कंप्यूटर के घटक

कंप्यूटर सिस्टम: संपूर्ण घटक और संगठन

कंप्यूटर सिस्टम एक जटिल परंतु सुव्यवस्थित मशीन है जो विभिन्न घटकों के सहयोग से कार्य करती है। इस पृष्ठ पर हम सभी मुख्य घटकों और उनके पारस्परिक संगठन को विस्तार से समझेंगे।

1. कंप्यूटर के सम्पूर्ण घटक

1.1 इनपुट इकाई (Input Unit)

• मुख्य कार्य: उपयोगकर्ता से डेटा प्राप्त करना और कंप्यूटर में निवेश करना
• प्रमुख उपकरण:

  कीबोर्ड: QWERTY/ड्वोरक लेआउट, मैकेनिकल/मेम्ब्रेन स्विच

  कनेक्टिविटी: USB/Bluetooth, कीस्ट्रोक: 50-100 मिलियन

  माउस: ऑप्टिकल (1000-16000 DPI), लेजर, ट्रैकबॉल

  पोलिंग रेट: 125-1000Hz, बटन: 5-12 प्रोग्रामेबल

  स्कैनर: फ्लैटबेड/शीटफेड, CIS/CCD सेंसर

  रिजॉल्यूशन: 300-9600 DPI, रंग गहराई: 24-48 बिट

  अन्य: ग्राफिक्स टैबलेट (2048 स्तर दबाव संवेदनशीलता), माइक्रोफोन (घटकांक विश्लेषण)

1.2 आउटपुट इकाई (Output Unit)

• मुख्य कार्य: प्रसंस्कृत परिणामों को मानव-पठनीय रूप में प्रस्तुत करना
• प्रमुख उपकरण:

  मॉनिटर:

  • LCD (IPS/VA/TN पैनल)
  • LED (एज-लिट/फुल-एरे बैकलाइट)
  • OLED (पिक्सेल स्वयं प्रकाशित)

  रिजॉल्यूशन: HD से 8K (7680×4320), रिफ्रेश रेट: 60-360Hz

  प्रिंटर:

  • इंकजेट (पिगमेंट/डाई आधारित)
  • लेजर (xerographic प्रक्रिया)
  • 3D प्रिंटर (FDM/SLA/SLS तकनीक)

  रिजॉल्यूशन: 300-2400 DPI, प्रिंट स्पीड: 10-100 पेज/मिनट

1.3 केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (CPU)

• मस्तिष्क के रूप में कार्य करता है
• तीन मुख्य भाग:

  ALU (Arithmetic Logic Unit):

  • पूर्णांक इकाई (Integer Unit)
  • फ्लोटिंग पॉइंट इकाई (FPU)
  • वेक्टर प्रोसेसिंग इकाई (SIMD)

  CU (Control Unit):

  • निर्देश डिकोडर
  • माइक्रोकोड ROM
  • टाइमिंग और नियंत्रण तर्क

  रजिस्टर सेट:

  • सामान्य प्रयोजन रजिस्टर (EAX, EBX...)
  • विशेष रजिस्टर (PC, SP, FLAGS)
  • वेक्टर रजिस्टर (AVX-512)

  आधुनिक CPU विशिष्टताएँ:

  • कोर: 2-64 (डेस्कटॉप), 128 (सर्वर)
  • थ्रेड्स: हाइपरथ्रेडिंग के साथ 2x कोर
  • कैश: L1 (32-64KB), L2 (256KB-1MB), L3 (8-64MB)
  • निर्माण प्रक्रिया: 10nm से 3nm

1.4 भंडारण इकाई (Memory Hierarchy)

• प्राथमिक मेमोरी:

  RAM (Random Access Memory):

  • DRAM (DDR4/DDR5): 1600-6400 MT/s
  • SRAM (कैश मेमोरी): 10-100x तेज
  • गैर-अस्थिर RAM: NVRAM, MRAM

  ROM (Read Only Memory):

  • PROM (एक बार प्रोग्रामेबल)
  • EPROM (पराबैंगनी मिटाने योग्य)
  • EEPROM (इलेक्ट्रिकली मिटाने योग्य)
• द्वितीयक मेमोरी:

  HDD (Hard Disk Drive):

  • चुंबकीय प्लैटर्स (5400/7200/10000 RPM)
  • SATA III (6Gbps), SAS (12Gbps)

  SSD (Solid State Drive):

  • NAND फ्लैश (SLC/MLC/TLC/QLC)
  • NVMe (PCIe 3.0/4.0/5.0)

  तुलनात्मक विशेषताएँ:

  पैरामीटर	HDD	SSD
  पहुँच समय	5-10 ms	0.1 ms
  ट्रांसफर दर	100-250 MB/s	500-7000 MB/s
  आईओपीएस	50-100	50,000-1,000,000

2. कंप्यूटर सिस्टम संगठन

2.1 डेटा प्रवाह प्रक्रिया

1. इनपुट चरण:

   • कीबोर्ड → USB कंट्रोलर → सिस्टम बस → I/O कंट्रोलर

   • इंटरप्ट संकेत → CPU (IRQ हैंडलिंग)

   • डेटा बफरिंग (कीबोर्ड बफर मेमोरी)

2. प्रसंस्करण चरण:

   • निर्देश फेच (Instruction Fetch): PC → मेमोरी

   • निर्देश डिकोड (Opcode + Operand विश्लेषण)

   • निष्पादन (ALU/FPU संक्रियाएँ)

   • रिजल्ट स्टोर (रजिस्टर/मेमोरी में)

3. आउटपुट चरण:

   • फ्रेम बफर (GPU मेमोरी)

   • डिजिटल-से-एनालॉग कन्वर्टर (DAC)

   • डिस्प्ले टाइमिंग कंट्रोलर

2.2 बस संरचना और अंतरसंयोजन

• सिस्टम बस प्रकार:

  फ्रंट-साइड बस (FSB): CPU-नॉर्थब्रिज कनेक्शन

  डीएमआई (Direct Media Interface): नॉर्थ-साउथब्रिज

  क्यूपीआई (QuickPath Interconnect): इंटेल का समाधान

  इन्फिनिबैंड: उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग

• बस विशेषताएँ:

  बस प्रकार	चौड़ाई	फ्रीक्वेंसी	बैंडविड्थ
  PCIe 3.0 x16	16 लेन	8 GHz	16 GB/s
  PCIe 5.0 x16	16 लेन	32 GHz	64 GB/s
  Thunderbolt 4	4 लेन	20 GHz	40 Gbps

3. उन्नत संगठनात्मक अवधारणाएँ

3.1 पाइपलाइनिंग और सुपरस्केलर आर्किटेक्चर

• निर्देश पाइपलाइन चरण:

  1. IF (Instruction Fetch)

  2. ID (Instruction Decode)

  3. EX (Execution)

  4. MEM (Memory Access)

  5. WB (Write Back)

• हज़ार्ड्स:

  • डेटा हज़ार्ड (निर्भरता)

  • कंट्रोल हज़ार्ड (ब्रांचिंग)

  • संरचनात्मक हज़ार्ड (संसाधन संघर्ष)

3.2 मल्टीकोर और मल्टीथ्रेडिंग

• सममित बहुप्रक्रमण (SMP):

  • सभी कोर समान

  • साझा मेमोरी एक्सेस

  • UMA (Uniform Memory Access)

• असममित बहुप्रक्रमण (AMP):

  • विशिष्ट कार्यों के लिए समर्पित कोर

  • NUMA (Non-Uniform Memory Access)

4. निष्कर्ष

कंप्यूटर सिस्टम का संगठन एक अत्यंत जटिल परंतु सुव्यवस्थित प्रणाली है जहाँ सभी घटक निम्नलिखित सिद्धांतों पर कार्य करते हैं:

• पदानुक्रमित संरचना: रजिस्टर → कैश → RAM → स्टोरेज
• समानांतर प्रसंस्करण: पाइपलाइनिंग, मल्टीकोरिंग
• मॉड्यूलर डिजाइन: प्रत्येक इकाई स्वतंत्र कार्य करती है

आधुनिक तकनीकों (क्वांटम कंप्यूटिंग, न्यूरोमॉर्फिक चिप्स) के साथ यह संगठन निरंतर विकसित हो रहा है।

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