प्रसंस्करण के उपकरण: विकास, प्रकार, उदाहरण - प्रौद्योगिकी - 2025

प्रसंस्करण उपकरणों कंप्यूटर इकाइयों जो एक कंप्यूटर के संचालन के प्रसंस्करण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्रोग्राम के निर्देशों का पालन करते हुए, डेटा को प्रोसेस करने के लिए उनका उपयोग किया जाता है।

प्रसंस्करण कंप्यूटर का सबसे महत्वपूर्ण कार्य है, क्योंकि इस चरण में कई कंप्यूटर प्रसंस्करण उपकरणों का उपयोग करके डेटा की उपयोगी जानकारी में परिवर्तन किया जाता है।

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प्रसंस्करण उपकरणों का मुख्य कार्य उन डेटा से वाक्पटु जानकारी प्राप्त करने की ज़िम्मेदारी है जो इन उपकरणों में से कई की मदद से रूपांतरित होती है।

ऑडियो और वीडियो प्रसंस्करण में डेटा को इस तरह से साफ करना शामिल है कि यह कान और आंख के लिए अधिक सुखद है, जिससे यह अधिक यथार्थवादी दिखाई देता है।

यही कारण है कि इसे दूसरों की तुलना में कुछ वीडियो कार्ड के साथ बेहतर देखा जा सकता है, क्योंकि वीडियो कार्ड यथार्थवाद को सुधारने के लिए डेटा को संसाधित करता है। ऐसा ही साउंड कार्ड और ऑडियो क्वालिटी के साथ होता है।

प्रोसेसर

जब भी सूचना किसी इनपुट डिवाइस से कंप्यूटर तक पहुंचती है, जैसे कि कीबोर्ड, तो यह जानकारी आउटपुट डिवाइस, जैसे मॉनिटर के लिए इस्तेमाल होने से पहले एक मध्यवर्ती मार्ग की यात्रा करना चाहिए।

एक प्रोसेसिंग डिवाइस कंप्यूटर में किसी भी उपकरण या उपकरण के रूप में आता है जो इस मध्यवर्ती पथ के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार है। वे फ़ंक्शन संचालित करते हैं, विभिन्न गणना करते हैं, और अन्य हार्डवेयर उपकरणों को भी नियंत्रित करते हैं।

प्रोसेसिंग डिवाइस विभिन्न प्रकार के डेटा के बीच परिवर्तित होते हैं, साथ ही डेटा के साथ कार्यों में हेरफेर और प्रदर्शन करते हैं।

आमतौर पर, सीपीयू शब्द एक प्रोसेसर से मेल खाता है, और विशेष रूप से इसकी कंप्यूटिंग इकाई और नियंत्रण इकाई के लिए, इस प्रकार इन तत्वों को कंप्यूटर के बाहरी घटकों से अलग करता है, जैसे कि मुख्य मेमोरी और इनपुट / आउटपुट सर्किट।

प्रोसेसर मुख्य मेमोरी और पेरिफेरल स्टोरेज डिवाइस के साथ घनिष्ठ समन्वय में काम करता है।

डेटा को एकत्र करने, संग्रहीत करने और उसे प्रसारित करने में मदद करने के लिए अन्य प्रणालियां और परिधीय काम हो सकते हैं, लेकिन प्रोसेसर के लिए प्रसंस्करण कार्य अद्वितीय हैं।

पहली से वर्तमान तक विकास

आरंभिक चरण

ENIAC की तरह प्रारंभिक कंप्यूटरों को हर बार एक अलग कार्य करने के लिए शारीरिक रूप से वायर्ड होना पड़ता था।

1945 में, गणितज्ञ वॉन न्यूमैन ने संग्रहीत प्रोग्राम के लिए एक स्केच वितरित किया, जिसे EDVAC कहा जाता है, जो अंततः 1949 में पूरा होगा।

पहला उपकरण जिसे सीपीयू कहा जा सकता है, वह इस कंप्यूटर के संग्रहित प्रोग्राम के साथ आया था।

EDVAC के लिए बनाए गए कार्यक्रमों को कंप्यूटर की मुख्य मेमोरी में संग्रहीत किया गया था, बजाय कंप्यूटर वायरिंग के माध्यम से स्थापित करने के लिए।

इसलिए, EDVAC जो प्रोग्राम चला रहा था, उसे मेमोरी कंटेंट में एक साधारण बदलाव के साथ स्वैप किया जा सकता है।

पहले सीपीयू अद्वितीय डिजाइन थे जो एक विशिष्ट कंप्यूटर के भीतर उपयोग किए जाते थे। इसके बाद, किसी विशेष एप्लिकेशन के लिए व्यक्तिगत रूप से सीपीयू को डिजाइन करने की इस पद्धति ने मल्टीटास्किंग प्रोसेसर को बड़ी संख्या में विकसित करने में सक्षम बनाया।

रिले और वैक्यूम ट्यूब

वे आमतौर पर स्विचिंग डिवाइस के रूप में उपयोग किए जाते थे। एक कंप्यूटर को इन हजारों उपकरणों की आवश्यकता थी। EDVAC जैसे ट्यूब कंप्यूटर औसतन हर आठ घंटे में दुर्घटनाग्रस्त हो रहे थे।

अंत में, ट्यूब-आधारित सीपीयू अपरिहार्य हो गए क्योंकि प्रशंसनीय गति होने के लाभों ने उनकी विश्वसनीयता समस्या को पछाड़ दिया।

ये शुरुआती सिंक्रोनस सीपीयू, वर्तमान माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों की तुलना में कम घड़ी की गति से चलते थे, जिसका मुख्य कारण उनके निर्माण में उपयोग किए जाने वाले स्विचिंग तत्वों की धीमी गति के कारण था।

ट्रांजिस्टर

1950 और 1960 के दशक के दौरान, सीपीयू को अब स्विचिंग डिवाइसेस के आधार पर नहीं बनाया गया था जो कि बड़े और असफल होने के साथ-साथ रिले और वैक्यूम ट्यूब जैसे भंगुर थे।

चूंकि विभिन्न तकनीकों ने छोटे, अधिक विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बनाना संभव बनाया, इसलिए सीपीयू डिजाइन में जटिलता भी बढ़ गई। ट्रांजिस्टर के आगमन के साथ अपनी तरह का पहला सुधार हासिल किया गया था।

इस अग्रिम के साथ अधिक से अधिक जटिलता के CPU बनाने के लिए संभव था और यह एक या एक से अधिक सर्किट बोर्डों में बहुत कम विफल रहा। ट्रांजिस्टर पर आधारित कंप्यूटर पिछले लोगों की तुलना में कई सुधारों की पेशकश करते थे।

कम बिजली की खपत की पेशकश और बहुत अधिक विश्वसनीय होने के अलावा, ट्रांजिस्टर ने प्रोसेसर के लिए तेजी से काम करना संभव बना दिया, कम स्विचिंग समय के लिए धन्यवाद कि एक ट्रांजिस्टर एक वैक्यूम ट्यूब की तुलना में था।

एकीकृत सर्किट

MOS ट्रांजिस्टर का आविष्कार 1959 में बेल लैब्स द्वारा किया गया था। इसमें उच्च मापनीयता के साथ-साथ बहुत कम बिजली का उपयोग करने और द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर की तुलना में बहुत अधिक संघनित होने की संभावना है। इससे उच्च-घनत्व वाले एकीकृत सर्किट का निर्माण संभव हो गया।

इस प्रकार एक कॉम्पैक्ट क्षेत्र में कई परस्पर जुड़े ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए एक विधि विकसित की गई थी। एकीकृत सर्किट ने अर्धचालकों के आधार पर बड़ी संख्या में ट्रांजिस्टर को एक सांचे या "चिप" में निर्मित करने की अनुमति दी।

ट्रांजिस्टर मैक्रो कंप्यूटर और मिनिकोमपाइकर्स के चरण में मानकीकरण शुरू हुआ और एकीकृत सर्किट के व्यापक प्रसार के साथ नाटकीय रूप से तेजी से जटिल सीपीयू को डिजाइन और निर्मित करने की अनुमति मिली।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक तकनीक के बढ़ने के साथ, अधिक ट्रांजिस्टर को एकीकृत सर्किट में रखा जा सकता है, इस प्रकार सीपीयू को पूरा करने के लिए आवश्यक एकीकृत सर्किट की संख्या को कम किया जा सकता है।

एकीकृत सर्किट ने ट्रांजिस्टर की संख्या सैकड़ों और बाद में हजारों तक बढ़ा दी। 1968 तक, एक पूर्ण सीपीयू बनाने के लिए आवश्यक एकीकृत परिपथों की संख्या 24 हो गई थी, प्रत्येक में लगभग 1,000 MOS ट्रांजिस्टर थे।

माइक्रोप्रोसेसर

आज के माइक्रोप्रोसेसर के आगमन से पहले, कंप्यूटरों ने कई तेजी से छोटे एकीकृत सर्किट का उपयोग किया था जो पूरे सर्किट बोर्ड में बिखरे हुए थे।

सीपीयू जैसा कि आज ज्ञात है कि यह पहली बार इंटेल द्वारा विकसित किया गया था, व्यक्तिगत कंप्यूटर के ढांचे के भीतर कार्य करने के लिए।

यह पहला माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 नामक 4-बिट प्रोसेसर था। बाद में इसे 8-बिट, 16-बिट, 32-बिट और 64-बिट आर्किटेक्चर के साथ नए डिजाइनों द्वारा सुपरक्यूट किया गया है।

माइक्रोप्रोसेसर सिलिकॉन सेमीकंडक्टर सामग्री से बना एक एकीकृत सर्किट चिप है, जिसके अंतरिक्ष में लाखों विद्युत घटक हैं।

यह अंततः 1980 और उसके बाद के दशकों के चौथे पीढ़ी के कंप्यूटरों का केंद्रीय प्रोसेसर बन गया।

आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में दिखाई देते हैं जो कारों से लेकर सेल फोन और यहां तक ​​कि खिलौने तक होते हैं।

प्रकार

पहले, कंप्यूटर प्रोसेसर अपनी पहचान के रूप में संख्याओं का उपयोग करते थे, इस प्रकार सबसे तेज प्रोसेसर की पहचान करने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए, इंटेल 80386 (386) प्रोसेसर 80286 (286) प्रोसेसर से तेज था।

इंटेल पेंटियम प्रोसेसर के बाजार में आने के बाद, जिसे तार्किक रूप से 80586 कहा जाना चाहिए था, अन्य प्रोसेसर सेलरॉन और एथलॉन जैसे नामों को ले जाने लगे।

वर्तमान में, विभिन्न प्रोसेसर नामों के अलावा, विभिन्न क्षमताएं, गति और आर्किटेक्चर (32-बिट और 64-बिट) हैं।

मल्टी-कोर प्रोसेसिंग डिवाइस

चिप आकार में बढ़ती सीमाओं के बावजूद, नए प्रोसेसर से अधिक बिजली का उत्पादन करने की इच्छा निर्माताओं को प्रेरित करने के लिए जारी है।

उन नवाचारों में से एक मल्टी-कोर प्रोसेसर की शुरुआत थी, एक एकल माइक्रोप्रोसेसर चिप जो मल्टी-कोर प्रोसेसर होने में सक्षम थी। 2005 में, इंटेल और एएमडी ने मल्टी-कोर डिज़ाइन के साथ प्रोटोटाइप चिप्स जारी किए।

इंटेल का पेंटियम डी एक डुअल-कोर प्रोसेसर था जिसकी तुलना एएमडी के ऐथलॉन एक्स 2 डुअल प्रोसेसर से की गई थी, जो हाई-एंड सर्वर के लिए बनाई गई चिप थी।

हालाँकि, यह केवल माइक्रोप्रोसेसर चिप्स में क्रांतिकारी रुझानों की शुरुआत थी। बाद के वर्षों में, मल्टीकोर प्रोसेसर ड्यूल-कोर चिप्स से विकसित हुए, जैसे कि इंटेल कोर 2 डुओ, दस कोर चिप्स जैसे कि इंटेल Xion E7-2850।

सामान्य तौर पर, मल्टीकोर प्रोसेसर सिंगल-कोर प्रोसेसर की मूल बातें से अधिक प्रदान करते हैं और मल्टीटास्किंग और मल्टीप्रोसेसिंग में सक्षम होते हैं, यहां तक ​​कि व्यक्तिगत अनुप्रयोगों के भीतर भी।

मोबाइल प्रसंस्करण उपकरण

जबकि व्यक्तिगत कंप्यूटर और सुपर कंप्यूटर दोनों में पारंपरिक माइक्रोप्रोसेसर ने एक स्मारकीय विकास किया है, मोबाइल कंप्यूटिंग उद्योग तेजी से विस्तार कर रहा है और अपनी चुनौतियों का सामना कर रहा है।

माइक्रोप्रोसेसर निर्माता व्यक्तिगत अनुभव को बढ़ाने के लिए सभी प्रकार की सुविधाओं को एकीकृत कर रहे हैं।

तेज गति और गर्मी प्रबंधन को संतुलित करना एक सिरदर्द बना हुआ है, इन तेज प्रोसेसर के मोबाइल बैटरी पर प्रभाव का उल्लेख नहीं करने के लिए।

ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (GPU)

चित्र, वीडियो और अन्य प्रकार के ग्राफिक्स के लिए वरीयता के साथ ग्राफिक्स प्रोसेसर केवल इस बार गणितीय गणना भी करता है।

ये कार्य पहले माइक्रोप्रोसेसर द्वारा संभाले गए थे, लेकिन जैसे ही ग्राफिक्स-गहन सीएडी अनुप्रयोग आम हो गए, कंप्यूटर के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित किए बिना ऐसे कार्यों को संभालने में सक्षम समर्पित हार्डवेयर के लिए एक आवश्यकता पैदा हुई।

ठेठ GPU तीन अलग-अलग रूपों में आता है। आमतौर पर यह अलग से मदरबोर्ड से जुड़ा होता है। यह सीपीयू के साथ एकीकृत है या यह मदरबोर्ड पर एक अलग ऐड-ऑन चिप के रूप में आता है। GPU डेस्कटॉप, लैपटॉप और मोबाइल कंप्यूटर के लिए भी उपलब्ध है।

इंटेल और एनवीडिया बाजार पर अग्रणी ग्राफिक्स चिपसेट हैं, जिनमें से बाद में मुख्य ग्राफिक्स प्रसंस्करण के लिए पसंदीदा विकल्प है।

उदाहरण

- सेन्ट्रल प्रॉसेसिंग यूनिट (सीपीयू)

कंप्यूटर सिस्टम में सबसे महत्वपूर्ण प्रोसेसिंग डिवाइस। इसे माइक्रोप्रोसेसर भी कहा जाता है।

यह कंप्यूटर की एक आंतरिक चिप होती है जो कंप्यूटर पर चलने वाले उपकरणों और अनुप्रयोगों से प्राप्त होने वाले सभी कार्यों को संसाधित करती है।

इंटेल 8080

1974 में पेश किया गया, इसमें 8-बिट आर्किटेक्चर, 6,000 ट्रांजिस्टर, 2MHz स्पीड, 64K मेमोरी तक पहुंच और 8008 के प्रदर्शन का 10 गुना था।

इंटेल 8086

1978 में पेश किया गया। इसमें 16-बिट आर्किटेक्चर का इस्तेमाल किया गया। इसमें 29,000 ट्रांजिस्टर थे, जो 5MHz से 10MHz के बीच गति से चल रहे थे। यह 1 मेगाबाइट मेमोरी तक पहुंच सकता है।

इंटेल 80286

इसे 1982 में लॉन्च किया गया था। इसमें 134,000 ट्रांजिस्टर थे, जो 4MHz से 12MHz की क्लॉक स्पीड पर काम कर रहे थे। पिछले प्रोसेसर के साथ संगत पहला प्रोसेसर।

पेंटियम

1993 में इंटेल द्वारा पेश किया गया। इनका उपयोग 60MHz से 300MHz तक की गति के साथ किया जा सकता है। जब इसे जारी किया गया था, तो इसमें 80486DX प्रोसेसर की तुलना में लगभग दो मिलियन अधिक ट्रांजिस्टर थे, जिसमें 64-बिट डेटा बस थी।

कोर डुओ

इंटेल का पहला ड्यूल-कोर प्रोसेसर मोबाइल कंप्यूटरों के लिए विकसित किया गया था, जिसे 2006 में पेश किया गया था। यह Apple कंप्यूटरों में इस्तेमाल किया जाने वाला पहला इंटेल प्रोसेसर भी था।

इंटेल कोर i7

यह सीपीयू की एक श्रृंखला है जो इंटेल चिप्स की 8 पीढ़ियों को कवर करती है। इसमें 4 या 6 कोर हैं, जिनकी गति 2.6 और 3.7 गीगाहर्ट्ज़ के बीच है। इसे 2008 में पेश किया गया था।

- मदरबोर्ड

साथ ही मदरबोर्ड नामित। यह कंप्यूटर के अंदर का सबसे बड़ा बोर्ड है। इसमें सीपीयू, मेमोरी, बसें और अन्य सभी तत्व शामिल हैं।

यह शक्ति आवंटित करता है और सभी हार्डवेयर तत्वों को एक दूसरे के साथ संवाद करने के लिए संचार का एक रूप प्रदान करता है।

- टुकड़ा

एकीकृत सर्किट का समूह जो पूरे कंप्यूटर सिस्टम को बनाए रखने और नियंत्रित करने का एक साथ काम करता है। इस प्रकार यह पूरे सिस्टम में डेटा के प्रवाह को संभालता है।

- घड़ी

इसका उपयोग कंप्यूटर की सभी गणनाओं के साथ तालमेल रखने के लिए किया जाता है। यह पुष्ट करता है कि कंप्यूटर के सभी सर्किट एक साथ एक साथ काम कर सकते हैं।

- विस्तार खांचा

मदरबोर्ड पर स्थित सॉकेट। इसका उपयोग विस्तार कार्ड को जोड़ने के लिए किया जाता है, इस प्रकार कंप्यूटर को पूरक कार्य प्रदान करता है, जैसे कि वीडियो, ऑडियो, स्टोरेज इत्यादि।

- डेटा बस

केबलों का एक सेट जो सीपीयू कंप्यूटर सिस्टम के सभी तत्वों के बीच सूचना प्रसारित करने के लिए उपयोग करता है।

- पता बस

प्रवाहकीय केबलों का सेट जो केवल पते ले जाता है। सूचना माइक्रोप्रोसेसर से मेमोरी या इनपुट / आउटपुट डिवाइस तक बहती है।

- नियंत्रण बस

यह उन संकेतों को वहन करता है जो विभिन्न उपकरणों की स्थिति को सूचित करते हैं। आम तौर पर नियंत्रण बस का केवल एक ही पता होता है।

- चित्रोपमा पत्रक

विस्तार कार्ड जो एक कंप्यूटर के मदरबोर्ड में जाता है। यह इमेज और वीडियो प्रोसेसिंग से संबंधित है। इसका उपयोग स्क्रीन पर चित्र बनाने के लिए किया जाता है।

- ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (GPU)

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट जो एक मेमोरी डिवाइस पर प्रसारित होने वाली छवियों के निर्माण को गति देने के लिए मेमोरी को प्रबंधित करने के लिए समर्पित है।

एक GPU और एक ग्राफिक्स कार्ड के बीच का अंतर सीपीयू और मदरबोर्ड के बीच अंतर के समान है।

- नेटवर्क इंटरफेस कार्ड (एनआईसी)

विस्तार कार्ड जो आरजे -45 कनेक्टर के साथ केबल का उपयोग करके किसी भी नेटवर्क, या यहां तक ​​कि इंटरनेट से कनेक्ट करने के लिए उपयोग किया जाता है।

ये कार्ड एक नेटवर्क स्विच के माध्यम से एक दूसरे के साथ संवाद कर सकते हैं, या यदि वे सीधे जुड़े हुए हैं।

- वायरलेस कार्ड

लगभग सभी आधुनिक कंप्यूटरों में वायरलेस नेटवर्क (वाई-फाई) से कनेक्ट करने के लिए एक इंटरफ़ेस होता है, जो कि मदरबोर्ड में बनाया गया है।

- साउंड कार्ड

कंप्यूटर पर किसी भी प्रकार के ऑडियो को पुन: पेश करने के लिए विस्तार कार्ड का उपयोग किया जाता है, जिसे लाउडस्पीकर के माध्यम से सुना जा सकता है।

कंप्यूटर में शामिल है, या तो एक विस्तार स्लॉट में या मदरबोर्ड में एकीकृत।

- मास स्टोरेज कंट्रोलर

यह डेटा के भंडारण और पुनर्प्राप्ति को संभालता है जो हार्ड ड्राइव या समान डिवाइस पर स्थायी रूप से संग्रहीत होता है। इन ऑपरेशनों को करने के लिए इसका अपना विशेष CPU है।

संदर्भ

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