विषय 1.1: आर्थिक सूचना विज्ञान के सैद्धांतिक आधार

विषय 1.2: सूचना प्रसंस्करण के तकनीकी साधन

विषय 1.3: सिस्टम सॉफ्टवेयर

विषय 1.4: सेवा सॉफ्टवेयर और एल्गोरिदम की मूल बातें

आर्थिक सूचना विज्ञान का परिचय

1.2। सूचना प्रसंस्करण के तकनीकी साधन

१.२.२। कंप्यूटर आर्किटेक्चर

कंप्यूटर की वास्तुकला में एक संरचना शामिल है जो एक पीसी की संरचना, और सॉफ्टवेयर और गणितीय समर्थन को दर्शाती है। कंप्यूटर की संरचना तत्वों और उनके बीच कनेक्शन का एक समूह है। सभी आधुनिक कंप्यूटरों के निर्माण का मूल सिद्धांत सॉफ्टवेयर नियंत्रण है।

कंप्यूटर वास्तुकला के सिद्धांत की नींव जॉन वॉन न्यूमैन द्वारा रखी गई थी। इन सिद्धांतों के संयोजन ने शास्त्रीय (वॉन न्यूमैन) कंप्यूटर वास्तुकला को जन्म दिया।

वॉन न्यूमैन ने न केवल एक कंप्यूटर के तार्किक उपकरण के बुनियादी सिद्धांतों को आगे रखा, बल्कि इसकी संरचना भी प्रस्तावित की, चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्र: एक।

वॉन न्यूमैन के पद:

1. एक कंप्यूटर में कई मुख्य उपकरण (अंकगणितीय तर्क इकाई, नियंत्रण इकाई, मेमोरी, बाहरी मेमोरी, इनपुट और आउटपुट डिवाइस) होते हैं।
2. अंकगणित तर्क इकाई - स्मृति में संग्रहीत जानकारी को संसाधित करने के लिए आवश्यक तार्किक और अंकगणितीय संचालन करता है।
3. नियंत्रण उपकरण - सभी कंप्यूटर उपकरणों का नियंत्रण और निगरानी प्रदान करता है (नियंत्रण संकेत बिंदीदार तीरों द्वारा इंगित किया जाता है)।
4. स्टोरेज डिवाइस में संग्रहीत डेटा बाइनरी फॉर्म में है।
5. कंप्यूटर और डेटा के संचालन को नियंत्रित करने वाले प्रोग्राम को एक ही स्टोरेज डिवाइस में संग्रहीत किया जाता है।
6. जानकारी के इनपुट और आउटपुट के लिए, इनपुट और आउटपुट डिवाइस का उपयोग किया जाता है।

सबसे महत्वपूर्ण सिद्धांतों में से एक - संग्रहीत कार्यक्रम सिद्धांत - की आवश्यकता है कि कार्यक्रम को मशीन की स्मृति में उसी तरह संग्रहीत किया जाए जैसे कि प्रारंभिक जानकारी इसमें डाली गई है।

आधुनिक कंप्यूटर में अंकगणितीय तर्क इकाई और नियंत्रण इकाई एक कंप्यूटर प्रोसेसर बनाती है। एक प्रोसेसर जो एक या अधिक बड़े एकीकृत परिपथों से बना होता है, उसे माइक्रोप्रोसेसर या माइक्रोप्रोसेसर किट कहा जाता है।

एक प्रोसेसर कंप्यूटर का एक कार्यात्मक हिस्सा है जो डेटा को संसाधित करने और अन्य इकाइयों के संचालन को नियंत्रित करने के लिए बुनियादी संचालन करता है। प्रोसेसर स्मृति से आने वाली जानकारी का एक कनवर्टर है और बाहरी उपकरण.

मेमोरी डिवाइस प्रारंभिक और मध्यवर्ती डेटा, गणना परिणाम और कार्यक्रमों का भंडारण प्रदान करते हैं। इनमें शामिल हैं: रैंडम एक्सेस मेमोरी (RAM), सुपर-ऑपरेटिव RAM), रीड-ओनली (ROM) और एक्सटर्नल (OVC) स्टोरेज डिवाइस।

ऑपरेशनल मेमोरी उन सूचनाओं को संग्रहीत करती है जिनके साथ कंप्यूटर सीधे दिए गए समय (निवासी भाग) पर काम करता है ऑपरेटिंग सिस्टम, आवेदन कार्यक्रम, संसाधित किया जा रहा डेटा)। RAM में प्रोसेसर द्वारा उपयोग किया जाने वाला डेटा सबसे अधिक होता है। केवल रैम और रैम में संग्रहीत जानकारी सीधे प्रोसेसर के लिए उपलब्ध है।

बाह्य संग्रहण उपकरण (जैसे चुंबकीय डिस्क) एचडीडी या हार्ड ड्राइव) रैम की तुलना में बहुत बड़ी क्षमता के साथ, लेकिन काफी धीमी पहुंच के साथ, बड़ी मात्रा में सूचना के भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, ऑपरेटिंग सिस्टम (ओएस) हार्ड डिस्क पर संग्रहीत होता है, लेकिन जब कंप्यूटर शुरू होता है, तो ओएस का निवासी हिस्सा रैम में लोड होता है और पीसी समाप्त होने तक वहां रहता है।

ROM (केवल मेमोरी पढ़ें) और EPROM (केवल मेमोरी पढ़ें) को स्थायी रूप से जानकारी संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो इसके निर्माण के दौरान वहां लिखा गया है, उदाहरण के लिए, BIOS के लिए एक PROM।

उदाहरण के लिए, एक कीबोर्ड इनपुट डिवाइस के रूप में कार्य करता है। आउटपुट डिवाइस के रूप में - डिस्प्ले, प्रिंटर इत्यादि।

वॉन न्यूमैन योजना के अनुसार बनाए गए कंप्यूटर में, कमांड को क्रमिक रूप से मेमोरी से पढ़ा जाता है और निष्पादित किया जाता है। अगले मेमोरी सेल का नंबर (पता) जिसमें से अगला प्रोग्राम कमांड निकाला जाएगा, एक विशेष डिवाइस द्वारा इंगित किया जाता है - कंट्रोल डिवाइस में कमांड काउंटर।

कंप्यूटिंग के विकास के साथ और सॉफ्टवेयर उपकरण किसी भी कंप्यूटर को एक कंप्यूटिंग सिस्टम के रूप में माना जाने लगा, जो दो वैचारिक रूप से संयुक्त भागों का एक संयोजन है: हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर... "कंप्यूटर आर्किटेक्चर" की अवधारणा दिखाई दी, जो एक कंप्यूटिंग सिस्टम की कार्यक्षमता से जुड़ी है, जिसे उपयोगकर्ता को अपनी समस्याओं को सुलझाने में सिस्टम के प्रभावी उपयोग के लिए जानना चाहिए।

कंप्यूटर आर्किटेक्चर एक मॉडल है जो कंप्यूटर के मुख्य भागों के कंप्यूटिंग सिस्टम, संरचना, आदेश और इंटरैक्शन के आयोजन के सिद्धांतों को स्थापित करता है, कार्यक्षमता, उपयोग में आसानी, लागत, विश्वसनीयता।

किसी भी कंप्यूटर, जिसमें पीसी भी शामिल है, के पास अपने कार्य करने के लिए कार्यात्मक ब्लॉक का न्यूनतम सेट होना चाहिए। यह अंकगणित और तार्किक संचालन करने के लिए एक ब्लॉक है; भंडारण सूचना (मेमोरी) या स्टोरेज डिवाइस के लिए ब्लॉक; आरंभिक डेटा इनपुट करने और आउटपुट परिणाम के लिए डिवाइस। चूंकि इन सभी उपकरणों को एक साथ आवश्यक क्रियाएं करनी चाहिए, उन्हें नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसलिए, किसी भी कंप्यूटर की संरचना में, एक नियंत्रण उपकरण होना भी आवश्यक है।

उपरोक्त सभी ब्लॉक, इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि मेमोरी डिवाइस (आंतरिक और बाहरी) में दो स्तरों को आवंटित किया जाता है, पूरी तरह से एक कंप्यूटर की शास्त्रीय वोनोन्मैन संरचना की संरचना के अनुरूप है, जो आधे से अधिक के लिए कंप्यूटर का आधार रहा है एक सदी (चित्र। 4.1)।

चित्र: 4.1।

बोल्ड तीर - सूचना हस्तांतरण; पतले तीर - नियंत्रण संकेतों का संचरण; ALU - अंकगणितीय और तार्किक संचालन करने के लिए ब्लॉक; ZU - भंडारण उपकरण; संयोजक - नियंत्रण उपकरण; यूवीव - सूचना इनपुट डिवाइस; काश - सूचना आउटपुट डिवाइस

कंप्यूटर संरचना कंप्यूटर के कार्यात्मक तत्वों का एक सेट और उनके बीच संबंध स्थापित करने की एक विधि को परिभाषित करता है। आधुनिक कंप्यूटरों में, अंकगणितीय और तार्किक संचालन करने के लिए एक उपकरण और एक नियंत्रण उपकरण को एक केंद्रीय प्रोसेसर में जोड़ा जाता है। पहली पीढ़ी के कंप्यूटरों में उपलब्ध इनपुट-आउटपुट उपकरणों के सीमित सेट के बजाय, आधुनिक मशीनों में उपकरणों का एक बड़ा शस्त्रागार है (चुंबकीय, ऑप्टिकल और मैग्नेटो-ऑप्टिकल डिस्क, स्कैनर, कीबोर्ड, माउस, जॉयस्टिक, प्रिंटर, प्लॉटर पर विभिन्न ड्राइव) , प्लॉटर्स)। भंडारण पदानुक्रम का प्रतिनिधित्व और भी अधिक स्तरों द्वारा किया जाता है।

हार्डवेयर (हार्डवेयर ) - तकनीकी संचालन का एक सेट जिसका उपयोग कंप्यूटर संचालन की प्रक्रिया और एक दूसरे के साथ बातचीत करने में किया जाता है।

संरचनात्मक रूप से, एक पीसी सहित एक आधुनिक कंप्यूटर के हार्डवेयर में दो मुख्य भाग होते हैं: केंद्रीय और परिधीय। केंद्रीय भाग में आमतौर पर केंद्रीय प्रोसेसर और मुख्य मेमोरी शामिल होती है, क्योंकि यह उनके आधार पर है कि कार्यक्रम नियंत्रण के सिद्धांत को लागू किया गया है।

सी पी यू इस प्रक्रिया के डेटा प्रोसेसिंग प्रक्रियाओं और सॉफ्टवेयर नियंत्रण का निष्पादन प्रदान करता है। इसमें एक अंकगणित तर्क इकाई, एक नियंत्रण इकाई और अपने स्वयं के भंडारण उपकरण (रजिस्टर, कैश मेमोरी) शामिल हैं।

अंकगणितीय तर्क इकाई (ALU) - प्रोसेसर का एक हिस्सा जो डेटा रूपांतरण प्रक्रिया प्रदान करता है।

नियंत्रण उपकरण (यूयू) - प्रोसेसर का एक हिस्सा जो डेटा प्रोसेसिंग प्रक्रिया पर नियंत्रण प्रदान करता है।

UU मुख्य मेमोरी से कमांड का चयन करता है, कमांड टाइप की व्याख्या करता है और आवश्यक ALU सर्किट को शुरू करता है।

प्रोसेसर मेमोरी - डेटा भंडारण प्रदान करने वाले उपकरण।

मुख्य स्मृति कंप्यूटर में परिचालन और स्थायी मेमोरी शामिल है।

RAM - एक उपकरण जो प्रोग्राम निष्पादन के दौरान आदेशों और डेटा का अस्थायी भंडारण प्रदान करता है।

लगातार याददाश्त - एक उपकरण जो कंप्यूटर के संचालन के लिए स्थायी भंडारण और सूचना को पढ़ने की क्षमता प्रदान करता है।

मुख्य मेमोरी और प्रोसेसर स्टोरेज डिवाइस हैं अंदर का भंडारण उपकरणों। वे सीधे प्रोसेसर के साथ बातचीत करते हैं, उच्च गति और अपेक्षाकृत छोटी क्षमता रखते हैं।

अन्य सभी कंप्यूटर उपकरण परिधीय भाग के हैं और कहलाते हैं बाहरी या परिधीय। बाहरी उपकरणों को I / O उपकरणों और बाहरी भंडारण उपकरणों में वर्गीकृत किया गया है।

इनपुट-आउटपुट डिवाइस केंद्रीय कंप्यूटर उपकरणों से प्रारंभिक डेटा और परिणामों के आउटपुट प्रदान करते हैं।

बाहरी भंडारण उपकरणों (वीसीयू) की एक बड़ी क्षमता और अपेक्षाकृत कम गति है। इनमें चुंबकीय डिस्क ड्राइव (LMD), चुंबकीय टेप ड्राइव (LMD), ऑप्टिकल डिस्क ड्राइव (POD), फ्लैश ड्राइव शामिल हैं।

एक कंप्यूटर का उपयोग इकाइयों से कई सौ बाहरी उपकरणों के लिए किया जा सकता है। इन उपकरणों की संरचना, एक नियम के रूप में, परिवर्तनशील है और एक विशिष्ट कंप्यूटर पर हल किए गए कार्यों की संरचना से निर्धारित होती है। इसलिए, यह कहने के लिए प्रथागत है कंप्यूटर कॉन्फ़िगरेशन के बारे में , इस शब्द की समझ, इसकी विशेषताओं की विशिष्ट संरचना को ध्यान में रखते हुए, उनकी विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए।

यह स्वीकार किया जाता है कि परिधीय उपकरणों से पीसी कोर में सूचना के हस्तांतरण को कहा जाता है एक इनपुट ऑपरेशन। पीसी कोर से परिधीय उपकरणों के लिए सूचना के हस्तांतरण को कहा जाता है एक आउटपुट ऑपरेशन।

कभी-कभी परिधीय उपकरणों को सिस्टम परिधीय में विभाजित किया जाता है, जिसके बिना कंप्यूटर पूरी तरह से कार्य नहीं कर सकता है, और अतिरिक्त। सिस्टम बाह्य उपकरणों में कीबोर्ड, मॉनिटर, हार्ड डिस्क ड्राइव, प्रिंटर शामिल हैं। सूचना के इनपुट और आउटपुट के लिए विभिन्न प्रकार के उपकरण, बाहरी वातावरण के साथ संचार के लिए उपकरण, मल्टीमीडिया जानकारी के प्रसंस्करण के लिए।

उच्च प्रदर्शन वाले कंप्यूटरों की संरचना में शामिल हैं इनपुट-आउटपुट चैनल - केंद्रीय प्रोसेसर के बीच डेटा विनिमय प्रदान करने वाले उपकरणों का एक सेट, ram और इनपुट-आउटपुट डिवाइस।

चैनल केंद्रीय प्रोसेसर के समानांतर काम कर सकते हैं। उनका मुख्य उद्देश्य केंद्रीय प्रोसेसर से बाहरी उपकरणों के साथ डेटा के आदान-प्रदान के प्रबंधन के लिए कुछ कार्य करना है।

कंप्यूटर का उपयोग करने की दक्षता न केवल उसके उपकरणों की संरचना और विशेषताओं से निर्धारित होती है, बल्कि उनके संगठित होने के तरीके से भी। एक साथ काम करना... कंप्यूटर घटकों के कनेक्शन का उपयोग किया जाता है इंटरफेस - उपकरणों के बीच सूचना के आदान-प्रदान के लिए मानकीकृत हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर का एक सेट। इंटरफेस का निर्माण डेटा कोडिंग के एकीकृत तरीकों के उपयोग, कनेक्टिंग तत्वों के मानकीकरण पर आधारित है। मानक इंटरफेस की उपस्थिति उनके उपकरणों की परवाह किए बिना, उपकरणों के बीच सूचना के हस्तांतरण को एकजुट करना संभव बनाती है।

कंप्यूटर के विभिन्न वर्गों के लिए विभिन्न संरचनाओं का उपयोग किया जाता है। उच्च-प्रदर्शन वाले कंप्यूटरों में, कई स्तरों के इंटरफेस और इनपुट-आउटपुट चैनलों के साथ एक पदानुक्रमित संरचना आमतौर पर उपयोग की जाती है। एक पीसी अक्सर एक सिस्टम बस के साथ एक संरचना का उपयोग करता है जिसे कहा जाता है सिस्टम बस, जो डेटा ट्रांसमिशन, डेटा एड्रेस और कंट्रोल सिग्नल (चित्र। 4.2) प्रदान करने वाले कार्यात्मक रूप से जुड़े तारों की एक प्रणाली है।

डेटा ट्रांसमिशन के लिए बनाई गई सिस्टम बस में तारों की संख्या को कहा जाता है बस की चौड़ाई। बस चौड़ाई एक ही समय में बस में प्रेषित बिट्स की संख्या निर्धारित करती है। पते को स्थानांतरित करने के लिए तारों की संख्या निर्धारित करती है कि कितनी रैम को संबोधित किया जा सकता है।

हार्डवेयर मंच - तकनीकी का एक सेट का मतलब है कि विशिष्ट कार्यक्रमों के कामकाज के लिए पर्यावरण का निर्धारण करना। हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म का आधार सिस्टम (माँ) बोर्ड और प्रयुक्त प्रोसेसर के प्रकार का संयोजन है।

चित्र: 4.2।

सीपीयू - सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट; रैम - यादृच्छिक अभिगम स्मृति; रॉम - रीड-ओनली मेमोरी; नियंत्रक - एक परिधीय उपकरण को नियंत्रित करने वाला उपकरण

• अमेरिकी वैज्ञानिक जे। वॉन न्यूमैन (1903-1957) के नाम से, जिन्होंने 1946 में बुनियादी उपकरणों की संरचना और कंप्यूटर के संचालन के सिद्धांतों की पुष्टि की।

इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर (कंप्यूटर), या, जैसा कि वे अब अधिक बार कहा जाता है, कंप्यूटर, सबसे अद्भुत मानव कृतियों में से एक हैं। एक संकीर्ण अर्थ में, कंप्यूटर ऐसे उपकरण हैं जो विभिन्न प्रकार की गणना करते हैं या इस प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाते हैं। ऐसे उद्देश्यों की सेवा करने वाले सबसे सरल उपकरण प्राचीन काल में, कई सहस्राब्दी पहले दिखाई दिए थे। जैसे-जैसे मानव सभ्यता विकसित हुई, वे धीरे-धीरे विकसित होते गए, निरंतर सुधार करते गए। हालांकि, हमारी सदी के 40 के दशक में केवल आधुनिक वास्तुकला और आधुनिक तर्क के साथ कंप्यूटर के निर्माण की शुरुआत थी। यह इन वर्षों में है जो सही रूप से आधुनिक (स्वाभाविक रूप से, इलेक्ट्रॉनिक) कंप्यूटरों के जन्म का समय माना जा सकता है।

एक कंप्यूटर के लिए दोनों प्रभावी और बहुमुखी होने के लिए, इसमें निम्न संरचनाएं शामिल होनी चाहिए: एक केंद्रीय अंकगणितीय-तार्किक इकाई (ALU), एक केंद्रीय नियंत्रण इकाई (CU), "संचालन", एक भंडारण उपकरण, या मेमोरी, साथ ही साथ। इनपुट-आउटपुट डिवाइस ...

वॉन न्यूमैन ने कहा कि इस प्रणाली को द्विआधारी संख्याओं के साथ काम करना चाहिए, इलेक्ट्रॉनिक होना चाहिए, यांत्रिक नहीं, और क्रमिक रूप से एक के बाद एक कार्य करना चाहिए।

वॉन न्यूमैन द्वारा गठित सिद्धांतों को आम तौर पर स्वीकार किया गया और पहली पीढ़ी और बाद में मिनी- और माइक्रो कंप्यूटर दोनों मेनफ्रेम कंप्यूटरों की नींव रखी गई। और यद्यपि हाल के वर्षों में शास्त्रीय लोगों से भिन्न सिद्धांतों पर निर्मित कंप्यूटरों की सक्रिय खोज हुई है, अधिकांश कंप्यूटरों का निर्माण न्यूमैन द्वारा परिभाषित सिद्धांतों के अनुसार किया गया है।

कंप्यूटर वास्तुकला और संरचना

कंप्यूटर उपकरणों पर विचार करते समय, यह उनकी वास्तुकला और संरचना के बीच अंतर करने के लिए प्रथागत है। कंप्यूटर आर्किटेक्चर इसका विवरण कुछ सामान्य स्तर पर कहा जाता है, जिसमें उपयोगकर्ता प्रोग्रामिंग क्षमताओं, कमांड सिस्टम, एड्रेसिंग सिस्टम, मेमोरी संगठन आदि का विवरण शामिल है। आर्किटेक्चर ऑपरेशन के सिद्धांतों, सूचना लिंक और कंप्यूटर के मुख्य तार्किक नोड्स के इंटरकनेक्शन को परिभाषित करता है: प्रोसेसर, रैम, बाहरी भंडारण और परिधीय उपकरण। सामान्य वास्तुकला विभिन्न कंप्यूटर उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से उनकी संगतता सुनिश्चित करता है। कंप्यूटर संरचना इसके कार्यात्मक तत्वों और उनके बीच संबंध का एक सेट है। तत्व विभिन्न प्रकार के उपकरण हो सकते हैं - कंप्यूटर के मुख्य तार्किक नोड से सरलतम सर्किट तक। कंप्यूटर की संरचना को रेखीय रूप से संरचनात्मक आरेखों के रूप में दर्शाया जाता है, जिसकी मदद से किसी भी स्तर पर कंप्यूटर का वर्णन करना संभव है। निम्नलिखित वास्तु समाधान सबसे आम हैं। शास्त्रीय वास्तुकला (वॉन न्यूमन आर्किटेक्चर) - एक अंकगणितीय तर्क इकाई (ALU), जिसके माध्यम से डेटा स्ट्रीम गुजरती है, और एक नियंत्रण इकाई (CU), जिसके माध्यम से कमांड स्ट्रीम गुजरती है - प्रोग्राम। यह सिंगल प्रोसेसर कंप्यूटर है। इस प्रकार की वास्तुकला में एक सामान्य बस के साथ एक व्यक्तिगत कंप्यूटर की वास्तुकला शामिल है। सभी कार्यात्मक ब्लॉक यहां एक सामान्य बस से जुड़े हुए हैं, जिसे सिस्टम बस भी कहा जाता है। शारीरिक रूप से रीढ़ इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को जोड़ने के लिए सॉकेट के साथ एक बहु-तार लाइन है। ट्रंक तारों के संग्रह में विभाजित है अलग समूह: पता बस, डेटा बस और नियंत्रण बस। परिधीय ( प्रिंटर, आदि) विशेष नियंत्रक - परिधीय उपकरण नियंत्रण उपकरणों के माध्यम से कंप्यूटर हार्डवेयर से जुड़े होते हैं। नियंत्रक - एक उपकरण जो परिधीय उपकरणों या संचार चैनलों को केंद्रीय प्रोसेसर से जोड़ता है, इस उपकरण के संचालन के प्रत्यक्ष नियंत्रण से प्रोसेसर को मुक्त करता है। मल्टीप्रोसेसर आर्किटेक्चर ... कंप्यूटर में कई प्रोसेसर होने का मतलब है कि कई डेटा स्ट्रीम और कई इंस्ट्रक्शन स्ट्रीम को समानांतर में व्यवस्थित किया जा सकता है। इस प्रकार, एक कार्य के कई टुकड़ों को समानांतर में निष्पादित किया जा सकता है। आम रैम और कई प्रोसेसर के साथ ऐसी मशीन की संरचना चित्र में दिखाई गई है। मल्टीप्रोसेसर कंप्यूटर आर्किटेक्चर मल्टी-मशीन कंप्यूटिंग प्रणाली ... यहां कंप्यूटिंग प्रणाली में शामिल कई प्रोसेसर में एक आम रैम नहीं है, लेकिन प्रत्येक का अपना (स्थानीय) एक है। मल्टी-मशीन सिस्टम के प्रत्येक कंप्यूटर में एक शास्त्रीय वास्तुकला होती है, और इस तरह के सिस्टम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, इस तरह के एक कंप्यूटिंग सिस्टम का उपयोग करने का प्रभाव केवल तभी प्राप्त किया जा सकता है समस्याओं को सुलझा रहाइसकी एक बहुत ही विशेष संरचना है: इसे सिस्टम में कंप्यूटर के रूप में कई शिथिल युग्मित उप-प्रकारों में विभाजित किया जाना चाहिए। सिंगल-प्रोसेसर वाले से अधिक मल्टीप्रोसेसर और मल्टी-मशीन कंप्यूटिंग सिस्टम का गति लाभ स्पष्ट है। समानांतर प्रोसेसर वास्तुकला ... यहाँ कई ALU एक CU के नियंत्रण में संचालित होते हैं। इसका मतलब है कि बहुत सारे डेटा को एक प्रोग्राम द्वारा संसाधित किया जा सकता है - अर्थात, निर्देशों की एक धारा। ऐसी वास्तुकला का उच्च प्रदर्शन केवल उन कार्यों पर प्राप्त किया जा सकता है जिसमें एक ही कम्प्यूटेशनल संचालन एक साथ एक ही प्रकार के विभिन्न डेटासेट पर किए जाते हैं। ऐसे कंप्यूटरों की संरचना चित्र में दिखाई गई है। समानांतर प्रोसेसर वास्तुकला आधुनिक मशीनों में अक्सर विभिन्न प्रकार के वास्तु समाधानों के तत्व होते हैं। ऐसे वास्तुशिल्प समाधान भी हैं जो ऊपर चर्चा किए गए लोगों से मौलिक रूप से भिन्न हैं। आधुनिक निजी कंप्यूटर कई मुख्य संरचनात्मक घटक शामिल हैं: सिस्टम इकाई; निगरानी; कीबोर्ड; जोड़तोड़ करनेवाला। सिस्टम इकाई सिस्टम यूनिट कंप्यूटर की सबसे महत्वपूर्ण इकाई है। अन्य सभी ब्लॉक, जिन्हें बाहरी या परिधीय उपकरण कहा जाता है, इससे जुड़े हुए हैं। सिस्टम यूनिट में कंप्यूटर के मुख्य इलेक्ट्रॉनिक घटक होते हैं। पीसी वीएलएसआई (बहुत बड़े एकीकृत सर्किट) के आधार पर बनाया गया है, और उनमें से लगभग सभी सिस्टम यूनिट के अंदर स्थित हैं, विशेष बोर्डों पर (बोर्ड एक प्लास्टिक की प्लेट है जिस पर इलेक्ट्रॉनिक घटक तय किए गए हैं और परस्पर जुड़े हुए हैं - वीएलएसआई, माइक्रोक्रिटस , आदि।)। कंप्यूटर में सबसे महत्वपूर्ण बोर्ड मदरबोर्ड है। इसमें बाह्य उपकरणों के नियंत्रक बोर्डों को जोड़ने के लिए केंद्रीय प्रोसेसर, कोप्रोसेसर, रैंडम एक्सेस मेमोरी - रैम और कनेक्टर शामिल हैं। सिस्टम यूनिट में शामिल हैं: बिजली की आपूर्ति - एक उपकरण जो मुख्य के वैकल्पिक वोल्टेज को अलग-अलग ध्रुवता और परिमाण के एक निरंतर वोल्टेज में परिवर्तित करता है, जिसे मदरबोर्ड को बिजली देने की आवश्यकता होती है और आंतरिक उपकरण... बिजली की आपूर्ति में एक प्रशंसक होता है जो सिस्टम यूनिट को ठंडा करने के लिए हवा प्रसारित करता है। सिस्टम बोर्ड (मदरबोर्ड); रीढ़ की हड्डी (सिस्टम बस); सी पी यू; साउंड कार्ड; वीडियो कार्ड (ग्राफिक कार्ड); हार्ड डिस्क ड्राइव; फ्लॉपी डिस्क ड्राइव; ऑप्टिकल, मैग्नेटो-ऑप्टिकल और अन्य भंडारण उपकरण; ड्राइव CD-ROM, DVD-ROM; मदरबोर्ड किसी भी कंप्यूटर सिस्टम का मुख्य भाग एक मदरबोर्ड होता है जिसमें एक मुख्य प्रोसेसर और माइक्रोकिरेट्स होते हैं जो इसका समर्थन करते हैं। कार्यात्मक रूप से, एक मदरबोर्ड को विभिन्न तरीकों से वर्णित किया जा सकता है। कभी-कभी ऐसे बोर्ड में संपूर्ण कंप्यूटर सर्किट (एकल बोर्ड) होता है। एकल-बोर्ड कंप्यूटरों के विपरीत, बस-उन्मुख कंप्यूटरों में, मदरबोर्ड न्यूनतम कॉन्फ़िगरेशन योजना को लागू करता है, बाकी कार्यों को कई का उपयोग करके लागू किया जाता है अतिरिक्त बोर्ड... सभी घटक एक बस से जुड़े हुए हैं। सिस्टम बोर्ड में एक वीडियो एडॉप्टर, कुछ प्रकार की मेमोरी और अतिरिक्त उपकरणों के साथ संचार के साधन नहीं हैं। इन उपकरणों (विस्तार कार्ड) को सिस्टम बोर्ड में एक विस्तार बस से जोड़कर जोड़ा जाता है जो सिस्टम बोर्ड का हिस्सा है। पहला मदरबोर्ड आईबीएम द्वारा डिजाइन किया गया था और अगस्त 1981 (पीसी -1) में दिखाया गया था। 1983 में, एक बढ़ा हुआ सिस्टम बोर्ड (पीसी -2) वाला कंप्यूटर दिखाई दिया। विस्तार कार्ड का उपयोग किए बिना पीसी -1 अधिकतम समर्थन कर सकता है जो 64K मेमोरी था। पीसी -2 पहले से ही 256K था, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण अंतर दोनों बोर्डों की प्रोग्रामिंग था। पीसी -1 मदरबोर्ड समायोजन के बिना, सबसे शक्तिशाली विस्तार उपकरणों का समर्थन नहीं कर सकता था, जैसे कि हार्ड ड्राइव और उन्नत वीडियो एडेप्टर। मदरबोर्ड एक जटिल है विभिन्न उपकरणों एक पूरे के रूप में सिस्टम का समर्थन करना। मदरबोर्ड की आवश्यक विशेषताएं आधार प्रोसेसर, रैम, सिस्टम BIOS, कीबोर्ड नियंत्रक, विस्तार स्लॉट हैं। कंप्यूटर के अंदर मदरबोर्ड मुख्य माउंटिंग टुकड़ा है, जिसमें बाकी घटक जुड़े होते हैं। मदरबोर्ड के सामान्य संचालन के दौरान, वे इसे याद नहीं करते हैं जब तक कि कंप्यूटर को सुधारने की आवश्यकता न हो। आमतौर पर वे एक तेज प्रोसेसर स्थापित करना चाहते हैं, जो मदरबोर्ड के प्रतिस्थापन की ओर जाता है। उदाहरण के लिए, आप एक पुराने पेंटियम एमएमएक्स को एक नई मदरबोर्ड के बिना पेंटियम III से बदल सकते हैं। द्वारा दिखावट मदरबोर्ड, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि किस प्रोसेसर, मेमोरी और अतिरिक्त उपकरणों को बाहरी बंदरगाहों में डाला जाता है और कंप्यूटर की सॉकेट्स की आवश्यकता होती है। आकार से motherboards सामान्य तौर पर इसे तीन समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले, सभी मदरबोर्ड 8.5 / 11 इंच के थे। एक्सटी में, आयाम 1 इंच बढ़ गए हैं, एटी में, आयाम और भी बढ़ गए हैं। अक्सर हम "ग्रीन" बोर्डों (हरे रंग की पतंगे) के बारे में बात कर सकते हैं। अब केवल ऐसे बोर्ड ही निर्मित होते हैं। ये मदरबोर्ड आपको बिजली की खपत के कई ऊर्जा-बचत मोड को लागू करने की अनुमति देते हैं (तथाकथित "नींद", जो कंप्यूटर घटकों से बिजली बंद कर देता है जो इस समय काम नहीं कर रहे हैं)। अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (EPA) ने कंप्यूटर सिस्टम की ऊर्जा खपत को कम करने पर ध्यान केंद्रित किया है। ऐसे उपकरण जो अपनी (EPA) आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, औसतन (निष्क्रिय), 30W से अधिक का उपभोग नहीं करते, विषाक्त पदार्थों का उपयोग नहीं करते हैं और 100% रीसाइक्लिंग की अनुमति देते हैं। चूंकि आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर 3.3-4V आपूर्ति वोल्टेज का उपयोग करते हैं, और 5V को बोर्ड, सिस्टम को आपूर्ति की जाती है वोल्टेज कन्वर्टर्स बोर्डों पर लगाए गए हैं। प्रोसेसर, सिस्टम बस और परिधीय बसों की आवृत्ति विभिन्न कंप्यूटर घटकों (प्रोसेसर, रैम और परिधीय नियंत्रकों) का प्रदर्शन काफी भिन्न हो सकता है। प्रदर्शन को समन्वित करने के लिए, मदरबोर्ड पर विशेष माइक्रोक्रिस्केट (चिपसेट) स्थापित किए जाते हैं, जिसमें एक रैम नियंत्रक (तथाकथित उत्तर पुल) और एक परिधीय उपकरण नियंत्रक (दक्षिण पुल) शामिल हैं। चित्र एक। सिस्टम बोर्ड तर्क पीसीआई बस (पेरिफेरियल कंपोनेंट इंटरकनेक्ट बस) उत्तरी पुल से जुड़ी है, जो परिधीय नियंत्रकों के साथ सूचना का आदान-प्रदान करती है। नियंत्रकों की आवृत्ति सिस्टम बस आवृत्ति से कम है, उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम बस की आवृत्ति 100 मेगाहर्ट्ज है, तो पीसीआई बस की आवृत्ति आमतौर पर तीन गुना कम होती है - 33 मेगाहर्ट्ज। पेरिफेरल कंट्रोलर (साउंड कार्ड, नेटवर्क कार्ड, एससीएसआई कंट्रोलर, इंटरनल मॉडम) मदरबोर्ड एक्सपेंशन स्लॉट में स्थापित होते हैं। जैसे-जैसे मॉनिटर रिज़ॉल्यूशन और रंग की गहराई बढ़ती जाती है, प्रोसेसर और रैम के साथ वीडियो कार्ड को जोड़ने वाली बस की गति की आवश्यकताएं बढ़ती जाती हैं। वर्तमान में, वीडियो कार्ड कनेक्ट करने के लिए, एक विशेष एजीपी (त्वरित ग्राफिक पोर्ट) बस का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जो उत्तरी पुल से जुड़ा है और पीसीआई बस की तुलना में कई गुना अधिक आवृत्ति वाला है। साउथ ब्रिज परिधीय उपकरणों को जोड़ने के लिए नॉर्थ ब्रिज और बंदरगाहों के बीच सूचना विनिमय प्रदान करता है। भंडारण उपकरणों ( हार्ड डिस्क, CD-ROM, DVD-ROM) UDMA बस (अल्ट्रा डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस) के माध्यम से दक्षिण पुल से जुड़े हैं। सीधा सम्बन्ध स्मृति के लिए)। एक माउस और एक बाहरी मॉडेम सीरियल पोर्ट का उपयोग करके दक्षिण पुल से जुड़े होते हैं, जो एक के बाद एक मशीन कोड में जानकारी ले जाने वाले विद्युत आवेगों को संचारित करते हैं। सीरियल पोर्ट्स को COM1 और COM2, और के रूप में नामित किया गया है हार्डवेयर 25-पिन और 9-पिन कनेक्टर का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है, जो सिस्टम यूनिट के पीछे के पैनल के लिए बाहर लाया जाता है। प्रिंटर एक समानांतर पोर्ट से जुड़ा है, जो सीरियल पोर्ट की तुलना में एक उच्च डेटा ट्रांसफर दर प्रदान करता है, क्योंकि यह मशीन कोड में जानकारी ले जाने वाले 8 विद्युत आवेगों को एक साथ प्रसारित करता है। समानांतर पोर्ट को एलटीपी के रूप में नामित किया गया है, और सिस्टम यूनिट के रियर पैनल पर 25-पिन कनेक्टर के रूप में हार्डवेयर में लागू किया गया है। स्कैनर और डिजिटल कैमरों को जोड़ने के लिए, आमतौर पर इसका उपयोग किया जाता है यूएसबी पोर्ट (यूनिवर्सल सीरियल बस - यूनिवर्सल सीरियल बस), जो एक बार में एक कंप्यूटर कई परिधीय उपकरणों को उच्च गति का कनेक्शन प्रदान करता है। कीबोर्ड आमतौर पर PS / 2 पोर्ट का उपयोग करके जुड़ा होता है।

कंप्यूटर वास्तुकला के तहत समग्रता का अर्थ है सामान्य सिद्धान्त हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर और उनकी विशेषताओं का संगठन, जो समस्याओं की संबंधित कक्षाओं को हल करते समय कंप्यूटर की कार्यक्षमता निर्धारित करता है।

खुला आर्किटेक्चर - मदरबोर्ड और विस्तार बोर्ड पर स्थित उपकरणों के विकास में एक एकल मानक की उपस्थिति को मानता है।

कंप्यूटर की संरचना एक निश्चित मॉडल है जो इसके घटकों की बातचीत की संरचना, क्रम और सिद्धांतों को स्थापित करती है

चित्र 3 - कंप्यूटर वास्तुकला।

वर्तमान में, कंप्यूटर में सबसे व्यापक 2 प्रकार के आर्किटेक्चर हैं: प्रिंसटन (वॉन न्यूमैन) और हार्वर्ड... दोनों मुख्य कंप्यूटर इकाइयों को अलग करते हैं: केंद्रीय प्रोसेसर और कंप्यूटर मेमोरी। अंतर स्मृति की संरचना में निहित है: प्रिंसटन वास्तुकला में, प्रोग्राम और डेटा को एक ही मेमोरी में संग्रहीत किया जाता है और एक एकल चैनल पर प्रोसेसर को प्रेषित किया जाता है, जबकि हार्वर्ड आर्किटेक्चर कमांड और डेटा के लिए अलग-अलग स्टोरेज और ट्रांसफर स्ट्रीम प्रदान करता है। ।

जॉन वॉन न्यूमैन के अनुसार, किसी भी कंप्यूटर में चार मुख्य ब्लॉक शामिल होने चाहिए - प्रोसेसर, रैम, बाह्य स्मृति और इनपुट-आउटपुट डिवाइस का एक सेट

चित्र 4 - कंप्यूटर का आरेख

यह योजना, जो पहले कंप्यूटरों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती थी, में एक महत्वपूर्ण कमी थी: I / O नियंत्रण और कमांड निष्पादन एक नियंत्रण इकाई द्वारा किए गए थे। इस तरह की कंप्यूटर संरचना के साथ, प्रोसेसर के व्यस्त होने के कारण I / O संचालन की अवधि के लिए सभी प्रकार के सॉफ़्टवेयर प्रसंस्करण बंद हो गए, जिससे मशीन की गति काफी कम हो गई।

इस खामी को खत्म करने के लिए, सर्किट में एक अतिरिक्त घटक शामिल किया गया था - एक इनपुट-आउटपुट चैनल (एक उपकरण जो प्रोसेसर और परिधीय उपकरणों के बीच सीधा संपर्क प्रदान करता है)।

हार्वर्ड वास्तुकला - कंप्यूटर आर्किटेक्चर, जिसकी एक विशिष्ट विशेषता अलग-अलग भंडारण और कमांड और डेटा का प्रसंस्करण है। हार्वर्ड विश्वविद्यालय में 1930 के दशक के अंत में वास्तुकला हावर्ड ऐकेन द्वारा डिजाइन की गई थी

विशिष्ट संचालन (जोड़ और गुणा) को किसी भी कंप्यूटिंग डिवाइस से कई कार्यों की आवश्यकता होती है: दो ऑपरेंड प्राप्त करना, एक निर्देश का चयन करना और इसे निष्पादित करना, और अंत में, परिणाम को सहेजना।

ऐकेन का विचार कमांड और डेटा लाइनों को शारीरिक रूप से अलग करना था। ऐकेन का पहला कंप्यूटर, मार्क I, ने डेटा को हेरफेर करने के लिए निर्देश और इलेक्ट्रोमैकेनिकल रजिस्टरों को स्टोर करने के लिए छिद्रित टेप का उपयोग किया। इसने कमांड और डेटा को एक ही समय में भेजने और संसाधित करने की अनुमति दी, जिससे समग्र प्रदर्शन में बहुत सुधार हुआ।

अधिक में विस्तृत विवरण, जो एक विशिष्ट वास्तुकला को परिभाषित करता है, इसमें यह भी शामिल है: कंप्यूटर का संरचनात्मक आरेख, साधन और इस संरचनात्मक आरेख के तत्वों तक पहुंच के तरीके, कंप्यूटर इंटरफेस का संगठन और बिट चौड़ाई, रजिस्टरों का सेट और पहुंच, मॉडल का संगठन स्मृति और इसे संबोधित करने के तरीके, प्रोसेसर के मशीन निर्देशों का प्रारूप और प्रारूप, प्रतिनिधित्व के तरीके और डेटा प्रारूप, व्यवधान से निपटने के नियम।

सूचीबद्ध विशेषताओं और उनके संयोजन के अनुसार, आर्किटेक्चर के बीच प्रतिष्ठित हैं:

1. इंटरफेस और मशीन शब्दों की कड़वाहट से: 8-, 16-, 32-, 64-, 128-बिट (कई कंप्यूटरों में अन्य बिट्स हैं);

2. रजिस्टरों के सेट की ख़ासियत, आदेशों और डेटा का प्रारूप: CISC, RISC, VLIW;

3. केंद्रीय प्रोसेसर की संख्या से: यूनीप्रोसेसर, मल्टीप्रोसेसर, सुपरसेलर; मेमोरी के साथ बातचीत के सिद्धांत पर आधारित मल्टीप्रोसेसर: सममित मल्टीप्रोसेसर (एसएमपी), बड़े पैमाने पर समानांतर (एमपीपी), वितरित।

अधिकांश मल्टीप्रोसेसर सिस्टम आज उपयोग करते हैं एसएमपी वास्तुकला.

एसएमपी सिस्टम किसी भी कार्य को करने के लिए किसी भी प्रोसेसर को काम करने की अनुमति देता है, भले ही उस कार्य का डेटा मेमोरी में संग्रहीत हो; उचित ऑपरेटिंग सिस्टम समर्थन के साथ, एसएमपी सिस्टम आसानी से प्रोसेसर के बीच कार्यों को स्थानांतरित कर सकते हैं, प्रभावी रूप से लोड को संतुलित कर सकते हैं। दूसरी ओर, मेमोरी उन प्रोसेसर की तुलना में बहुत धीमी है जो इसे एक्सेस करते हैं; यहां तक \u200b\u200bकि सिंगल-प्रोसेसर मशीनों को मेमोरी से डेटा प्राप्त करने में महत्वपूर्ण समय बिताना पड़ता है। एसएमपी में, एक समय में केवल एक प्रोसेसर ही मेमोरी तक पहुंच सकता है।

बड़े पैमाने पर समानांतर वास्तुकला (इंजी। बड़े पैमाने पर समानांतर प्रसंस्करण, एमपीपी) - समानांतर कंप्यूटिंग सिस्टम के लिए आर्किटेक्चर का एक वर्ग वास्तुकला की ख़ासियत यह है कि स्मृति शारीरिक रूप से अलग हो जाती है। सिस्टम अलग-अलग मॉड्यूल से बनाया गया है जिसमें एक प्रोसेसर, एक स्थानीय ऑपरेटिंग मेमोरी बैंक, संचार प्रोसेसर या है नेटवर्क एडेप्टर, कभी-कभी हार्ड ड्राइव और / या अन्य इनपुट / आउटपुट डिवाइस। केवल एक ही मॉड्यूल के प्रोसेसर के पास इस मॉड्यूल से ऑपरेटिंग मेमोरी बैंक तक पहुंच होती है। मॉड्यूल विशेष संचार चैनलों द्वारा जुड़े हुए हैं। एसएमपी सिस्टम के विपरीत, अलग-अलग मेमोरी वाली मशीनों में, प्रत्येक प्रोसेसर की केवल अपनी स्थानीय मेमोरी तक पहुंच होती है, और इसलिए प्रोसेसर की घड़ी-वार सिंक्रनाइज़ेशन की कोई आवश्यकता नहीं होती है।

वितरित अभिकलन, metacomputing (eng.grid - network) कई कंप्यूटरों का उपयोग करके समय लेने वाली कम्प्यूटेशनल कार्यों को हल करने का एक तरीका है, एक समानांतर कंप्यूटिंग सिस्टम में एकजुट (कई प्रोसेसर के एक कम्प्यूटेशनल कार्य के विभिन्न भागों का एक साथ समाधान) या (एक प्रोसेसर के कोर) एक या अधिक कंप्यूटर)

में सुपरसेलकर प्रोसेसर कई कम्प्यूटेशनल मॉड्यूल भी हैं, लेकिन उनके बीच काम को वितरित करने का कार्य हार्डवेयर में हल किया गया है। यह प्रोसेसर के डिजाइन को बहुत जटिल करता है, और त्रुटि-प्रवण हो सकता है। वीएलआईडब्ल्यू प्रोसेसर में, आवंटन समस्या को संकलन समय पर हल किया जाता है और निर्देश स्पष्ट रूप से इंगित करते हैं कि किस डिवाइस को किस कमांड को निष्पादित करना चाहिए।

Superscalarity एक कंप्यूटिंग कोर आर्किटेक्चर है जो कई निर्देश डिकोडर्स का उपयोग करता है जो काम के साथ कई निष्पादन इकाइयों को लोड कर सकते हैं। कमांड स्ट्रीम के निष्पादन को निर्धारित करना गतिशील है और कम्प्यूटेशनल कोर द्वारा ही किया जाता है। यदि, ऑपरेशन के दौरान, पाइपलाइन द्वारा संसाधित किए गए आदेश एक-दूसरे के विपरीत नहीं होते हैं, और एक दूसरे के परिणाम पर निर्भर नहीं करता है, तो ऐसा उपकरण आदेशों के समानांतर निष्पादन को अंजाम दे सकता है। सुपरस्लेकर प्रणालियों में, निष्पादन के लिए एक निर्देश लॉन्च करने का निर्णय कम्प्यूटेशनल मॉड्यूल द्वारा ही किया जाता है, जिसके लिए बहुत सारे संसाधनों की आवश्यकता होती है।

सार

विषय: '' कंप्यूटर वास्तुकला और इसकी मुख्य विशेषताएं ''।

परिचय

इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर (कंप्यूटर), या, जैसा कि वे अब अधिक बार कहा जाता है, कंप्यूटर, सबसे अद्भुत मानव कृतियों में से एक हैं। एक संकीर्ण अर्थ में, कंप्यूटर ऐसे उपकरण हैं जो विभिन्न प्रकार की गणना करते हैं या इस प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाते हैं। ऐसे उद्देश्यों की सेवा करने वाले सबसे सरल उपकरण प्राचीन काल में, कई सहस्राब्दी पहले दिखाई दिए थे। जैसे-जैसे मानव सभ्यता विकसित हुई, वे धीरे-धीरे विकसित होते गए, निरंतर सुधार करते गए। हालाँकि, केवल में हमारी सदी के 40 के दशक आधुनिक वास्तुकला के कंप्यूटर के निर्माण की शुरुआत और आधुनिक तर्क के साथ रखी गई थी। यह इन वर्षों में है जो सही रूप से आधुनिक (स्वाभाविक रूप से, इलेक्ट्रॉनिक) कंप्यूटरों के जन्म का समय माना जा सकता है।

एक कंप्यूटर के लिए दोनों प्रभावी और बहुमुखी होने के लिए, इसमें निम्न संरचनाएं शामिल होनी चाहिए: एक केंद्रीय अंकगणितीय-तार्किक इकाई (ALU), एक केंद्रीय नियंत्रण इकाई (CU), "संचालन", एक भंडारण उपकरण, या मेमोरी, साथ ही साथ। इनपुट-आउटपुट डिवाइस ...

वॉन न्यूमैन ने कहा कि इस प्रणाली को द्विआधारी संख्याओं के साथ काम करना चाहिए, इलेक्ट्रॉनिक होना चाहिए, यांत्रिक नहीं, और क्रमिक रूप से एक के बाद एक कार्य करना चाहिए।

सिद्धांतों, वॉन न्यूमैन द्वारा गठित, आम तौर पर स्वीकार किया गया और पहली पीढ़ी और बाद में मिनी- और माइक्रो कंप्यूटर दोनों के मेनफ्रेम के आधार के रूप में कार्य किया गया। और यद्यपि हाल के वर्षों में शास्त्रीय लोगों से भिन्न सिद्धांतों पर निर्मित कंप्यूटरों की सक्रिय खोज हुई है, अधिकांश कंप्यूटरों का निर्माण न्यूमैन द्वारा परिभाषित सिद्धांतों के अनुसार किया गया है।

कंप्यूटर वास्तुकला और संरचना

कंप्यूटिंग की मुख्य विशेषताएं

कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकी की मुख्य विशेषताओं में इसकी परिचालन और तकनीकी विशेषताएं शामिल हैं, जैसे गति, स्मृति क्षमता, कम्प्यूटेशनल सटीकता, आदि।

कंप्यूटर की गति दो पहलुओं में माना जाता है। एक तरफ, यह केंद्रीय प्रोसेसर द्वारा प्रति सेकंड में किए गए प्राथमिक संचालन की संख्या की विशेषता है। एक प्राथमिक ऑपरेशन को किसी भी सरल ऑपरेशन के रूप में समझा जाता है जैसे कि जोड़, स्थानांतरण, तुलना आदि। दूसरी तरफ, कंप्यूटर की गति इसकी मेमोरी के संगठन पर काफी निर्भर करती है। स्मृति में आवश्यक जानकारी खोजने में बिताया गया समय कंप्यूटर की गति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।

आवेदन के क्षेत्र के आधार पर, कंप्यूटरों का उत्पादन प्रति सेकंड कई सौ से अरबों के संचालन की गति के साथ किया जाता है। जटिल समस्याओं को हल करने के लिए, आवश्यक कुल गति के साथ कई कंप्यूटरों को एक ही कंप्यूटर परिसर में संयोजित करना संभव है।

प्रदर्शन के साथ, अवधारणा अक्सर उपयोग की जाती है प्रदर्शन... यदि पहला मुख्य रूप से कंप्यूटर में उपयोग किए जाने वाले तत्वों की प्रणाली के कारण है, तो दूसरा इसकी वास्तुकला और समस्याओं के प्रकारों के साथ जुड़ा हुआ है। यहां तक \u200b\u200bकि एक कंप्यूटर के लिए, गति के रूप में ऐसी विशेषता एक निरंतर मूल्य नहीं है। इस संबंध में, बीच में अंतर करें: पीक प्रदर्शन, रैम की पहुंच को ध्यान में रखे बिना प्रोसेसर की घड़ी आवृत्ति द्वारा निर्धारित; नाममात्र गति, रैम तक पहुंच के समय को ध्यान में रखते हुए निर्धारित; सिस्टम प्रदर्शन, कंप्यूटिंग प्रक्रिया के आयोजन के लिए सिस्टम की लागत को ध्यान में रखते हुए निर्धारित; संचालन, निर्धारित कार्यों की प्रकृति को ध्यान में रखते हुए निर्धारित किया जाता है (संचालन या उनके "मिश्रण" की संरचना)।

स्मृति की क्षमता या मात्रा कंप्यूटर मेमोरी में रखी जा सकने वाली अधिकतम जानकारी द्वारा निर्धारित की जाती है। मेमोरी क्षमता को आमतौर पर बाइट्स में मापा जाता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, कंप्यूटर मेमोरी को आंतरिक और बाहरी में विभाजित किया गया है। आंतरिक, या रैंडम एक्सेस मेमोरी, विभिन्न वर्गों की मशीनों के लिए आकार में भिन्न होती है और कंप्यूटर एड्रेसिंग सिस्टम द्वारा निर्धारित की जाती है। बाहरी मेमोरी की क्षमता ब्लॉक संरचना और हटाने योग्य ड्राइव डिजाइनों के कारण व्यावहारिक रूप से असीमित है।

गणना सटीकता एक संख्या का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अंकों की संख्या पर निर्भर करता है। आधुनिक कंप्यूटर 32- या 64-बिट माइक्रोप्रोसेसरों से लैस हैं, जो विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में गणना की उच्च सटीकता सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, यदि यह पर्याप्त नहीं है, तो एक डबल या ट्रिपल बिट ग्रिड का उपयोग किया जा सकता है।

कमान प्रणाली आदेशों की एक सूची है जो एक कंप्यूटर प्रोसेसर निष्पादित करने में सक्षम है। निर्देश सेट निर्दिष्ट करता है कि प्रोसेसर क्या विशिष्ट संचालन कर सकता है, निर्देश में कितने ऑपरेंड निर्दिष्ट किए जाने चाहिए, इसे पहचानने के लिए अनुदेश किस प्रकार (प्रारूप) होना चाहिए। बुनियादी प्रकार के आदेशों की संख्या कम है। उनकी मदद से, कंप्यूटर इसके अलावा, घटाव, गुणा, भाग, तुलना, मेमोरी से लिखना, रजिस्टर से रजिस्टर में नंबर ट्रांसफर करना, एक नंबर सिस्टम से दूसरे में कनवर्ट करना आदि कार्य करने में सक्षम हैं, यदि आवश्यक हो, तो कमांड का संशोधन है। प्रदर्शन, गणना की बारीकियों को ध्यान में रखते हुए। आमतौर पर, एक कंप्यूटर दसियों से सैकड़ों कमांड (उनके संशोधन को ध्यान में रखते हुए) का उपयोग करता है। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के वर्तमान चरण में, प्रोसेसर निर्देश सेट को बनाने के लिए दो मुख्य तरीकों का उपयोग किया जाता है। एक ओर, यह पारंपरिक दृष्टिकोण है जो प्रोसेसर के विकास से जुड़ा है जिसमें निर्देशों का एक पूरा सेट है - CISC का आर्किटेक्चर (कम्पलीट इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर - कंप्यूटर एक पूर्ण निर्देश सेट के साथ)। दूसरी ओर, यह सरलतम सेट के कम किए गए कंप्यूटर में कार्यान्वयन है, लेकिन अक्सर उपयोग किए जाने वाले निर्देश, जो प्रोसेसर के हार्डवेयर को सरल बनाने और इसके प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए संभव बनाता है - आरआईएससी आर्किटेक्चर (कम इंस्ट्रक्शन सेट कंप्यूटर) - कम निर्देश सेट वाला एक कंप्यूटर)।

कंप्यूटर की लागत कई कारकों पर निर्भर करता है, विशेष रूप से गति, स्मृति क्षमता, निर्देश सेट, आदि पर। लागत कंप्यूटर के विशिष्ट कॉन्फ़िगरेशन से बहुत प्रभावित होती है और सबसे पहले, बाहरी उपकरण जो मशीन बनाते हैं। अंत में, सॉफ्टवेयर की लागत कंप्यूटर की लागत को काफी प्रभावित करती है।

कंप्यूटर की विश्वसनीयता एक निश्चित समय के लिए निर्दिष्ट ऑपरेटिंग परिस्थितियों में अपने गुणों को बनाए रखने के लिए मशीन की क्षमता है। निम्नलिखित संकेतक कंप्यूटर युक्त तत्वों की विश्वसनीयता के एक मात्रात्मक मूल्यांकन के रूप में कार्य कर सकते हैं, जिसकी विफलता से संपूर्ण मशीन की विफलता होती है:

दिए गए ऑपरेटिंग शर्तों के तहत एक निश्चित समय के लिए विफलता-मुक्त संचालन की संभावना;
विफलताओं के बीच कंप्यूटर का समय;
कार की औसत वसूली समय, आदि।

अधिक जटिल संरचनाओं जैसे कि कंप्यूटिंग कॉम्प्लेक्स या सिस्टम के लिए, "विफलता" की अवधारणा का कोई मतलब नहीं है। ऐसी प्रणालियों में, व्यक्तिगत तत्वों की विफलताओं से कामकाज की दक्षता में एक निश्चित कमी होती है, और एक पूरे के रूप में प्रदर्शन का पूरा नुकसान नहीं होता है।

कंप्यूटर प्रौद्योगिकी की अन्य विशेषताएं भी महत्वपूर्ण हैं, उदाहरण के लिए: बहुमुखी प्रतिभा, सॉफ्टवेयर संगतता, वजन, आयाम, बिजली की खपत, आदि। उन्हें कंप्यूटर अनुप्रयोग के विशिष्ट क्षेत्रों का मूल्यांकन करते समय ध्यान में रखा जाता है।

संदर्भ की सूची

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ए। स्मरनोव आर्किटेक्चर ऑफ कंप्यूटिंग सिस्टम, एम। नौका, 1990

सार १

परिचय २

कंप्यूटर वास्तुकला और संरचना 3

कंप्यूटर ... अवधारणा स्थापत्य कला संगणककी सामग्री काफी व्यापक है। आर्किटेक्चर संगणक - ... विशेषताएँ संगणकपरिभाषित करने उसके संरचना: तकनीकी और परिचालन विशेषताएँ संगणक ...