適用されるかを、具体的な数値（この場合はXと00001111）でシミュレーションすることが重要です。特に、0との論理積は必ず0になること、1との論理積は元の値がそのまま残ることに着目すると、素早く正解を導き出せるでしょう。
