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第5章アルゴリズムのハードウェアによる実現:コンピューターシステム設計

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Read this concise history of computers starting from the nineteenth century (https://openstax.org/r/ 76CompHistory19) to see how computers have changed and been developed over time.
英語のヒント
19世紀から始まる簡潔なコンピューターの歴史(https://openstax.org/r/76CompHistory19)を読み、時代とともにコンピューターがどう変化し、発展してきたかを見てみよう。
Input/Output Devices入出力装置
The job of input/output (I/O) devices is to take input from a user (i.e., typing on a keyboard or speaking into a microphone), transform it into 1s and 0s, and store this information in memory. It also takes some 1s and 0s, generated by some type of software program, from memory and translates them to an output format such as a picture on the screen or a sound from a speaker. Distinct devices have different speeds and varying ways of transforming the input and output to/from 1s and 0s.
英語のヒント
入出力(I/O)装置の仕事は、利用者からの入力(キーボードで文字を打つことや、マイクに向かって話すこと)を受け取り、1と0へ変換してメモリに記憶することだ。また、何らかのソフトウェアプログラムが生成した1と0をメモリから受け取り、画面上の画像やスピーカーの音といった出力形式へ変換する。装置ごとに速度が異なり、入出力と1・0の間の変換方法もさまざまである。
Any I/O device, your keyboard for example, connects to the computer system using an interface such as a USB port that we see in all computers. The USB controller shown in Figure 5.4 is the piece of hardware that manages the USB port and allows it to detect that a device has been connected. Another important piece of hardware is the main memory.
英語のヒント
キーボードなどの入出力装置は、どれもコンピューターで見かけるUSBポートのようなインターフェースを使って、コンピューターシステムに接続する。図5.4のUSBコントローラーは、USBポートを管理し、装置が接続されたことを検出できるようにするハードウェアである。もう1つ重要なハードウェアが主記憶だ。
Main Memory主記憶
For the CPU to execute programs and process data stored locally, it needs to obtain them from the computer's disk. But a disk is very slow. So, the CPU brings what it needs from the disk and temporarily stores it in faster storage referred to as main memory or random access memory (RAM). When you buy a laptop, one of the specifications is the amount of memory it has, such as 16 GB of RAM or 32 GB of RAM. The main memory is much faster than the disk and connected to the CPU with a faster interconnect, as shown in Figure 5.4. When you click an icon to start a program (e.g., your web browser), the program and its needed data are copied from the disk to the main memory. Then, the CPU reads the data and instructions from the memory into the CPU’s registers and the ALU starts executing it.
英語のヒント
CPUが、コンピューター内に保存されたプログラムを実行したりデータを処理したりするには、それらをディスクから取得する必要がある。しかし、ディスクは非常に遅い。そのため、CPUは必要なものをディスクから取り出し、主記憶、すなわちランダムアクセスメモリ(RAM)と呼ばれる高速な記憶装置へ一時的に保存する。ノートパソコンを買うとき、RAMが16GB、32GBなどのメモリ容量が仕様の1つとして示される。図5.4のように、主記憶はディスクよりはるかに速く、高速なインターコネクトでCPUに接続されている。アイコンをクリックしてWebブラウザーなどのプログラムを起動すると、プログラムと必要なデータがディスクから主記憶へコピーされる。次にCPUがメモリからデータと命令を自身のレジスタへ読み込み、ALUが実行を始める。
Processorプロセッサ
The processor, also called the microprocessor, is another name for the CPU. It is the brain of the computer system, and its main job is to execute programs. As we discussed earlier, the processor fetches instructions from the memory, understands what each instruction wants to do, gets the data needed to execute the instruction, executes the instruction, and then stores the result in a register or in the main memory. It keeps doing so until the program ends. There have been huge advances in processor design leading to faster and more powerful computers. The processor in your smartphone today is more powerful than a big supercomputer was a few decades ago.
英語のヒント
プロセッサはマイクロプロセッサとも呼ばれ、CPUの別名である。コンピューターシステムの頭脳であり、主な仕事はプログラムを実行することだ。前に説明したように、プロセッサはメモリから命令を取り込み、各命令が行おうとすることを理解し、その実行に必要なデータを得て、命令を実行し、結果をレジスタまたは主記憶へ保存する。プログラムが終わるまで、この処理を繰り返す。プロセッサの設計は大きく進歩し、より高速で強力なコンピューターを生み出してきた。今日のスマートフォンのプロセッサは、数十年前の大型スーパーコンピューターより高い能力をもつ。