कंप्यूटर आर्किटेक्चर क्या है?

कंप्यूटर आर्किटेक्चर क्या है? -  कंप्यूटर आर्किटेक्चर एक Programmer द्वारा देखे गए कंप्यूटर सिस्टम के कार्यात्मक व्यवहार से संबंधित है। इसे इलेक्ट्रॉनिक घटकों को रखने वाली प्रणाली इकाई की तार्किक संरचना के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है।

कंप्यूटर आर्किटेक्चर सफल कंप्यूटर सिस्टम बनाने के लिए रीढ़ की हड्डी बनाता है।

 कंप्यूटर के अवयव

कंप्यूटर में निम्नलिखित मुख्य घटक होते हैं:-

• इनपुट/आउटपुट (I/O) यूनिट 
• सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट 
• Memory इकाई।

Input Unit

कंप्यूटर उपयोगकर्ता द्वारा इनपुट यूनिट के माध्यम से कोडित जानकारी को स्वीकार करता है। यह एक उपकरण है जिसका उपयोग कंप्यूटर को आवश्यक जानकारी देने के लिए किया जाता है। जैसे कीबोर्ड, माउस आदि।

एक इनपुट यूनिट निम्नलिखित कार्य करती है:-

1. यह उपयोगकर्ता के निर्देशों और डेटा को स्वीकार करता है। 
2. यह इन निर्देशों और डेटा को कंप्यूटर में स्वीकार्य प्रारूप में परिवर्तित करता है। 
3. यह आगे की प्रक्रिया के लिए कंप्यूटर सिस्टम को परिवर्तित निर्देश और डेटा की आपूर्ति करता है

Output यूनिट

यह इकाई प्रयोक्ता को संसाधित परिणाम भेजती है। यह मुख्य रूप से इनपुट निर्देश के अनुसार उपयोगकर्ता को वांछित परिणाम प्रदर्शित करने के लिए उपयोग किया जाता है। जैसे वीडियो मॉनिटर, प्रिंटर और प्लॉटर आदि।

एक आउटपुट यूनिट द्वारा निम्नलिखित कार्य किए जाते हैं:-

यह कंप्यूटर द्वारा उत्पादित परिणामों को स्वीकार करता है जो कोडित रूप में होते हैं और इसलिए हमारे द्वारा आसानी से नहीं समझा जा सकता है।

1. यह इन कोडित परिणामों को मानव स्वीकार्य रूप में परिवर्तित करता है।
2. यह उपयोगकर्ता को परिवर्तित परिणाम प्रदान करता है।

 सेन्ट्रल प्रॉसेसिंग यूनिट (सीपीयू)

इसमें रजिस्टरों के सेट, अंकगणित तर्क इकाई और नियंत्रण इकाई शामिल हैं, जो एक साथ असेंबली भाषा में इंस्ट्रक्शन की व्याख्या और निष्पादन करते हैं।

CPU के प्राथमिक कार्य इस प्रकार हैं:-

1. सीपीयू निर्देश और इनपुट डेटा को मुख्य मेमोरी से रजिस्टरों, यानी आंतरिक मेमोरी में स्थानांतरित करता है।
2. सीपीयू संग्रहीत अनुक्रम में निर्देश निष्पादित करता है।
3. जब आवश्यक हो, सीपीयू आउटपुट डेटा को रजिस्टरों से मुख्य मेमोरी में स्थानांतरित करता है।
   

सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट को अक्सर कंप्यूटर का दिमाग कहा जाता है। सीपीयू को सिंगल इंटीग्रेटेड सर्किट (आईसी) के रूप में तैयार किया गया है और इसे माइक्रोप्रोसेसर के रूप में भी जाना जाता है।

एक सीपीयू सभी आंतरिक और बाहरी उपकरणों को नियंत्रित करता है और अंकगणित और तर्क संचालन करता है।

CPU में निम्नलिखित मुख्य उप-प्रणालियाँ होती हैं: -

अंकगणित तर्क इकाई (ALU)

ALU इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी को शामिल करता है जो उपलब्ध डेटा पर सभी अंकगणित और तार्किक संचालन को निष्पादित करता है।

ALU संसाधित किए जा रहे डेटा को रखने के लिए रजिस्टरों का उपयोग करता है।

अधिकांश ALU निम्नलिखित कार्य कर सकते हैं:-

1. तार्किक संचालन (And, Not, OR, XOR)
2. अंकगणितीय संचालन (Addition,Substraction,Multiplication और Division।)
3. बिट-शिफ्टिंग ऑपरेशंस (किसी शब्द को बिट की एक निर्दिष्ट संख्या द्वारा बाईं या दाईं ओर या बिना चिह्न के स्थानांतरित करना या घुमाना।)
4. तुलना संचालन (=, <, <=, >, >=)

Control Unit

सीयू कंप्यूटर के इनपुट और आउटपुट डिवाइस के साथ समन्वय करता है। यह कंप्यूटर को ALU और रजिस्टरों के साथ संचार करके संग्रहीत प्रोग्राम निर्देश को पूरा करने का निर्देश देता है। यह डेटा और निर्देशों की प्रक्रिया को व्यवस्थित करता है।

नियंत्रण इकाई का मूल कार्य मुख्य मेमोरी में संग्रहीत इंस्ट्रुसिटॉन को लाना, संचालन और इसमें शामिल उपकरणों की पहचान करना और तदनुसार नियंत्रण संकेत उत्पन्न करना है।

माइक्रोप्रोसेसर

माइक्रोप्रोसेसर कंप्यूटर सिस्टम में नियंत्रण करने वाला तत्व है और इसे कभी-कभी चिप के रूप में जाना जाता है। माइक्रोप्रोसेसर मुख्य हार्डवेयर है जो कंप्यूटर को चलाता है। यह लार्ज प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) है, जिसका उपयोग सभी इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम जैसे कंप्यूटर, कैलकुलेटर, डिजिटल सिस्टम आदि में किया जाता है। सीपीयू की गति उपयोग किए गए माइक्रोप्रोसेसर के प्रकार पर निर्भर करती है।

• इंटेल 4004 इंटेल द्वारा 1971 में वैज्ञानिक टेड हॉफ और इंजीनियर फ्रेडरिक फागिन द्वारा बनाया गया पहला माइक्रोप्रोसेसर था।

• कुछ लोकप्रिय माइक्रोप्रोसेसर इंटेल कोर i7, इंटेल, डुअल कोर, पेंटियम IV, आदि हैं।

मदरबोर्ड

किसी भी कंप्यूटर में निहित मुख्य सर्किट बोर्ड को मदरबोर्ड कहा जाता है। इसे मुख्य बोर्ड या लॉजिक बोर्ड या सिस्टम बोर्ड या प्लानर बोर्ड के रूप में भी जाना जाता है। कंप्यूटर के सिस्टम यूनिट में रखे सिलिकॉन का सबसे बड़ा टुकड़ा मदरबोर्ड है।

कंप्यूटर सिस्टम के अन्य सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण और सर्किट इस बोर्ड से जुड़े होते हैं जैसे, सीपीयू, रोम, रैम, एक्सपेंशन स्लॉट। पीसीआई स्लॉट और यूएसबी पोर्ट। इसमें हार्ड ड्राइव, डीवीडी ड्राइव, कीबोर्ड और माउस जैसे उपकरणों के लिए नियंत्रक भी शामिल हैं। दूसरे शब्दों में, मदरबोर्ड कंप्यूटर में सब कुछ एक साथ काम करता है।

इकाइयों का अंतर्संबंध

सीपीयू कंप्यूटर के अंदर के घटकों के साथ-साथ इससे जुड़े परिधीय उपकरणों को डेटा, निर्देश और सूचना भेजता है।

दूसरे शब्दों में, बस इंटरकनेक्शन के लिए उपयोग किए जाने वाले तारों का एक सेट है, जहां प्रत्येक तार एक बिट डेटा ले जा सकता है। दूसरे शब्दों में, बस इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल पाथवे का एक सेट है जो सूचना और सिग्नल को कंप्यूटर के अंदर या बाहर घटकों के बीच यात्रा करने की अनुमति देता है।

एक कंप्यूटर बस को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: -

Interlnal Bus:- इंटरनल बस मदरबोर्ड के अंदर के कंपोनेंट्स जैसे सीपीयू और सिस्टम मेमोरी को जोड़ती है। इसे सिस्टम बस कहते हैं।

आंतरिक बस को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: -

• मेमोरी या I/O डिवाइस तक पहुंचने का आदेश कंट्रोल बस द्वारा किया जाता है।
• I/O डिवाइस या मेमोरी का पता एड्रेस बस द्वारा ले जाया जाता है। स्थानांतरित किया जाने वाला डेटा डेटा बस द्वारा ले जाया जाता है।

External बस: - बाहरी बस विभिन्न बाहरी उपकरणों को जोड़ती है; बाह्य उपकरणों, विस्तार स्लॉट, I/O पोर्ट और शेष कंप्यूटर के लिए ड्राइव कनेक्शन। इसे विस्तार बस के रूप में भी जाना जाता है।

निर्देश चक्र

निर्देश चक्र घटनाओं के अनुक्रम का प्रतिनिधित्व करता है जो एक निर्देश के रूप में होता है जिसे स्मृति से पढ़ा जाता है और निष्पादित किया जाता है।

एक साधारण निर्देश चक्र में निम्नलिखित चरण होते हैं: -

1. मेमोरी से इंस्ट्रुसिटॉन ला रहा है
2. ऑपरेशन के लिए निर्देश को डिकोड करना।
3. निर्देश का निष्पादन।
4. स्मृति में भंडारण।
   

उपरोक्त चरणों में, चरण 1 और 2 निर्देश समान हैं और उन्हें भ्रूण चक्र के रूप में जाना जाता है और चरण 3 और 4 निर्देश अलग हैं और निष्पादन चक्र के रूप में जाने जाते हैं।

निर्देश प्रारूप

कंप्यूटर निर्देशों को केवल 0 और 1 के संदर्भ में समझता है। जिसे मशीनी भाषा कहा जाता है। एक कंप्यूटर प्रोग्राम निर्देश का एक सेट है जो एक कम्प्यूटेशनल कार्य को करने के लिए किए जाने वाले चरणों का वर्णन करता है। प्रोसेसर में दो इनपुट होने चाहिए; निर्देश और डेटा।

इंस्ट्रुसिटॉन्स प्रोसेसर को बताते हैं कि डेटा पर किन क्रियाओं को करने की आवश्यकता है। एक निर्देश को आगे दो भागों में विभाजित किया गया है; ऑपरेशन (ऑप-कोड) और ऑपरेंड। प्रोसेसर को निष्पादित करना चाहिए और ऑपरेंड कार्रवाई के पैरामीटर को परिभाषित करता है और ऑपरेशन पर निर्भर करता है।

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