FUNDAMETAL OF COMPUTER

FUNDAMETAL OF COMPUTER
कàÜयूटर का पǐरचय
इकाई कȧ Ǿप रेखा

1.0 उƧेæय
1.1 Ĥèतावना
1.2 कàÜयूटर कȧ पǐरभाषा
1.3 कàÜयूटर कȧ ¢मताऐं
1.3.1 गǓत और शुƨता सàबÛधी ¢मताऐं
1.3.2 डेटा मेǓनपुलेǑटंग ¢मताऐं
1.3.3 डेटा और सूचनाऐं
1.3.4 डेटा Ĥोसेͧस ंग ͩĐयाऐं
1.3.5 आउटपुट पǐरणामɉ को मेनेज करना
1.4 कàÜयूटर का इǓतहास
1.5 कàÜयूटर कȧ पीǑढ़यॉ
1.5.1 पहलȣ पीढ़ȣ के कàÜयूटर
1.5.2 दूसरȣ पीढ़ȣ के कàÜयूटर
1.5.3 तीसरȣ पीढ़ȣ के कàÜयूटर
1.5.4 चौथी पीढ़ȣ के कàÜयूटर
1.5.5 पाँचवी पीढȣ के कàÜयूटर
1.6 कàÜयूटर का वगȸकरण
1.6.1 ͫडिजटल कं Üयूटर (Digital Computer)
1.6.2 ऐनालॉग कàÜयूटर (Analog Computer)
1.6.3 हायǒĦड कàÜयूटर (Hybrid Computer)
1.6.4 माइĐो कàÜयूटर (Micro Computer)
1.6.5 åयिÈतगत कàÜयूटर (personal Computers)
1.6.6 मीनी कàÜयूटर (Mini Computers)
1.6.7 मेनĥे म कàÜयूटर (Main – Frame Computers)
1.6.8 सुपर कàÜयूटर (Super Computers)
1.7 कàÜयूटर सोÝटवेयर तथा हाड[वेयर
1.7.1 पǐरभाषा
1.7.2 कàÜयूटर कȧ मुÉय ͩĐयाऐं
1.7.3 काय[शील इकाइयाँ
1.7.4 अंͩकय और ताͩक[ क इकाई (ए.एल.यू)
1.7.5 Ǔनयंğण इकाई (सी.यू)
1.7.6 के Ûġȣय Ĥोसेͧस ंग इकाई (सी.पी.यू)
1.7.7 कàÜयूटर आकȽटेÈचर
1.8.8 कàÜयूटर मɅ मैमोरȣ ͧसèटम
1.8 सारांश
1.9 इकाई के Ĥæन
1.0 OBJECTIVES (उƧेæय)
इस यूǓनट को पढने पæचात हम :–
1. कàÜयूटर के गुण, एवं Ĥकार
2. कàÜयूटर कȧ ͪवͧभÛन अनुĤयोग
3. कàÜयूटर के ͪवͧभÛन भाग एवं उनका वगȸकरण
4. कàÜयूटर कȧ पीǑढयां
5. हाड[वेयर तथा सोÝटवेयर के बारे मɅ जानकारȣ ĤाÜत कर सके गɅ।
1.1 कàÜयूटर फÛडामेÛटल (FUNDAMETAL OF COMPUTER)
1.2 कàÜयूटर कȧ पǐरभाषा (DEFINATION OF COMPUTER)
अलग–अलग åयिÈतयɉ के ͧलए कàÜयूटर अलग–अलग मतलब रखता हɇ मुÉयत:
इनपुट–Ĥोसेस–आउटपुट के ͧसƨाÛत पर काय[ करता है। यह एक इलेÈĚॉǓनक मशीन है जो समèया को
हल करने कȧ ¢मता रखती है, डाटा को Ēहण करके, डाटा पर Ǔनधा[ǐरत ͩĐयाऐं (गͨणतीय एवं ताͩक[ क)
करके इन Prossess के ǐरजãट को आउटपुट के Ǿप मɅ भेजकर।
Computer एक Electronic Data Processing Machine है जो ͧलए गये input
को अपनी मेमोरȣ मɅ store करता है, और ͩफर Control Unit के Ǔनयंğण मɅ Arithmetic Logic
Unit (A.L.U) कȧ सहायता से उसे Process करने के बाद ĤोĒाम ɮवारा Ǒदये गये Ǔनदȶशɉ के अनुसार
output देता है।
या
कàÜयूटर शÞद एक latin शÞद “Computare'' से ͧलया गया है। िजसका ता×पय[ है गणना
करना। कàÜयूटर इंसान के Ǒदमाग का हȣ ͪवèतार है जो एक साथ अनेक काय[ बहु त हȣ तेज गǓत से
कर सकता है।
1.3 COMPUTER कȧ ¢मताऐं (CAPABLITIES OF
COMPUTER)
मुÉयत: लोग जानते हɇ ͩक कàÜयूटर एक मशीन है जो Arithmetic operations को
perform करती है, लेͩकन यह arithmatic number crunching device से Ïयादा और भी
कु छ करता है। यह एक मशीन है जो copy, move, compare, को choose कर सकती है और
कई alphabetic numeric और अÛय symbols जो åयिÈत के ɮवारा चीजɉ को Ĥदͧश[त करनेके
ͧलए Ĥयोग ͩकये जाते हɇ, पर non–airthmatic operations perform करती है। कàÜयूटर इन
Symbols को एक Ǔनदȶशɉ के Đम िजसे ĤोĒाम कहते हɇ, के ɮवारा manipulate करता हɇ।
एक ĤोĒाम åयिÈत के Ǔनदȶशɉ का ͪवèतृत set है जो इिÍछत पǐरणाम उ×पÛन करने के ͧलए
एक ͪवͧशçट तरȣके से कàÜयूटर को Ǔनदȶͧशत काय[ करता है। इलेÈĚȣकल और अवयव हाड[वेयर कहलाते
हɇ।
1.3.1 गǓत और शुƨता कȧ ¢मताऐं (Speed and Accuracy)
एक कàÜयूटर एक समय मɅ एक चरण (step) पर काय[ करता है। यह जोड़, घटाव, अंकɉ
व शÞदɉ कȧ तुलना, संÉया और अ¢रɉ को move और copy कर सकता है। यहȣ इन operations
मɅ गहन कु छ भी नहȣं होता है। कàÜयूटर कȧ गǓत का Èया मह×व है। इसकȧ गǓत को ͧमलȣसैकÖड,
माइĐोसैकÖड, नेनोसैकÖड और ͪपको सैकÖड मɅ मापा जाता है।
सवȶ के अनुसार कàÜयूटर कȧ गǓत हर 6 महȣने मɅ दुगुनी होती है। Computer मɅ जोड़ने
जैसी आधारभूत ͩĐया को execute करने के ͧलए जो गǓत आवæयक होती है। वह इस Ĥकार है, ͩक
छोटȣ मशीनɉ मɅ कु छ माइĐो सेकÖड से लेकर बडी मशीनɉ मɅ 80 नैनो सैके Öड या उससे कम।
अत: धीमे कàÜयूटर एक सैकÖड मɅ हजारɉ additions को perform कर सकते हɇ। जबͩक
तेज गǓत वाले कàÜयूटर ͧसèटम कु छ million additions को इसी समय मɅ complete कर सकते
हɇ।
बहु त fast होने के अǓतǐरÈत, कàÜयूटर बहु त शुƨ (accurate) होते हɇ। के ãकु लेटर के साथ
Ĥ×येक 500 से 1000 operations मɅ आप या हम एक गलती करते हɇ। परÛतु कàÜयूटर सͩक[ ट मɅ
åयिÈत का Ĥोसेͧस ंग operation के बीच सàबÛध आवæयक नहȣं है। इस Ĥकार Ĥ×येक सैकÖड मɅ ये
circuits हजारɉ operations perform कर सकते हɇ और घंटɉ और कई Ǒदनɉ तक यह गलती ͩकये
ǒबना run कर सकते हɇ। इससे बढ़कर computer पास मɅ पहले से हȣ self checking कȧ ¢मता
होती है जो उनके आंतǐरक operations कȧ शुƨता को देखने के ͧलए आ£ा देती है।
यǑद input data सहȣ है और यǑद Ǔनदȶशɉ से Ĥोसेसर करने वाला ĤोĒाम program of
processing ͪवæवसनीय है तो कàÜयूटर सामाÛयत: शुƨ output उ×पÛन करता है। Èयɉͩक कàÜयूटर
'Garbage in, Garbage out" GIGOको Ĥयोग करता है।
1.3.2 Data को manipulate करने कȧ ¢मता
पहले कàÜयूटर संÉया को manipulate करने के ͧलए बनाए गए थे िजससे ͩक arithmatic
problems को हल ͩकया जा सके। Numbers के साथ–साथ हम अपनी daily life मɅ ͪवͧभÛन ͬचÛहɉ
और alphabets का भी Ĥयोग करते हɇ। पहले के कàÜयूटर experts ने एक मुÉय आͪवçकार ͩकया
ͩक एक मशीन जो Numbers को accept, store व process कर सकती है, वो non–numeric
symbols को भी manipulate कर सकती है। इन जाने पहचाने symbols को manipulate करना
सàभव हɇ यǑद symbols को एक identifying code number assign ͩकया गया है। इस Ĥकार
अ¢र A को एक code के ɮवारा Ĥदͧश[त ͩकया जा सकता है, इसी तरह अ¢र B, addition
symbols। और' बहु त कु छ।
1.3.3 Data–Versus–Information
Data शÞद datum का बहु वचन है, िजसका अथ[fact है। Data सूचना के raw material
या facts होते हɇ। Data को symbols के ɮवारा Ĥदͧश[त ͩकया जाता है।
Đम से या उपयोͬगता अनुǾप मɅ åयविèथत Data information है। information data
processing ͩĐयाओं ɮवारा ĤाÜत output होता है, जो understanding को बढ़ाने और ͪवशेष
उƧेæयɉ कȧ ĤािÜत के ͧलए åयिÈत ɮवारा उपयोग ͩकया जाता है।
1.3.4 Data Processing Activities
Data Processing, raw data input के एकğीकरण, इसको evaluate करने और Đम
मɅ लाने और सहȣ èवǾप मɅ रखने का संगठन है, िजससे उपयोगी सूचना उ×पÛन होती है। सभी Data
Processing, या तो हाथ ɮवारा ͩकया गया या हाथ ɮवारा ͩकया गया या कàÜयूटर ͧसèटम मे तीन
basic activities शाͧमल हɇ data को capture करना,data का manipulation और output
results को manage करना।
(i) Capturing the input Data:
Ĥोसेͧस ंग से पहले ͩकसी Ǿप मɅ डेटा ĤाÜत होना चाǑहये और उसकȧ शुƨता को Ĥमाͨणत ͩकया
जाना चाǑहये। ये Ĥारàभ मɅ paper source documents पर record होते हɇ ͩफर
(Ĥोसेͧस ंग के ͧलये) मशीन उपयोगी Ǿप मɅ बदले जाते हɇ या ये सीधे paperless machine
readable from मɅ capture ͩकये जा सकते हɇ।
(ii) manipulating the Data
Data पर नीचे Ǒदयेगये एक या एक से अͬधक operations perform ͩकये जा सकते
हɇ।
(1) Classifying: Items समान ͪवशेषताओं के आधार पर समूह या class मɅ åयविèथत करने
को Classifying कहते हɇ। उदाहरण के ͧलए एक material stores से sales bill के साथ
ͧलये गये data को product sold, sales department sales person या store मेनेजमेÛट के ͧलए उपयोगी कोई अÛय classification. के आधार पर classified ͩकया
जा सकता है।
Classifying साधारणत: items को pre determined abbreviation codes
assigning के ɮवारा पूण[ होते हɇ। तीन Ĥकार के codes Ĥयोग ͩकये जाते हɇ– Numeric,
alphabetic और alphanumeric.
(2) Sorting: Data के साथ काय[ और सरल हो जाता है, यǑद ये एक logical sequence
मɅ åयविèथत होते हɇ। उदाहरण के ͧलए – First to last, biggest to smallest, oldest
to movest . इस Ĥकार से classified data को åयविèथत करना storing कहलाता
है।
(3) Calculating: Data कȧ arithmatic manipulations calculating है। उदाहरण के
ͧलए–एक sales person कȧ Calculate करने के ͧलए, उसके ɮवारा ͩकये गये काय[ के
घंटो को घंटɉ कȧ मजदूरȣ दर से गुणा करके कु ल आय Ǔनकालȣ जाती है। payroll deductions
जैसे ͩकए टेÈèट को Calculate करके कु छ आय मɅ से घटाकर sales person को दȣ
जाती है।
(4) Summarizing: Data के ġåयमान (masses)को कम करके संͯ¢Üत करना और उपयोगी
बनाने को summarizing कहते हɇ। Example: एक ǐरटेल शॉप का जनरल मेनेजर Ĥ×येक
department कȧ sales कȧ के वल summary 'मɅ हȣ interested होता है। एक
summary report के वल total sales हȣ कȧ information देती है। Department
मैनेजर अͬधक ͪवèतृत information मांग सकता है, जैसे Ĥ×येक department कȧ total
sales को product type,और sales person के आधार पर ͪवभािजत करना।
(5) मेनेिजंग दा ऑटपुट ǐरजãट (Managing the Output Results)
एक बार data capture और manipulate ͩकये जाने के बाद, इसके ͧलए एक या अͬधक
operations कȧ आवæयकता होती है।
(i) Sorting and Retrieving: भͪवçय मɅ data को काम मɅ लेने के ͧलए store ͩकया जाता
है, िजसके ͧलये कु छ storage media काम मɅ ͧलयɅ जाते हɇ। जैसे – paper; शीट पर,
punched card या punched tape form), माइĐोͩफãम या मैÊनेǑटक ͫडèक और
tapes.
Store data या information को recover करने के ͧलए retrieving activity होती
है। फाईल के ǒबनेट को ढू ंढने के ͧलए एक धीमी approach होती है। अͬधक तेजी से ढू ंढने
वाला तरȣका electronic enquiry devices का उपयोग है, जो सीधे कàÜयूटर और mass
storage limit िजसमɅ डेटा होता है से जुड़ी होती है।
(ii) Communicating and reproducing एक location से दूसरे location पर data
transfer करना data communication होता है। यह एक process हɇ। जो लगातार
चलता है जब तक ͩक उपयोगी Ǿप मɅ final userके पास ना पहु ँच जाए।
1.4 कàÜयूटर का इǓतहास
कàÜयूटर का इǓतहास मानव के बड़ी माğा मɅ संÉयाओं को ͬगनने के Ĥयासɉ पर आधाǐरत
है। इस तरह संÉयाओं के ͬगनने कȧ ͩĐया ने कई– तरह के संÉयांकन –तंğ का आͪवçकार ͩकया– जैसे
बेबीलोǓनया संÉयांकन तंğ, Ēीक संÉयांकन तंğ, रोमन संÉयांकन तंğ और इंͫडयन संÉयांकन तंğ।
इन सभी मɅ इंͫडयन संÉयांकन तंğ को ͪवæव ɮवारा अपनाया गया।
यह आधुǓनक दशमलव संÉयांकन पƨǓत (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) पर आधाǐरत है। बाद मɅ आप
जानɅगे ͩक कàÜयूटर ͩकस तरह सभी गुणाओं को जो ͩक दशमलव प(Ǔत पर आधाǐरत है, करता है।
पर आपको यह जानकर आæचय[ होगा ͩक कàÜयूटर दशमलव पƨǓत को नहȣं समझता है और ĤͩĐया
के ͧलए बाइनरȣ संÉयांकन प(Ǔत का उपयोग करता है। कàÜयूटर मशीन के ¢ेğ मɅ ͪवकास से सàबिÛधत
कु छ बातɉ पर हम चचा[ करɅगे।
गणना करने वालȣ मशीन :
Ĥाचीन काल के मनुçयɉ को बड़ी संÉया कȧ गणना करने के ͧलए मशीनी युिÈत बनाने मɅ पीǑढ़याँ
लग गई। पहलȣ गणना करने वालȣ युिÈत अबेकस कहलाई िजसे ͧमस व चाइना के लोगɉ ɮवारा ͪवकͧसत
ͩकया गया।
शÞद अबेकस का अथ[ है गणना करने का बोड[। इसमɅ ¢ैǓतज िèथǓत मɅ छड़Ʌ लगी होती हɇ
और इनमɅ मोती लगे होते हɇ। अबेकस का ͬचğ Ǒदया हु आ हɇ इसमɅ ¢ैǓतज िèथǓत मɅछड़े लगी हु ई
है। Ĥ×येक मɅ 10 मोती हɇ। ¢ैǓतज छड़Ʌ इकाई, दहाई, सैकड़ा आǑद को Ĥदͧश[त करती हɇ।
Fig. 1.1 Abacus Computer
 Napier’ Bones: अंĒेजी गͨणत£ John Napier ने 1617 A.D. मɅ गुणा करने के ͧलए
एक यांǒğक मशीन का आͪवçकार ͩकया। इसे नेͪपयर बोन कहा जाता था।
 Slide Rule अंĒेजी गͨणत£ एडमंड गेÛटर ने Èलाइड Ǿल का ͪवकास ͩकया। यह मशीन
कई काय[ जैसे जोड, बाकȧ, गुणा और भाग करता है। इसका Ĥयोग 16वीं शताÞदȣ मɅ यूरोप
मɅ हु आ था।
 पाèकल कȧ जोड़ और घटाव कȧ मशीन:आपने Blaise Pascal का नाम अवæय सुना होगा। उÛहɉने 19 वष[ कȧ आयु मɅ एक ऐसी
मशीन का आͪवçकार ͩकया जौ जोड़ और बाकȧ कर सकती हɇ इस मशीन मे पǑहये, गीयर
और ͧसलेÖडर शाͧमल थे।
 ͧलिÞनज कȧ गुणा और भाग कȧ मशीन :
जम[न ͩफलोèफर ओर गͨणत£ Gottfried Leibniz ने लगभग 1673 मɅ एक मशीन का
Ǔनमा[ण ͩकया जो ͩक गुणा भाग दोनɉ कर सकती थी।
 बेबेज का एनेटेͩकल इंजन :
1823 मɅ इंÊलैÖड के चाãस[ बेबेज ने एक मशीन बनाई जो ͪवशेष Ĥकार कȧ गͨणतीय गणनाऐ
करती थी। इसे ͫडफरɅस इंजन भी कहा जाता था। बाद मɅ उसने सामाÛय उƧेæयɉ कȧ पूǓत[ के
ͧलए जनरल मशीन बनाई िजसे एनाǑटकल इंजन कहा गया। आपको जानना चाǑहये ͩक चाãस[
बेबेज को कàÜयूटर का जनक कहते हɇ।
 यांǒğकȧ और इलेिÈĚकल के लÈयूलेटर :
19वी शताÞदȣ के Ĥारàभ मɅ यांǒğक के लÈयूलेटर ͪवकͧसत ͩकया गया िजसमे मशीनी गणना
के सभी Ĥकार शाͧमल थे। 1960 से पहले इसका बहुतायत से Ĥयोग ͩकया जाता था। इसके
बाद मशीनी के लÈयूलेटर के रोटेǑटग पाट[ को इलेÈĚȣकल मोटर मɅ बदल Ǒदया गया इसͧलए
इसे इलेÈĚȣकल मोटर कहा गया।
 नवीन मोड[न[ इलेÈĚोǓनक के लÈयूलेटर :
इलेÈĚोǓनक के लÈयूलेटर का Ĥयोग 1960 मɅ इलेÈĚोन ɪयूब के साथ हु आ जो ͩक काफȧ भारȣ
होती है। लेͩकन इसके बाद इसका èथान Ěांिजèटर ने ले ͧलया और पǐरणाम यह हु आ ͩक
इन के लÈयूलेटर का आकर बहु त छोटा होता है। आधुǓनक इलेÈĚोǓनक के लÈयूलेटर सभी Ĥकार
कȧ मशीनी गणनाऐं और दूसरे गणनाओं के काय[ को कर सकता है। यह कु छ माğा मɅ डाटा
को èथाई Ǿप से संĒǑहत करने के काम भी आता है। कु छ के लÈयूलेटर को कु छ गणनाऐं पूरȣ
करने के योÊयता करने योÊय बनाया गया।

Fig. 1.2 : Vacuume tube, transistor, IC