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आजकल कंप्यूटर का उपयोग लगभग हर जगह किया जाता है। कंप्यूटर विभिन्न ऍप्लिकेशन्स के लिए उपयोग किया जाता है, हालांकि, मूल कार्य एक ही रहता है – डेटा को संसाधित करना और जानकारी देना। डेटा को सूचना में बदलने के लिए जिम्मेदार हिस्सा सी पी यू (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट) कहलाता है। यही कारण है कि इसे “कंप्यूटर का मस्तिष्क” भी कहा जाता है। आइए सीपीयू के 3 मूल भागों के बारे में जानें।
सी पी यू क्या है?
एक सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (सी पी यू), एक सेंट्रल प्रोसेसर, मुख्य प्रोसेसर या सिर्फ प्रोसेसर भी कहा जाता है। यह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण होता है जिसमें सर्किट होते हैं जो एक कंप्यूटर प्रोग्राम से संबंधित अनुदेश को निष्पादित करते हैं।
सी पी यू प्रोग्राम के निर्देशों द्वारा निर्दिष्ट बुनियादी अंकगणितीय, लॉजिकल, नियंत्रण और इनपुट / आउटपुट (I / O) संचालन करने में सक्षम होता है।
सीपीयू का रूप, डिजाइन और कार्यान्वयन पिछले कुछ वर्षों में बदल गया है, लेकिन उनका मौलिक संचालन लगभग अपरिवर्तित ही है।
सी पी यू कंप्यूटर में कहाँ स्थित होता है?
सी पी यू कंप्यूटर के मदरबोर्ड पर स्थित होता है। मदरबोर्ड पर सीपीयू की स्थिति विभिन्न कारकों के आधार पर चुनी जाती है। इसे सी पी यू कूलिंग और आंतरिक उपकरण के बीच, मदरबोर्ड पर सीपीयू के प्लेसमेंट को तय करते समय तापमान को ध्यान में रखा जाता है।
सबसे ऊपरी सीपीयू विनिर्माण कंपनियां इंटेल और एडवांस्ड माइक्रो डिवाइसेस (एएमडी) हैं, हालांकि कई और भी हैं जहां सीपीयू निर्मित होते है।
सी पी यू के बेसिक पार्ट्स
एक सी पी यू के प्रमुख घटक हैं
- अरिथमेटिक लॉजिक यूनिट (ALU)
- कण्ट्रोल यूनिट (CU)
- मेमोरी (रजिस्टर)
अरिथमेटिक लॉजिक यूनिट (ALU)
अरिथमेटिक लॉजिक यूनिट सीपीयू का वह हिस्सा है जो सीपीयू की आवश्यकता के सभी गणनाओं को संभालती है। इनमें से अधिकांश ऑपरेशन प्रकृति में लॉजिकल होते हैं। ALU कैसे डिज़ाइन किया गया है, इसके आधार पर, यह CPU को अधिक शक्तिशाली बना सकता है, लेकिन यह अधिक ऊर्जा की खपत करता है और अधिक गर्मी पैदा करता है। इसलिए, ALU कितना शक्तिशाली और जटिल है और पूरी इकाई कितनी महंगी है, इसके बीच एक संतुलन होना चाहिए। यही कारण है कि तेज सीपीयू अधिक महंगे होते हैं, अधिक पावर का उपभोग करते हैं, और अधिक गर्मी पैदा करते हैं।
ALU का मुख्य कार्य अंकगणित और लॉजिकल संचालन करना है, जिसमें बिट-शिफ्टिंग ऑपरेशन शामिल हैं। ये आवश्यक प्रक्रियाएं हैं जो सीपीयू द्वारा संसाधित किए जा रहे लगभग किसी भी डेटा पर किए जाने की आवश्यकता है।
ALU नियमित रूप से निम्नलिखित कार्य करते हैं:
- लॉजिकल ऑपरेशंस: इनमें AND, OR, NOT, XOR, NOR, NAND इत्यादि शामिल हैं।
- बिट-शिफ्टिंग ऑपरेशंस: यह बिट्स की स्थिति को एक निश्चित संख्या में दाईं ओर या बाईं ओर शिफ्ट करने को संदर्भित करता है, जिसे गुणन ऑपरेशन माना जाता है।
- अंकगणितीय संचालन: यह बिट जोड़ और घटाव को संदर्भित करता है। विभाजन के लिए गुणन और घटाव के विकल्प के लिए जोड़ का उपयोग किया जा सकता है। (हालांकि गुणा और भाग कभी-कभी उपयोग किए जाते हैं, ये ऑपरेशन बनाने के लिए अधिक महंगे हैं।)
कण्ट्रोल यूनिट
एक कंट्रोल यूनिट का मुख्य कार्य सीपीयू के संचालन को नियंत्रित करना है। यह सीपीयू के अन्य भागों के बीच संचालन के समन्वय में भी मदद करता है।
नियंत्रण इकाई के कार्य निम्नानुसार हैं:
- अनुक्रमिक अनुदेश निष्पादन को नियंत्रित करता है
- निर्देशों की व्याख्या करता है
- विभिन्न कंप्यूटर क्षेत्रों के माध्यम से डेटा प्रवाह का मार्गदर्शन करता है
- प्रोसेसर टाइमिंग को नियंत्रित और नियंत्रित करता है
- अन्य कंप्यूटर उपकरणों से नियंत्रण संकेत भेजता और प्राप्त करता है
- कई कार्यों को संभालता है, जैसे कि फेचिंग, डिकोडिंग, एक्सेक्यूशन से निपटने और रिजल्ट संग्रहीत करना
नियंत्रण इकाइयों को दो तरीकों से डिज़ाइन किया गया है:
हार्ड वायर्ड कण्ट्रोल: डिजाइन एक निश्चित वास्तुकला पर आधारित है। सीयू फ्लिप-फ्लॉप, लॉजिक गेट, डिजिटल सर्किट और एनकोडर और डिकोडर सर्किट से बना है जो एक विशिष्ट और निश्चित तरीके से वायर्ड होते हैं। जब निर्देश सेट परिवर्तन की आवश्यकता होती है, तो वायरिंग और सर्किट परिवर्तन किए जाने चाहिए। यह एक रेड्यूस्ड इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर (RISC) आर्किटेक्चर में पसंद किया जाता है, जिसमें केवल कुछ ही निर्देश होते हैं।
माइक्रोप्रोग्राम कण्ट्रोल: माइक्रोप्रोग्राम एक विशेष नियंत्रण मेमोरी में संग्रहीत होते हैं और फ्लोचार्ट पर आधारित होते हैं। वे अपनी सरलता के कारण बदलने योग्य और आदर्श हैं।
मेमोरी
CPU के अंदर मौजूद मेमोरी को Register कहा जाता है। रजिस्टर बहुत तीव्र कंप्यूटर मेमोरी हैं जो कुशलतापूर्वक संचालन को निष्पादित करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, रजिस्टरों के कई अलग-अलग वर्ग हैं जो सभी कंप्यूटर मेमोरी के साथ समन्वय के साथ संचालन को कुशलतापूर्वक चलाने के लिए काम करते हैं। रजिस्टर होने का एकमात्र उद्देश्य सीपीयू द्वारा प्रसंस्करण के लिए डेटा की तेजी से पुनर्प्राप्ति है।
ये रजिस्टर निम्नानुसार वर्गीकृत किए गए हैं:
एक्युमुलेटर
एक्युमुलेटर एक अस्थायी भंडारण स्थान के रूप में कार्य करता है जो गणितीय और तार्किक गणना में एक मध्यवर्ती मूल्य रखता है। किसी ऑपरेशन के इंटरमीडिएट परिणाम उत्तरोत्तर अधिलेखित रूप से संचायक को लिखे जाते हैं।
उदाहरण के लिए, ऑपरेशन “2 + 4 + 1” में, एक्युमुलेटर का मान 2, फिर 6 (2 + 4), फिर मान 7 (6 + 1) धारण करेगा।
मेमोरी एड्रेस रजिस्टर (MAR)
यह या तो मेमोरी पते को संग्रहीत करता है जहां से डेटा सीपीयू में लाया जाएगा या उस पते पर जिसे डेटा भेजा जाएगा और संग्रहीत किया जाएगा।
इसका अर्थ है कि इस रजिस्टर का उपयोग निर्देश के निष्पादन चरण के दौरान मेमोरी से डेटा और निर्देशों तक पहुंचने के लिए किया जाता है। MAR डेटा की मेमोरी लोकेशन रखता है जिसे एक्सेस करने की आवश्यकता होती है।
मेमोरी डेटा रजिस्टर (एमडीआर)
मेमोरी बफ़र रजिस्टर (एमबीआर) के रूप में भी जाना जाता है, डेटा को तत्काल एक्सेस स्टोरेज से ट्रांसफर किया जा रहा है। इसमें मेमोरी एड्रेस रजिस्टर द्वारा निर्दिष्ट निर्दिष्ट मेमोरी स्थानों की एक प्रति शामिल है।
यह एक बफर के रूप में कार्य करता है जो प्रोसेसर और मेमोरी यूनिट को ऑपरेशन में मामूली अंतर से प्रभावित हुए बिना स्वतंत्र रूप से कार्य करने की अनुमति देता है। एक डेटा आइटम अगले घड़ी चक्र में उपयोग के लिए तैयार एमडीआर के लिए कॉपी किया जाएगा जब इसे प्रोसेसर द्वारा पढ़ने या लिखने के लिए उपयोग किया जा सकता है या लिखा जाने के बाद मुख्य मेमोरी में संग्रहीत किया जा सकता है।
प्रोग्राम काउंटर (PC)
एक प्रोग्राम काउंटर में वर्तमान समय में निष्पादित किए जाने वाले निर्देश का पता होता है। जैसा कि प्रत्येक निर्देश प्राप्त होता है, पीसी अपने संग्रहीत मूल्य को 1 से बढ़ाता है। प्रत्येक निर्देश प्राप्त होने के बाद, पीसी अनुक्रम में अगले निर्देश को इंगित करता है। जब कंप्यूटर पुनरारंभ होता है या रीसेट होता है, तो पीसी सामान्य रूप से 0 पर पहुंच जाता है।
निर्देश रजिस्टर (IR)
वर्तमान निर्देश रजिस्टर (CIR) के रूप में भी जाना जाता है, वर्तमान में निष्पादित या डिकोड किए गए अनुदेश को रखता है। सरल प्रोसेसर में, निष्पादित किए जाने वाले प्रत्येक निर्देश को आईआर में लोड किया जाता है, जो इसे डिकोड किया जाता है, जबकि इसे डीकोड किया जाता है, तैयार किया जाता है, और अंततः निष्पादित किया जाता है, जो कई कदम उठा सकता है।
कुछ जटिल प्रोसेसर निर्देश रजिस्टरों की एक पाइपलाइन का उपयोग करते हैं जहां पाइपलाइन का प्रत्येक चरण डिकोडिंग, तैयारी, या निष्पादन का हिस्सा होता है और फिर इसे अगले चरण में पास करता है।
कंडीशन कोड रजिस्टर (CCR)
स्टेटस रजिस्टर (SR) के रूप में भी जाना जाता है, फ्लैग रजिस्टर (FR) एक प्रोसेसर के लिए स्टेटस फ्लैग बिट्स का एक संग्रह है। CCR में प्रोसेसर की स्थिति के बारे में जानकारी होती है। अलग-अलग बिट्स को प्रोसेसर पर निष्पादित मशीन कोड निर्देशों द्वारा स्पष्ट रूप से या स्पष्ट रूप से पढ़ा और / या लिखा जाता है। CCR एक निर्देश को पिछले निर्देश के परिणाम पर कार्रवाई करने देता है।
आमतौर पर CCR में फ्लैग को अंकगणित और बिट हेरफेर संचालन के प्रभाव के रूप में संशोधित किया जाता है।
निष्कर्ष:
इस लेख में, हमने बच्चों के लिए सीपीयू के तीन बुनियादी भागों को कवर किया है। अब आप CPU के इन तीन बुनियादी भागों के बारे में बहुत स्पष्ट हैं। हमें उम्मीद है कि आपने इस लेख से कुछ हासिल किया होगा। अगर आपको इस विषय से संबंधित कुछ पूछना है तो नीचे कमेंट बॉक्स में हमसे पूछ सकते हैं।
