ITパスポート試験 ITパスポート 2018年 (平成30年 秋期) 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。

問題本文

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。

選択肢

• 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。
• 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。
• ウ.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。
• 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。

正解

ウ. 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。

解説

AND（論理積）のビットマスク演算の原理：マスクが0の部分は元データに関わらず強制的に0、マスクが1の部分は元データの値がそのまま保持される。マスク値00001111は上位4ビットが0000（強制ゼロ化）・下位4ビットが1111（元データ保持）。したがってX AND 00001111の結果は上位4ビットが全て0、下位4ビットはXの元の値が保持される。この性質を利用して特定のビット範囲を取り出す「ビットマスク（抽出）」操作は、フラグ管理・IPアドレスのネットワーク部抽出等に広く使われる。

選択肢ごとの解説

• ア.誤り。マスク00001111の上位4ビットは0なので、AND演算で上位4ビットは全て0になる（Xの上位ビットが残るという説明は誤り）。0 AND X＝0というAND演算の基本性質により、マスクが0の部分の演算結果は元データの値に関わらず必ず0になる。
• イ.誤り。AND演算でマスクが1の部分の結果は元データの値（0または1）がそのまま保持されるため「全て1になる」わけではない。1 AND 0＝0、1 AND 1＝1というAND演算の性質により、下位4ビットはXの元の値がそのまま反映される。全て1になるのはORマスクでマスクが1の場合。
• ウ.正解。AND演算ではマスク0の部分が強制ゼロ化（上位4ビット→全て0）・マスク1の部分が元データ保持（下位4ビット→Xの値をそのまま反映）となる。マスク00001111を使ったAND演算は下位4ビットの値を抽出し上位4ビットをゼロクリアするビット操作として活用される。
• エ.誤り。マスクの上位が0000なのでAND演算で上位4ビットは強制的に0になり全て1になることはない。マスクが0の部分が1になる演算はANDではなく0 OR X＝X（ORでマスクが0の部分）の場合の話であり、ANDとORの演算特性を混同した誤りとなる。