कंप्यूटर की कार्यपद्धति Principles of Computing

नमस्कार प्रिय मित्रों आज हम अध्ययन करेंगे कंप्यूटर की कार्यपद्धति का विस्तार से। आपको बता दें कि इस टॉपिक से बिभिन्न्न प्रतियोगी परीक्षाओं में प्रश्न पूछे जाते हैं , हमारा आपसे अनुरोध है कि पूरी पोस्ट को पढ़ने के बाद अपने मित्रों को SHARE करना न भूलें। RAMKESHeducation Team आपकी सफलता की कामना करते हुए निरंतर प्रयासरत है। 

किसी भी कंप्यूटर को कार्य करने के लिए दो चीजों की जरूरत होती है - हार्डवेयर तथा सॉफ्टवेयर। 

कंप्यूटर की कार्यपद्धति Principles of Computing

हार्डवेयर

कंप्यूटर मशीन तथा कलपुर्जों को हार्डवेयर कहते हैं। हार्डवेयर कंप्यूटर की भौतिक संरचना है। वस्तुतः वे सभी चीजें जिन्हें हम देख तथा छू सकते हैं, हार्डवेयर के अंतर्गत आते हैं। 

जैसे - सिस्टम यूनिट, मॉनिटर, प्रिंटर, की-बोर्ड, माउस, मेमोरी डिवाइस, हार्ड डिस्क, प्रोसेसर आदि।

सॉफ्टवेयर

हार्डवेयर कोई भी कार्य स्वयं संपादित नहीं कर सकता किसी भी कार्य को संपादित करने के लिए हार्डवेयर को निर्देश दिया जाना आवश्यक है। यह कार्य सॉफ्टवेयर द्वारा किया जाता है। सॉफ्टवेयर प्रोग्राम नियमों व अनुदेशों का वह समूह है जो कंप्यूटर सिस्टम के कार्यों को नियंत्रित करता है तथा कंप्यूटर के विभिन्न हार्डवेयर के बीच समन्वय स्थापित करता है। सॉफ्टवेयर यह निर्धारित करता है, कि हार्डवेयर कब और कौन सा कार्य करेगा। सॉफ्टवेयर को हम देख व छू नहीं सकते। इस प्रकार अगर हार्डवेयर इंजन है तो सॉफ्टवेयर उसका ईंधन है।

कंप्यूटर की कार्यपद्धति Principles of Computing

कंप्यूटर की कार्य प्रणाली ( Working Principle of Computer )

कंप्यूटर की कार्य प्रणाली को मोटेतौर पर पांच भागों में बांटा जाता है जो हर प्रकार के कंप्यूटर के लिए आवश्यक है -

(I) इनपुट ( input ) - कंप्यूटर में डाटा तथा अनुदेशों को डालने का कार्य इनपुट कहलाता है। इसे इनपुट यूनिट द्वारा संपन्न किया जाता है।

(II) भंडारण ( Storage ) - डाटा तथा अनुदेशों मेमोरी यूनिट में स्टोर किया जाता है। ताकि आवश्यकता अनुसार उनका उपयोग किया जा सके। कंप्यूटर द्वारा प्रोसेसिंग के पश्चात प्राप्त अंतिरिम तथा अंतिम परिणामों को भी मेमोरी यूनिट में स्टोर किया जाता है।

(III) प्रोसेसिंग ( Processing ) - इनपुट द्वारा प्राप्त डाटा पर अनुदेशों के अनुसार अंकगणितीय व तार्किक गणनाएं ( Arithmatical and Logical Operations ) कर उसे सूचना में बदला जाता है। तथा वांछित कार्य संपन्न किए जाते हैं।

(IV) आउटपुट ( Output ) - कंप्यूटर द्वारा प्रोसेसिंग के पश्चात सूचना या परिणामों को उपयोगकर्ता के समक्ष प्रदर्शित करने का कार्य आउटपुट किया जाता है। इसे आउटपुट यूनिट द्वारा संपन्न किया जाता है।

कंट्रोल ( Control )

विभिन्न प्रक्रियाओं में प्रयुक्त उपकरणों, अनुदेशों और सूचनाओं को नियंत्रित करना और उनके बीच तालमेल स्थापित करना कंट्रोल कहलाता है।

मशीन साइकिल ( machine cycle )

कंप्यूटर द्वारा किसी छोटे से छोटे निर्देश को संपन्न करने के लिए एक प्रोसेस से गुजरना पड़ता है जिसे मशीन साइकिल कहते हैं। 

मशीन साइकिल को एक निश्चित क्रम से निष्पादित होने वाले चार चरणों में बांटा जाता है -

(1) फेच ( fetch ) - मेमोरी से आवश्यक निर्देश प्राप्त करना। 

(2) डीकोड ( decode ) - प्राप्त निर्देशों को कंप्यूटर द्वारा समझे जा सकने वाले कमांड में बदलना।

(3) एक्सेक्यूट ( Execute ) - इन कमांड्स को प्रोसेसर द्वारा एक्सेक्यूट करना।

(4) स्टोर ( Store ) - एग्जीक्यूशन के बाद प्राप्त परिणाम को मेमोरी में स्टोर करना।

इस प्रकार मशीन साइकिल किसी इंस्ट्रक्शन का एक्सेक्यूशन फेज है। कंप्यूटर में यह प्रक्रिया लगातार चलती रहती है। आधुनिक प्रोसेसर 1 सेकंड में लाखों मशीन साइकिल प्रक्रिया पूरी करते हैं।

कंप्यूटर हार्डवेयर के मुख्य भाग ( Main Components of Computer Hardware )

कंप्यूटर की आंतरिक संरचना विविध कंप्यूटरों में अलग-अलग हो सकती है, पर कार्य पद्धति के आधार पर कंप्यूटर हार्डवेयर को निम्नलिखित भागों में बांटा जा सकता है - 

(I) Input unit 

(II) Storage unit OR memory 

(III) System unit 

(IV) Motherboard 

(V) central Processing Unit ( CPU ) 

(VI) Primary and main memory 

(VII) Output unit

इनपुट डिवाइस ( input Device )

डाटा प्रोग्राम अनुदेश और अन्य निर्देशों को कंप्यूटर में डालने के लिए प्रयोग की जाने वाली विद्युत यांत्रिकी युक्ति इनपुट डिवाइस कहलाती है। इनपुट यूनिट उपयोगकर्ता से डाटा और अनुदेश प्राप्त कर उसे डाटा रूप में परिवर्तित करता है तथा प्रोसेसिंग के लिए प्रस्तुत करता है, क्योंकि कंप्यूटर केवल वायनरी संकेतों ( 0 और 1 या ऑन और ऑफ ) को समझ सकता है। अतः सभी इनपुट डिवाइस, इनपुट इंटरफ़ेस की मदद से डाटा व अनुदेशों को वायनरी संकेत में बदलते हैं।

इनपुट डिवाइस के कुछ उदाहरण है - 

की-बोर्ड, माउस, जॉयस्टिक, प्रकाशीय पेन, स्कैनर, बारकोड रीडर, माइकर, पंचकार्ड रीडर आदि। 

भण्डारण यूनिट या मेमोरी

डाटा और अनुदेशों को प्रोसेस करने से पहले मेमोरी में रखा जाता है। प्रोसेस द्वारा प्राप्त अंतरिम और अंतिम परिणामों को भी मेमोरी में रखा जाता है।

मेमोरी मुख्यतः दो भागों में बटी होती हैं - 

(I) प्राथमिक या मुख्य मेमोरी ( Primary or main Memory ) - यह कंप्यूटर सिस्टम यूनिट के अंदर स्थित इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी है। इसकी स्मृति क्षमता कम जबकि गति तीव्र होती है। इसमें अस्थाई निर्देशों और तत्कालीन परिणामों को संगठित किया जाता है। यह अस्थाई ( volatile ) मेमोरी है, जिसमें कंप्यूटर ऑफ कर देने पर सूचना भी समाप्त हो जाती है। 

डाटा तथा अनुदेशों को प्रोसेस करने से ठीक पहले प्राथमिक मेमोरी में अस्थाई रूप से रखा जाता है। अंतिरिम परिणाम तथा प्राप्त आउटपुट को प्रदर्शित करने से पहले प्राथमिक मेमोरी में स्टोर किया जाता है। 

सेमीकंडक्टर, रजिस्टर, कैश, रॉम तथा रैम प्राथमिक मेमोरी के कुछ उदाहरण हैं।

(II) द्वितीयक या सहायक मेमोरी ( Secondary or Auxiliary Memory ) - डाटा सॉफ्टवेयर तथा अंतिम परिणामों को स्थाई रूप से सहायक मेमोरी में संग्रहित किया जाता है। कंप्यूटर प्रोसेसर द्वारा डाटा प्रोसेस से पहले सहायक मेमोरी से मुख्य मेमोरी में लाया जाता है। सहायक मेमोरी में कम खर्च में विशाल डाटा स्टोर करने की क्षमता होती है। यह एक स्थाई मेमोरी है, जिसमें कंप्यूटर को बंद कर देने या विद्युत उपलब्ध न होने पर भी डाटा नष्ट नहीं होता है। 

चुंबकीय डिस्क, ऑप्टिकल डिस्क, हार्ड डिस्क, आदि सहायक मेमोरी के उदाहरण हैं। 

कैश मेमोरी ( Cache Memory )

कैश मेमोरी सीपीयू से सीधे जुड़ा होता है। अतः कैश मेमोरी से सीपीयू तक डाटा ले जाने के लिए कंप्यूटर मदरबोर्ड के सिस्टम बस का प्रयोग नहीं करना पड़ता है। अतः डाटा स्थानांतरण की गति तीव्र होती है। यह मुख्य मेमोरी और सीपीयू के बीच स्थाई रूप से हार्ड स्पीड स्टोरेज एरिया का कार्य करता है, जिससे प्रोसेसिंग क्षमता में वृद्धि होती है। 

CPU वांछित सूचना के लिए सबसे पहले कैश मेमोरी की तलाश करता है। अगर वांछित सूचना कैश मेमोरी में नहीं मिलती तो इसे ROM/RAM में खोजा जाता है। कैश मेमोरी सीपीयू तथा मुख्य मेमोरी के बीच गति-भेद को दूर करने के लिए बफर का कार्य करता है।

कैश मेमोरी अत्यधिक तीव्र होती है। पर यह अधिक महंगा भी होता है। कैश मेमोरी का एक्सेस टाइम 2-10 नेनोसेकंड तक हो सकता है।

रैम ( Random Access Memory ) 

RAM एक सेमीकंडक्टर मेमोरी चिप है। जिसे मदरबोर्ड पर बने मेमोरी पोर्ट में लगाया जाता है यह एक अस्थाई प्राथमिक मेमोरी है। इसमें डाटा का एक्सेस टाइम डाटा की भौतिक स्थिति पर निर्भर नहीं करता अतः इसकी गति तीव्र होती है। प्रोसेसिंग के दौरान डांटा और अनुदेशों को सहायक मेमोरी से लाकर Ram में स्टोर किया जाता है। सीपीयू इन्हें रैम से प्राप्त करता है तथा डाटा प्रोसेसिंग करता है। किसी अंतिरिम या अंतिम परिणाम को अस्थाई तौर पर रैम में स्टोर किया जाता है।

रॉम ( Read Only Memory )

रॉम एक सेमीकंडक्टर मेमोरी चिप है जिसे कंप्यूटर मदरबोर्ड में कंप्यूटर निर्माता कंपनी द्वारा स्थापित किया जाता है। रॉम एक स्थाई प्राथमिक मेमोरी है जिसमें संग्रहित डांटा न तो नष्ट होता है और न ही इसे बदला जा सकता है। रोम में कंप्यूटर को स्टार्ट करने के लिए आवश्यक सॉफ्टवेयर स्टोर किया जाता है।

C-MOS चिप

कंप्यूटर में कुछ सूचनाएं तथा सेटिंग लगातार परिवर्तित होती रहती हैं, पर कंप्यूटर को उन्हें अद्यतन ( Update ) करते रहना होता है। यदि किसी पर्सनल कंप्यूटर को कुछ समय या दिन के बाद ऑन किया जाए तो भी वह वर्तमान का सही समय और दिन बताता है, ऐसी सूचनाएं  C-MOS चिप मेमोरी में स्टोर की जाती है।  C-MOS चिप मेमोरी कंप्यूटर मदरबॉर्ड पर स्थापित एक सेमीकंडक्टर मेमोरी है। इसके साथ बटन के आकार का एक बैटरी लगा रहता है। जिसके कारण कंप्यूटर ऑफ होने पर भी  C-MOS मेमोरी काम करते रहता है। 

सिस्टम यूनिट ( System unit )

किसी पर्सनल कंप्यूटर का सिस्टम यूनिट उसका मुख्य हार्डवेयर होता है। सिस्टम यूनिट टिन या प्लास्टिक का बना एक बॉक्स होता है। जिसमें इलेक्ट्रॉनिक कंपोनेंट होते हैं। इनपुट और आउटपुट डिवाइस के अतिरिक्त कंप्यूटर के सभी हार्डवेयर सिस्टम यूनिट में स्थित होते हैं। सिस्टम यूनिट में मुख्यतः पावर सप्लाई यूनिट, मदरबोर्ड, सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट या माइक्रोप्रोसेसर, मुख्य मेमोरी तथा कई पोर्ट होते हैं। 

मदरबोर्ड ( Motherboard )

मदर बोर्ड किसी कंप्यूटर का मुख्य सर्किट बोर्ड है। संपूर्ण कंप्यूटर मदरबोर्ड के इर्द-गिर्द घूमता है। मदरबोर्ड पर सीपीयू , रॉम चिप, रैम चिप तथा मेमोरी आदि उपकरण लगे होते हैं।

CPU ( Central Processing Unit or Microprocessor )

सेंट्रल प्रॉसेसिंग यूनिट जिसे संक्षेप में सीपीयू कहते हैं। कंप्यूटर का सबसे महत्वपूर्ण हार्डवेयर डिवाइस है। सीपीयू को कंप्यूटर का ह्रदय तथा मस्तिष्क भी कहा जाता है। यह कंप्यूटर के सभी कार्यों को नियंत्रित व निर्देशित तथा समन्वित करता है। सीपीयू डाटा को निर्देशानुसार प्रोसेस कर अर्थपूर्ण सूचना में बदलता है तथा इनपुट का आउटपुट में रूपांतरण करता है। सीपीयू कंप्यूटर के सिस्टम यूनिट में स्थित एक हार्डवेयर डिवाइस है। वास्तव में एक इंटीग्रेटेड सर्किट चिप है जिसे माइक्रो प्रोसेसर भी कहा जाता है। किसी एक माइक्रो प्रोसेसर में करोड़ों इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बने होते हैं। प्रोसेसर कंप्यूटर के मदरबोर्ड पर लगाया जाता है। सीपीयू प्रोग्राम के आधार पर कार्य करता है। प्रोसेसिंग से पहले डाटा व निर्देशों को सीपीयू में बने रजिस्टर में अस्थाई तौर पर स्टोर किया जाता है।

कंट्रोल यूनिट ( Control unit )

सीपीयू का कंट्रोल यूनिट कंप्यूटर के सभी कार्यों पर नियंत्रण रखता है तथा सॉफ्टवेयर, हार्डवेयर के बीच समन्वय स्थापित करता है। कंट्रोल यूनिट में सीपीयू द्वारा संपन्न की जा सकने वाले कार्यों की सूची होती है जिसे इंस्ट्रक्शन सेट कहते हैं। कंट्रोल यूनिट को कंप्यूटर का नाड़ी तंत्र ( नर्वस सिस्टम ) भी कहा जाता है।

कण्ट्रोल यूनिट के कार्य :

(1) इनपुट और आउटपुट डिवाइस तथा अन्य हार्डवेयर को नियंत्रित करता है। 
(2) अर्थमैटिक लॉजिक यूनिट के कार्यों को नियंत्रित करता है। 
(3) मुख्य मेमोरी से डाटा लाना तथा उसे तत्कालिक रुप से स्टोर करना। 
(4) निर्देशों को पढ़ना और उन्हें कार्यान्वित करने के आदेश देना। 
(5) हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के बीच समन्वय स्थापित करना। 

ALU ( अर्थमैटिक लॉजिक यूनिट )

अर्थमैटिक लॉजिक यूनिट सीपीयू का एक भाग है। डाटा प्रोसेसिंग का वास्तविक काम अर्थमेटिक लॉजिक यूनिट द्वारा ही किया जाता है। यह डाटा पर कंट्रोल यूनिट से प्राप्त निर्देशों के अनुसार सभी प्रकार की गणितीय तथा तार्किक कार्यवाईया करता है।

बायोस ( BIOS - Basic Input Output System )

BIOS एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम है। इसे मदरबोर्ड निर्माता कंपनी द्वारा स्थाई ROM मेमोरी चिप में स्टोर कर कंप्यूटर मदरबोर्ड पर स्थापित कर दिया जाता है।

जब कंप्यूटर ऑन किया जाता है तो सबसे पहले BIOS सॉफ्टवेयर चलता है। BIOS कंप्यूटर से जुड़े हार्डवेयर की जांच करता जिससे पावर ऑन सेल्फ टेस्ट कहा जाता है। BIOS में स्थित बूटस्ट्रैप लोडर प्रोग्राम ऑपरेटर सिस्टम सॉफ्टवेयर की जांच करके मेमोरी में डालने का आदेश देता है।

कंप्यूटर ऑन होते समय डिलीट बटन दबाने पर BIOS सेटअप खुलता है। जहां दिए गए विकल्पों के अनुसार BIOS में परिवर्तन कर सकते हैं।

आउटपुट डिवाइस ( Output Device )

आउटपुट डिवाइस कंप्यूटर द्वारा प्रोसेसिंग के पश्चात प्राप्त अंतिरिम तथा अंतिम परिणामों को उपयोगकर्ता तक पहुंचाने के लिए प्रयुक्त एक युक्ति है। यह कंप्यूटर को उपयोगकर्ता के साथ जोड़ता है तथा प्रोसेसर द्वारा प्राप्त परिणामों को उपयोगकर्ता के समझने योग्य स्वरूप में प्रदर्शित करता है क्योंकि प्रोसेसर से प्राप्त परिणाम बायनरी संकेतों ( 0 या 1 ) में होते हैं। अतः इन्हें आउटपुट इंटरफ़ेस द्वारा सामान्य संकेतों में परिवर्तित किया जाता है।

आउटपुट डिवाइस के कार्य निम्न हैं :

(1) सीपीयू से परिणाम प्राप्त करना। 
(2) प्राप्त परिणामों को मानव द्वारा समझी जा सकने वाले संकेतों में बदलना। 
(3) परिणाम के परिवर्तित संकेतों को उपयोगकर्ता तक पहुंचाना।

(4) आउटपुट डिवाइस के कुछ उदाहरण है - 

(5) मॉनिटर, प्रिंटर, प्लॉटर, स्पीकर, स्क्रीन इमेज प्रोजेक्टर, कार्ड रीडर, आदि।

कंप्यूटर की कार्यपद्धति Principles of Computing

बिभिन प्रतियोगी परीक्षाओं में पूछे गए प्रश्न

o कंप्यूटर का हार्ड डिस्क है - एक हार्डवेयर ( PNB clk 2010 )

o कंप्यूटर के किस भाग को छुआ और महसूस किया जा सकता है - हार्डवेयर ( Bank 2015,18 )

o प्रिंटर और मॉनिटर जैसे पेरिफेरल डिवाइस है - हार्डवेयर कंप्यूटर का प्रोसेसर और रैम उदाहरण है - हार्डवेयर का ( SSC CGL 2015 )

o कंप्यूटर के चार प्रमुख कार्यों का सही क्रम है - इनपुट>प्रोसेस>आउटपुट>स्टोरेज ( MPPSC 2012,2014 )

o कंप्यूटर किसी प्रोग्राम को इस क्रम में निष्पादित करता है - Fetch,  डिकोड,  एग्जीक्यूट ( IBPS Clk 2012,13 )

o कमांड्स को ले जाने की प्रक्रिया है - फेचिंग ( PSC 2017 )

o कंप्यूटर में जाने वाले डाटा को कहते हैं - इनपुट ( SSC Steno 2015 )

o कंप्यूटर द्वारा दिया गया परिणाम है - आउटपुट ( MPPSC pre 2019 )

o जब कंप्यूटर मशीन के इंटरेक्शंस को एग्जीक्यूट करता है तो इंट्रक्शन फेच के बाद एग्जीक्यूशन फेच को कहते हैं - मशीन साइकिल ( RBI 2015 , MPPSC 2014 )

o यह मेमोरी और सीपीयू के बीच स्थाई रूप से हार्ड स्पीड स्टोरेज एरिया का कार्य करता है जिससे प्रोसेसिंग क्षमता में वृद्धि होती है - कैश मेमोरी ( RBI 2015 )

o गिगो का संबंध है - त्रुटि रहित कार्य से ( IBPS Clk 2018 )

o सिस्टम यूनिट का एक भाग है - सीपीयू ( MP police 2017 )

o कंप्यूटर का मुख्य सिस्टम बोर्ड कहलाता है - मदरबोर्ड ( UPSC 2016 )

o मदरबोर्ड पर सीपीयू तथा मदरबोर्ड पर लगे दूसरे पुर्जें को जोड़ता है - सिस्टम बस ( SSC gl 2010 )

o एक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस जो इंटीग्रेटेड सर्किट चिप से बना होता है तथा डाटा को इंफॉर्मेशन में बदलता है कहलाता है - प्रोसेसर ( NICL 2015 )

o कंप्यूटर का सबसे महत्वपूर्ण भाग है - सीपीयू ( MPPSC 2019 )

o सीपीयू का पूरा रूप है - सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट ( SSC Steno 2016 )

o यह एक हार्डवेयर डिवाइस है इसे कंप्यूटर का हृदय व मस्तिष्क कहा जाता है - सीपीयू ( MP police 2017 )

o सीपीयू के लिए दूसरा शब्द है - माइक्रो प्रोसेसर ( PSC 2016 )

o कंप्यूटर का वह भाग जो गणित संबंधी गणना करता है तथा लॉजिकल निर्णय लेता है - अर्थमैटिक लॉजिक यूनिट ( IAS 2014 )

o सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट या सीपीयू उदाहरण है - हार्डवेयर का ( SSC cgl 2018 )