परिचय
(Introduction)
माइक्रो प्रोसेसर पर विवेचना करने से पहले हम प्रोसेसर या संसाधन का शाब्दिक अर्थ जान लेना अच्छा होगा संसाधन शब्द का अर्थ है किसी उद्देश्य विशेष या किसी कार्य को पूरा करने वाला संसाधन उदाहरण के लिए हमें एक पत्र लिखना है पत्र लिखने से पहले हम एक पेन जो कि हमारे प्रोसेसर का कार्य करेगा इस प्रकार एक हमारा एक सहकर्मी जो दिल्ली शहर से अनजान हम चाहते है के वह रेलवे स्टेशन पर जाकर हमारे लिए दिल्ली से मुंबई तक की यात्रा हेतु एक सीट को आरक्षित करा दें अब आप विचार करेंगे कि सहकर्मी से इच्छित कार्य करवाने के लिए हमें क्या करना होगा इसके लिए सबसे पहले हमें उसे स्टेशन तक पहुंचाने का रास्ता समझना होगा इसके बाद उसे हमें सीट आरक्षित कराने का स्थान तथा उसकी विधि समझाने होगी इसके बाद भी उसके द्वारा सही सीट आरक्षित करा पाने की संभावना इस बात पर निर्भर करती है कि वह हमारे दिए गए दिशा और निर्देशकों क़ो याद रख पाता है या नहीं तथा वे उचित अवसर पर उसका ठीक-ठाक उपयोग करके उनका उपयोग कर पाता है या नहीं उपयुक्त उदाहरण में दिल्ली में मुंबई की सीट आरक्षित करना एक उद्देश्य है और इस उद्देश्य को पूरा करने वाले साधक है
अंग्रेज वैज्ञानिक चार्ल्स बैबेज ने सबसे पहले कंप्यूटर के ऐसे घटक की परिकल्पना की जिसे पहले से ही कुछ निश्चित कार्य को एक निश्चित में संपादित करने के लिए दिशा-निर्देश दिए जा सकें वह उन दिशा निर्देशों को अपने अंदर स्टोर करके रखें तथा उनका अक्षित पालन करते हुए निर्देशित कार्य को संपादित करें साथ ही वह कार्य को पूरा करने के बाद पूर्व निर्धारित क्रम के अनुसार ही स्वयं ही दूसरे कार्य को शुरू कर दे
आजकल कंप्यूटर सिस्टम में प्रोसेसर का वही महत्व है जो एक मानव के शरीर में मस्तिष्क का होता है यानी के दिमाग का होता है जिस प्रकार दिमाग मानव के शरीर में संचालन करता है उसे चलाता है उसके हर एक अंग पर नियंत्रण रखता है ठीक उसी प्रकार का प्रोसेस कंप्यूटर के सिस्टम में हर एक डिवाइस उसके हर एक भाग का संचालन एवं नियंत्रण करता है कंप्यूटर द्वारा किए जाने वाला हर एक कार्य जैसे कैलकुलेशन डाटा प्रोसेसिंग डाटा स्टोरेज इंस्ट्रक्शंस का एग्जीक्यूशन डाटा का कंप्यूटर के विभिन्न भागों में ट्रांसमिशन डाटा का इनपुट और आउटपुट डिवाइसेज साधन आदि सभी कार्यों की देखरेख प्रोसेसर की देखरेख में होता है उसके द्वारा ही संपन्न होते हैं
प्रोसेसर स्वयं अनेक भागों से मिलकर बना होता है एक प्रोसेसर में विभिन्न प्रकार के डिजिटल सर्किट कम्युनिकेशन लाइसं रजिस्टर काउंटर आदि होते हैं इसे सभी प्रकार के सम्मिलित कार्य सही प्रोसेसर का कार्य संपन्न होता है प्रोसेसर का हर एक बार किसी विशेष कार्य के लिए निश्चित होता है जैसे रजिस्टर शॉर्ट टर्म डाटा स्टोरेज करते हैं प्रोसेसर में लगे ऑर्डर सब ट्रैक्टर आदि मैथमेटिकल ऑपरेशंस करते हैं इलेक्ट्रॉनिक लॉक सिस्टम क्लॉक सिग्नल प्रदान करता है बस सिस्टम डाटा ट्रांसमिट करते हैं आदि
माइक्रोप्रोसेसर
(Microprocesser)
माइक्रोप्रोसेसर एक छोटे आकार का प्रोसेसर होता है जिसमें सभी प्रोसेसर का एक VLSI चिप पर लगा हुआ होता है माइक्रो प्रोसेसर के सभी भाग जैसे सर्किट का एक ही छत पर लगे होने की वजह से उसके बीच में डिजिटल सिग्नल का ट्रांसमिशन बहुत तेजी से होता है जिस वजह से माइक्रोप्रोसेसर काफी तेज कार्य करता है
एक सामान्य माइक्रोप्रोसेसर चिप पर 10 से 132 तक की संख्या में पिन होते हैं इन सभी पिन के द्वारा माइक्रो प्रोसेसर सीपीयू कंप्यूटर के दूसरे भागों जैसे मेमोरी इनपुट आउटपुट डिवाइसेज आदि से डिजिटल सिग्नल का आदान प्रदान करता है यदि किसी कंप्यूटर में माइक्रो प्रोसेसर लगा हुआ होता है तो उसे माइक्रोकंप्यूटर कहते हैं माइक्रो प्रोसेसर के सूक्ष्म आकार होने की वजह से ही कंप्यूटर का आकार छोटा होना संभव हो सका है
माइक्रोप्रोसेसर के प्रमुख भाग
(Main parts of micro processor)
कंप्यूटर का ब्लॉक चित्र निम्नवत है इसे प्रोसेसर इनपुट आउटपुट सिस्टम तथा मेमोरी को दिखाया गया है वर्तमान में विभिन्न प्रकार के कंप्यूटर का प्रचलन है जिससे कि प्रोसेसर की संरचना भी अलग-अलग होती है लेकिन हर एक प्रोसेसर के कुल आवश्यक अवयव होते हैं जो लिखित हैं
1. अर्थमैटिक लॉजिक यूनिट (ALU)
2. कंट्रोल यूनिट (CU)
3. इंटरनल मेमोरी सिस्टम (internal memeory system)
4. क्लॉक सिस्टम (Clock system)
5. बस सिस्टम (bus system)
1. अर्थमैटिक लॉजिकल यूनिट ( Arithmatic logical unit)-
विवाह प्रोसेसर का वह अवयव है जिसमें सारे के सारे मैथमेटिकल और लॉजिकल क्रिया संपन्न होती हैं उदाहरण के लिए जैसे
X=3+9
X=y+z×6
जैसी क्रियाएं जिसमें ए एल यू का भाग ही लगता है "X<Y" एक्सप्रेशन के लिए सत्य है या असत्य होने का डिसीजन बी ए एल यू में होता है कॉन्बिनेशन वैल्यू यूनिट के अंतर्गत अनेक सर्किट लगे होते हैं जो मैथमेटिकल तथा लॉजिकल क्रियाओं को पूरा करते हैं जैसे adder सर्किट का कार्य योग करना यानी के जोड़ना होता है सबट्रैक्टर सर्किट का कार्य घटा करना होता है तथा कंपैरेटर का सर्किट का कार्य होता है तुलना करना होता है
प्रोसेसर की मैथमेटिकल और लॉजिकल ऑपरेशन करने की क्षमता ALU की संरचना पर निर्भर करती है ALU मेजर ऑपरेशन को करने के लिए सर्किट लगे होते हैं वह प्रोसेसर केवल उतनी ही ऑपरेशन कर सकता है सामान्य रूप से हर एक प्रोसेसर की वैल्यू के भाग में मूल रूप से मैथमेटिकल क्रियाओं के लिए सर्किट लगे होते हैं
ए एल यू की कार्यविधि (Function of ALU)-
किसी भी प्रकार की प्रोसेसिंग को शुरू करने से पहले सभी इंस्ट्रक्शन तथा डाटा आइटम मेन मेमोरी में स्टोर रहते हैं जब किसी इंस्ट्रक्शन को एक्जिक्यूट करना होता है तो उसे सबसे पहले सीपीयू का रजिस्टर भाग में लाया जाता है यदि वह इंस्ट्रक्शन मैथमेटिकल या लॉजिकल कार्य के लिए है तो उसे इंस्ट्रक्शन में बताए गए ऑपरेंड इसका मतलब जिस पर ऑपरेशन होना है तथा ऑपरेशन कोड की जानकारी एल यू को दे दी जाती है ए एल यू दिए जाने वाले ऑपरेशन के सर्किट ऑपरेंड का मान इनपुट कराता है सर्किट ऑपरेशन करता है तथा आउटपुट मान आउटपुट रजिस्टर को दे देता है ALU के साथ वॉल्यूम मीटर रजिस्टर भी जुड़ा हुआ होता है जो घटनाओं के बीच में प्राप्त होने वाले माध्यमिक परिणाम accumulator में स्टोर करता है तथा वहां से उन्हें दोबारा से इनपुट के रूप में ले लेता है कैलकुलेशन या ऑपरेशन पूरा होने के बाद मिलने वाले रिजल्ट आउटपुट रजिस्टर को ट्रांसफर कर देता है यहां से आउट को डांटा मेन मेमोरी में स्टोर हो जाता है या आउटपुट यूनिट को ट्रांसफर हो जाता है
2. कंट्रोल यूनिट (Control unit)-
कंट्रोल यूनिट सी यू कंप्यूटर के हरेक गतिविधि का संचालन करने तथा उस पर नियंत्रण रखने वाली यूनिट है कंप्यूटर सिस्टम द्वारा किया जाने वाला हर एक कार्य कंट्रोल यूनिट की देखरेख में ही पूरा होता है कंट्रोल यूनिट प्रोसेसर के द्वारा की जा रही है सभी क्रियाओं को परस्पर संबंध भी करता है
जब कंप्यूटर को कोई इंस्ट्रक्शन दी जाती है तो कंट्रोल यूनिट ही कुछ इंस्ट्रक्शन को मेन मेमोरी से संबंधित रजिस्टर में लाता है उसे रिकॉर्ड करता है यहां रिकॉर्ड करने का अर्थ है कि कंट्रोल यूनिट इंस्ट्रक्शन को अनेक भागों में बांटकर हर एक भाग को उपर्युक्त रजिस्टर में स्टोर कर देता है और हर एक बात को भलीभांति समझ कर उसके अनुसार आगे का कार्य करता है हर एक इंस्ट्रक्शन को सामान्य रूप से 2 भाग होते हैं ऑपरेशन कोर्ट तथा एड्रेस भाग oppcode यह जानकारी प्राप्त होती है कि इंस्ट्रक्शन में कौन सा ऑपरेशन किया जाना है तथा एड्रेस भाग में उन डाटा आइटम्स को एड्रेस का होता है जिन पर ऑपरेशन किया जाता है कंट्रोल यूनिट oppcode एड्रेस भाग को उससे संबंधित रजिस्टर में स्टोर करता है oppcode के गणितीय और लॉजिकल होने की स्थिति में कंट्रोल यूनिट oppcode तथा डाटा को ए एल यू में भेज देता है डाटा प्रोसेसिंग से संबंधित हरे क्रियाविधि में नियंत्रित करने के अलावा कंट्रोल यूनिट इनपुट आउटपुट डिवाइसेज से डाटा का आदान-प्रदान का भी संचालन करता है यह सिस्टम के लिए ट्रैफिक कंट्रोलर के जैसे ही कार्य करता है
3. इंटरनल मेमोरी सिस्टम (internal memory system)-
माइक्रोप्रोसेसर चिप पर को छोटे आकार के जैसे एक से 32 तक के मेमोरी सेल होते हैं जिनकी गति बहुत तेज होती है यह मेमोरी सेल डाटा प्रोसेसिंग के समय सीपीयू यानी के प्रोसेसर को स्टोरेज की क्षमता प्रदान करते हैं इनकी सहायता से प्रोसेसर बहुत तेज गति से प्रोसेसिंग करने में सक्षम होता है इन मेमोरी सेल को रजिस्टर कहते हैं एक प्रोसेसर में अपने कुछ रजिस्टर लगभग 32 होते हैं इनमें से कुछ सामान्य प्रयोग के लिए तथा कुछ विशेष प्रयोग के लिए होते हैं यह सभी रजिस्टर मिलकर प्रोसेसर की इंटरनल मैमोरी सिस्टम का निर्माण करते हैं
सभी रजिस्टर सर्किट लगभग एक समान होते हैं सीपीयू में हर एक रजिस्टर किसी विशेष कार्य के लिए प्रयोग होता है कार्य के आधार पर रजिस्टर को अनेक प्रकार के विभाजित किया जाता है सीपीयू में रजिस्टर की संख्या सीपीयू के डिजाइन पर निर्भर करती है लेकिन सीपीयू में अधिक रजिस्टर होने का अर्थ है अधिक तेज गति से प्रोसेसिंग का होना एक प्रोसेसिंग कंप्यूटर के आधुनिक प्रोसेसर में लगभग 32 रजिस्टर होते हैं
सामान्य रूप से सीपीयू में निम्नलिखित प्रकार के रजिस्टर लगे होते हैं लेकिन यह जरूरी नहीं है कि हर एक कंप्यूटर के सीपीयू में निम्नलिखित रजिस्टर लगे हुए हो
1. जनरल परपज रजिस्टर ( general perpose, GPR)-
अपने नाम के अनुरूप इन रजिस्टर का प्रयोग सामान्य रूप से किया जाता है सीपीयू में 6-bit जीपीआर होते हैं जिन्हें निम्नलिखित बी सी डी एच एल कहा जाता है इनमें से हरेक रजिस्टर 8 बिट का होता है मतलब एक जीपीआर डाटा स्टोर कर सकता है अब यदि प्रोसेसर को 16 बी डाटा स्टोर करना है तो दो जीपीआर सम्मिलित रूप से 16 बीट रजिस्टर के सामान प्रयोग होंगे इन्हें प्रोग्राम करने योग्य रजिस्टर भी कहा जाता है क्योंकि यूजर इन में बचा हुआ डाटा स्टोर कर सकता है तथा इन्हें प्रयोग कर सकता है
2. इनपुट रजिस्टर (input resister)-
जब किसी इनपुट डिवाइस जैसे कि कीबोर्ड से डाटा इनपुट होता है तो वह सबसे पहले प्रोसेसर के इनपुट रजिस्टर में स्टोर होता है इनपुट डाटा बायनरी बिट के समूह में रूप में होता है इनपुट रजिस्टर में कुल 9 बिट होती हैं शुरुआत में 8 बिट में इनपुट बैनर ईस्ट ओर होती है और अंतिम में नौ वी bit इनपुट होती है जिसे फ्लैग बिग में बी टेक स्टोर होता है तथा डाटा रिसीव ना होने की स्थिति में यह बिट जीरो स्टोर करता है
3. आउटपुट रजिस्टर (output register)-
जब डाटा आउटपुट डिवाइसेज को सेंड किया जाता है तो वह आउटपुट रजिस्टर में आता है और वह वहां से आउटपुट डिवाइसेज को सेंड किया जाता है और आउटपुट रजिस्टर में भी इनपुट रजिस्टर के समान कुल 9 फीट होती हैं
4. मेमोरी डाटा रजिस्टर (memory data register or (MDR or DR)-
यह 16 फिट का होता है इसका मतलब 16bit स्टोर कर सकता है तथा इसका प्रयोग प्राइमरी मेमोरी द्वारा दिया गया डाटा को पढ़ लिया स्टोर करने के लिए किया जाता है
5. मेमोरी ऐड्रेस रजिस्टर ( memory address register)-
यह 16 बिट का रजिस्टर होता है और इसका प्रयोग opprand के एड्रेस को स्टोर करने के लिए किया जाता है
6. मेमोरी बफर रजिस्टर (memory buffer register)-
प्राथमिक मेमोरी में राइट स्टोर किए जाने वाले डाटा सबसे पहले MBR मिलाया जाता है MBR एमबीआर के माध्यम से ही मेमोरी में रीड राइट ऑप्शन किए जाते हैं जब भी सीपीयू को कोई निर्देश क्रियान्वित यानी instruction excute करना होता है तो वह सबसे पहले MBR (master boot record) में लाता है तथा उसे आगे की क्रिया करता है एमबीए 16 बिट रजिस्टर होता है यह ज्यादातर डाटा आइटम को अस्थाई रूप से स्टोर करने के लिए किया जाता है इसे यूजर भी प्रोग्राम कर उपयोग कर सकता है सीपीयू और यूजर से आप आसानी से अपनी आवश्यकता के अनुसार डाटा स्टोर कर सकते हैं
7. इंस्ट्रक्शन रजिस्टर (instruction register)-
यह 16 बिट का रजिस्टर होता है और इसका उपयोग मुख्य मेमोरी यूनिट में इंस्ट्रक्शन को पढ़ने के लिए इस्तेमाल किया जाता है
8. स्टैक प्वाइंटर (stack pointer)-
सीपीयू के द्वारा विभिन्न इंस्ट्रक्शन पर कार्य करने के दौरान एक लिस्ट का निर्माण किया जाता है जिसे स्टैक कहते हैं यह LIFO ( last in first out) सिद्धांत पर कार्य करती है इसमें अंतिम निर्देश यानी इंस्ट्रक्शन को सबसे पहले तथा पहले निर्देश यानी कि फ़र्स्ट इंस्ट्रक्शन को सबसे अंत में एग्जीक्यूट किया जाता है स्टैक की वर्तमान स्थिति के एड्रेस को स्टोर करने के लिए स्टैक प्वाइंटर का इस्तेमाल किया जाता है
9. फ्लैग रजिस्टर (flag register)-
इसका इस्तेमाल एग्जीक्यूशन के दौरान मशीन का स्टेटस स्टोर करने के लिए किया जाता है मुख्य फ्लैग रजिस्टर OF,DF,IF,SF,ZF होते हैं
10. एक्यूमलेटर (accumulator)-
यह 16 बिट का एक अत्यंत महत्वपूर्ण रजिस्टर होता है और इसका इस्तेमाल अर्थमैटिक और लॉजिकल ऑपरेशन करने के लिए किया जाता है किसी भी इंस्ट्रक्शन में oprend क़ो स्टोर करने के लिए डिफ़ॉल्ट रजिस्टर एक्यूमलेटर होता है
उदाहरण के लिए माना सीपीयू को A+B+C+D क़ो हल करना है तो वह सबसे पहले A+B का मान हल करेगा और उसके रिजल्ट को एक्यूमलेटर रजिस्टर में स्टोर कर देगा फिर वह उस रजिस्टर में स्टोर परिणाम R1 को C के साथ जुड़ेगा और फिर रजिस्टर प्राप्त हुए रिजल्ट को दोबारा रजिस्टर में स्टोर कर देगा
11. शिफ्ट रजिस्टर (shift register)-
शिफ्ट रजिस्टर डाटा बिट रजिस्टर के अंदर एक मेमोरी सेल में किसी दूसरे मेमोरी में या किसी दूसरे रजिस्टर में शिफ्ट कर सकता है रजिस्टर के भीतर एक बिट बाएं से दाएं और दाएं से बाएं से हो सकती है
12. प्रोग्राम काउंटर (program counter)-
यह एक विशेष प्रकार का रजिस्टर होता है जो एग्जीक्यूट होने वाले इंस्ट्रक्शन को मेमोरी एड्रेस में स्टोर करता है वास्तव में यह मेमोरी में पढ़े जाने वाले अगले डाटा या इंस्ट्रक्शन का एड्रेस स्टोर करता है
13. स्टार्ट स्टॉप रजिस्टर ( start stop register)-
स्टार्ट स्टॉप रजिस्टर को अच्छी तरीके से S रजिस्टर कहा जाता है यह फ्लैग रजिस्टर के जैसा ही केवल एक बिट का रजिस्टर है जो कंप्यूटर प्रोसेसिंग के चलने या रुकने का स्टेटस बताता है यदि S=1है तो कंप्यूटर में इंस्ट्रक्शन के पहले निर्धारित क्रम के अनुसार प्रोसेसिंग चलती रहेगी यदि S=1 है तो वह कंप्यूटर की प्रोसेसिंग को रोक देगा
क्लॉक सिस्टम (Clock system)
सभी माइक्रोप्रोसेसर्स का अपना एक मास्टर क्लॉक जनरेटर होता है जो क्लॉक सिग्नल उत्पन्न करता है क्लब जनरेटर सामान्य रूप से एक स्थिऱ oscillator होता है जो निश्चित अंतराल के बाद बारंबार यानी लगातार क्लॉक पल्स की जो श्रेणी होती है लिस्ट होती है उसे उत्पन्न कर सकता है यह लिस्ट क्लॉक सिग्नल कहलाती है क्लॉक पल्स को टाइमिंग पल्स भी कहा जाता है क्लॉक पल्स डिजिटल सिग्नल के जैसी होती है इसी समय क्लॉक पल्स का मान 0 या 1 होता है
एक क्लॉक सिग्नल में सभी क्लॉक पल्स की चौड़ाई समान होती है
दिए हुए चित्र में क्लॉक पल्स की पुनरावृति को दर्शाया गया है दो समान चौड़ाई के क्लॉक पल्स को जोड़ने के रूप को क्लॉक साइकिल कहा जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है क्लॉक साइकिल कंप्यूटर द्वारा की जा रही प्रोसेसिंग की गति की मूल इकाई है एक क्लॉक साइकिल में क्लॉक का एक एक्टिव ट्रांजैक्शन उपस्थित होता है
हर सेकंड के उपस्थित होने वाले क्लॉक साइकिल की संख्या क्लॉक की दर कहलाती है यानी क्लॉक रेट कहलाती है इसका मान क्लॉक साइकिल प्रति सेकेंड से पता चलता है क्लॉक की दर को मापने के लिए HZ,KHZ,MHZ,GHZ सब इस्तेमाल होते हैं कंप्यूटर की प्रोसेसिंग की स्पीड का निर्धारण उसकी क्लॉक दर से किया जाता है यदि कंप्यूटर की क्लॉक दर अधिक है तो उसके प्रोसेसिंग भी तेज होगी
बस सिस्टम
(Bus System)
कंप्यूटर सिस्टम अनेक भागों से मिलकर बनता है सामान्य रूप से यह भाग हैं प्रोसेसर,मेन मेमोरी,इनपुट/आउटपुट डिवाइसेज और अलग-अलग प्रकार की चिप है सब इन सभी भागों के बीच में डिजिटल सिग्नल का ट्रांसमिशन होता है कंप्यूटर में सभी प्रकार की सूचनाएं डाटा एड्रेस आदि डिजिटल सिग्नल के रूप में संचालित होता है डिजिटल सिग्नल के ट्रांसमिशन के लिए एक सुचालक माध्यम की आवश्यकता पड़ती है कंप्यूटर के संदर्भ में यह माध्यम बस कहलाती है
कंप्यूटर बस अनेक महीन तारों का बंडल होता है बस का हर एक तार बायनरी बिट ट्रांसलेट कर सकता है इस प्रकार एक बस में तारों की संख्या उसके फ्रांस में ट्वीट की संख्या जो सामान्य रूप से ट्रांसलेट होते हैं बताती है कंप्यूटर सिस्टम के अलग-अलग भागों के बीच में अनेक प्रकार के बस का नेटवर्क फैला रहता है जिस प्रकार एक शहर के अलग-अलग भागों के बीच में सड़कों का जाल फैला आता है और उन सड़कों के द्वारा किसी एक भाग से किसी दूसरे भाग तक की पहुंचा जा सकता है ठीक इसी प्रकार कंप्यूटर में फैले हुए बस के जाल के द्वारा डिजिटल सिग्नल में डाटा सूचना का आदान प्रदान चलता रहता है
कंप्यूटर सिस्टम में अलग प्रकार के बसेस होती हैं जो कंप्यूटर सिस्टम के बस सिस्टम का ही भाग होती है बस सिस्टम के द्वारा कॉपर तार सर्किट बोर्ड पर बने हुए कॉपर के ट्रैक और एक चिप लगे हुए अनेक सर्किट को जोड़ने के लिए महीन तार इस्तेमाल किए जाते हैं
बस के प्रकार
1. डाटा बस (data bus)
2. एड्रेस बस (address bus)
3. कंट्रोल बस (control bus)
बस के उपयुक्त तीन प्रकार वास्तव में एक समान ही है केवल उनका डाटा ट्रांसमिशन की जो प्रणालियों को अलग-अलग है अन्य शब्दों में कहा जाए तो बस का जो दिया हुआ वर्गीकरण है या फिर बटवारा है इसमें ट्रांसपोर्ट होने वाले सिग्नल के आधार पर किया गया है
1.डाटा बस (data bus)-
एक बस में ऐसे तारों का समूह जो डाटा सिग्नल का ट्रांसमिशन करता है डाटा बस कहलाता है डाटा बस समान रूप से एक डांटा वर्ड ट्रांसलेट कर सकती है मानक कंप्यूटर सिस्टम 32-bit वर्ल्ड का है तो इसके बस सिस्टम की डाटा बस में कुल 32 समांतर तारे होंगी जो 32-bit वर्ड को एक साथ ट्रांसलेट कर सकती हैं
2. एड्रेस बस (address bus)-
डाटा को मेमोरी में किस एड्रेस पर स्टोर करना है या उसे किस मेमोरी एड्रेस से रीड करना है इसकी जानकारी एड्रेस बस ट्रांसमिट करती है कंप्यूटर में हर एक डाटा आइटम के साथ उसका एड्रेस जुड़ा रहता है जो एड्रेस बस द्वारा ट्रांसलेट कर दिया जाता है एड्रेस बस कितने बिट का एड्रेस ट्रांसलेट में कर सकती है उसके कुल समांतर तारों की संख्या पर निर्भर करता है एड्रेस बस में समांतर तारों की संख्या एमबीए रजिस्टर के आकार जितनी होती है
3. कंट्रोल बस (control bus)-
प्रोसेसर अलग-अलग भागों को कार्य करने के लिए इंस्ट्रक्शन देता है जैसे read-write, stop-start यह सब इंस्ट्रक्शन कंट्रोल सिग्नल के रूप में ट्रांसलेट होते हैं और इनके ट्रांसमिशन का पूरा कार्य कंट्रोल बस के पास करता है कंप्यूटर की कार्य क्षमता निर्धारण करने से उसका बस सिस्टम महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जिस कंप्यूटर की बस समांतर रूप से अधिक ट्रांसलेट करेगी और तेज गति से बढ़ते बिट ट्रांसमिट करेगी वह कंप्यूटर उतना ही तेज कार्य करेगा बस की डाटा ट्रांसमिशन क्षमता डाटा डर से निर्धारित की जाती है जो बस विड्थ (bus width) और उसके क्लॉक रेट (clock rate) पर निर्भर करती है
माइक्रो प्रोसेसर का क्रमिक विकास
(Successive devolopment of microproccesser)
सीपीयू को माइक्रोप्रोसेसर भी कहते हैं प्रोसेसर के निर्माण के क्षेत्र में इंटेल एक कंपनी है जो अपने द्वारा निर्मित प्रोसेसर बनाती है जैसे पेंटीअम (pentium)और ड्यूल कोर (dual-core)
यह अपने अलग अलग गुणों के आधार पर एक दूसरे से अलग अलग है इनकी अलग अलग प्रकारों के बारे में हम अंतर को समझ सकते हैं
1. 8088 माइक्रोप्रोसेसर(microprocessor)-
यह 16 बिट माइक्रोप्रोसेसर होता है माइक्रो प्रोसेसर पर 16 बिट दिखाता है कि यह एक समय में 16 बिट दो बाइट से अधिक का डाटा कार्य नहीं कर सकता तथा इसके अंदर 14 रजिस्टर होते हैं जो 14 ×2=28 का कार्यक्षेत्र प्रदान करते हैं इसमें 8 बिट एड्रेस बस का प्रयोग किया जाता है
2. 8086 माइक्रो प्रोसेसर (8086 microprocessor)-
यह दूसरे गुणों में तो 8088 के सामान्य है परंतु इसमें 8-bit डाटा बस के स्थान पर 16 बिट बस का प्रयोग किया जाता है
इसका मतलब है कि प्रोसेसर के डाटा ग्रहण करने और भेजने की दर माइक्रो प्रोसेसर (8088)की तुलना से दुगनी है
3. 80286 माइक्रोप्रोसेसर (80286 microprocessor)-
8086 के बाद आईबीएम कंपनी ने 80286 माइक्रोप्रोसेसर को प्रस्तुत किया तथा अपने कुछ विशेष गुणों की वजह से 8086 से काफी अलग था इसके इस विशेष गुणों में मल्टी टास्किंग का मुख्य कारण है इस गुण की वजह से इसे एक समय से अधिक कार्य संपादित कर सकता है यह दो मोड में चलाया जा सकता है रियल मोड तथा प्रोटेक्टेड मोड रियल मोड में बिल्कुल 8086 के जैसा ही कार्य करता है लेकिन प्रोडक्ट में यह मुख्य मेमोरी क को अलग-अलग प्रोग्राम के लिए अलग-अलग भागों में विभाजित कर देता है एक प्रोग्राम दूसरे प्रोग्राम को दिए गए मेमोरी एरिया का प्रयोग नहीं करता जिस वजह से मेमोरी एरिया में एक समय से एक से अधिक प्रोग्रामों को चला सकता है
4. 80386 माइक्रोप्रोसेसर (80386 microprocesser)-
यह 80286 के बाद लांच किया गया माइक्रोप्रोसेसर है यह 80286 की अपेक्षा गति में तेज और अधिक शक्तिशाली था यह भी 80286 की तरह ही रियल तथा प्रोटेक्टेड मोड में चलता था
5. पेंटीअम सीरीज (pentium series)-
सन 1993 में पेंटीअम प्रोसेसर की लिस्ट का पहला प्रोसेसर बाजार में आया पहले इसे 80586 नाम दिया जाना था लेकिन बाद में इसे पेंटियम नाम दिया गया पेंटीअम प्रोसेसर 1 सेकंड में लगभग 100 मिलियन इंस्ट्रक्शंस एग्जीक्यूट कर सकता था बाद में इसी में पेंटियम 1 पेटीएम 2 पेटीएम 3 पेंटीअम 4 यह सब आए तथा लास्ट में इसे पेंटीअम 4 कहा जाने वाला प्रोसेसर भी माना गया अगर इसे तुलनात्मक रूप में देखें तो पेंटीअम प्रोसेसर एक सेकंड में 1000 मिलियन से ज्यादा इंस्ट्रक्शन को एग्जीक्यूट कर सकता है
6. dual-core सीरीज (dual-core series)-
सन 2009 में इंटेल कंपनी द्वारा बनाया गया dual-core अपनी लिस्ट का पहला प्रोसेसर बाजार में आया इसके बाद I3,I5,i7 प्रोसेसर इन प्रोसेसर में प्रोसेसिंग की स्पीड तथा ग्राफिक के क्षेत्र में क्रांतिकारी परिवर्तन ला दिया
(Introduction)
Before discussing the micro processor, we would be good to know the literal meaning of the processor or resource. The word resource means a resource that serves a particular purpose or a task. For example, we have to write a letter. That our processor will work in this way, one of our colleague who is unaware of the city of Delhi, we want to go to the railway station and reserve a seat for us to travel from Delhi to Mumbai. Now you will consider that the desired work from the colleague For what we have to do to get it done, first of all we have to understand the way to get it to the station, after this, we will have to explain the place and its method of reserving the seat, but even then the possibility of getting the right seat reserved by it depends on that Whether he is able to remember our given directions and directors and whether he is able to use them properly at the appropriate time or not. In the appropriate example, reserving Mumbai's seat in Delhi is an objective and Seekers who fulfill the purpose are
The British scientist Charles Babbage first envisaged a component of the computer that could already be given guidelines for editing certain tasks in a certain way, store those guidelines inside yourself and observe them Edit the assigned work as well, after completing the work, start the other work on its own according to the predetermined order.
Nowadays, in computer systems, the processor has the same importance as the brain in a human's body, that is, the way the brain operates in the human body, it controls every single part of it. Every device in the system of a process computer handles and controls every part of it, every function performed by the computer, such as calculating data processing data storage instructions, execution of data, transmission of data to different parts of the computer, input and output devices. All the tasks are supervised by the processor, etc.
The processor itself is made up of many parts. A processor has various types of digital circuit communication license register counters, etc. All types of functions involved in it are done by the right processor. Every time the processor is fixed for a particular task. Such as registers store short term data, orders in processors, sub tractors, etc. perform mathematical operations, electronic lock system provides clock signal, bus systems transmit data etc.
(Microprocesser)
A microprocessor is a small-sized processor in which all processors are mounted on a VLSI chip such that all parts of the micro-processor such as the circuit are mounted on the same roof, because of the rapid transmission of digital signals between them. Because the microprocessor works much faster
A typical microprocessor chip has 10 to 132 numbers of pins, all of these pins allow the micro processor CPU to exchange digital signals from other parts of the computer such as memory input output devices, etc. if a computer has a micro processor If it is called a microcomputer, it is possible to reduce the size of the computer due to the micro size of the micro processor.
(Main parts of micro processor)
Following is the block diagram of the computer. It is shown the processor input output system and memory. Currently there is a trend of different types of computers so that the structure of the processor is also different but the total required components of each processor are written.
1. Economic Logic Unit (ALU)
2. Control Unit (CU)
3. Internal memeory system
4. Clock system
5. Bus system
1. Arithmatic logical unit
Marriage is the component of the processor in which all the mathematical and logical actions are performed, for example
X = 3 + 9
X = y + z × 6
Actions in which only part of the ALU seems to be true for the expression "X <Y" or the decision to be false occurs in the B ALU. The combination value unit consists of several circuits that complete mathematical and logical actions. Let's do as the sum of the work of the adder circuit means that the addition of the subtractor circuit is to be subtracted and the work of the circuit of the compressor is to be compared.
The ability of the processor to perform mathematical and logical operations depends on the structure of the ALU. Circuits are in place to perform the ALU major operation. The processor can only perform that number of operations in general, typically in part of the value of each processor. Circuits are provided for mathematical operations
Function of ALU -
Before starting any type of processing, all the instructions and data items are stored in the main memory. When an instruction is to be executed, it is first brought to the register part of the CPU if that instruction is for mathematic or logical work. If it is the operand given in the instruction, which means the operation is to be done and the information of the operation code is given to LU. ALU input the value of the circuit operand of the given operation. The circuit performs the operation and the output value is output Gives the register ALU is also connected with a volume meter register which stores the secondary result received between events in the accumulator and from there takes them back as input again calculating or completing the operation. After the result, the result is transferred to the output register, from here the out is stored in scolded main memory or transferred to the output unit.
2. Control Unit
Control unit CU is the unit that conducts and controls every activity of the computer. Every work done by the computer system is completed under the supervision of the control unit. The control unit is doing all the actions by the processor. Also belongs
When an instruction is given to the computer, the control unit itself brings some instruction into the register related to the main memory, recording it here means that the control unit divides the instruction into several parts and stores each part in the register above. And does everything according to each and every task in accordance with it. Each instruction normally has 2 parts. Operation court and address part are oppcode to get information about which operation is to be done in the instruction and The address part consists of the address of the data items on which the control unit oppcode stores the address part in the corresponding register, in case the oppcode is mathematically and logical, the control unit oppcode and send the data to the ALU In addition to controlling in the green procedure related to data processing, the control unit also conducts the exchange of data from the input output devices, it acts like a traffic controller for the system.
3. Internal memory system -
The microprocessor chip consists of small-sized memory cells ranging from one to 32 whose speed is very fast. These memory cells provide storage capacity to the CPU ie processors at the time of data processing. It is able to register these memory cells. A processor has some 32 registers of its own. Some of these are for general use and some are for special use. All these registers together form the internal memory system of the processor.
All register circuits are almost the same. Each register in a CPU is used for a particular function. Depending on the function, the register is divided into several types. The number of registers in the CPU depends on the design of the CPU but more in the CPU Registering means processing at a faster speed. The modern processor of a processing computer has about 32 registers.
Normally the CPU has the following types of registers but it is not necessary that the following registers are installed in the CPU of each computer.
1. General Purpose Register (general perpose, GPR) -
These registers are commonly used as per their name. CPUs have 6-bit GPRs called the following BCDHLs. Each of these registers is 8 bits meaning a GPR can store data now. If the processor has to store 16B data, then two GPRs will be used in the same manner as 16 beat registers. These are also called programmable registers because the user can store the remaining data in them and use them.
2. Input Resister -
When data is input from an input device such as a keyboard, it is first stored in the input register of the processor. The input data is in a group of binary bits. The input register consists of a total of 9 bits, initially 8 bits in the input banner. The east side is in the last and there is nine V bit input which is stored in flag big by B.Tech and in case of non-receipt of data, this bit stores zero.
3. Output register -
When the data output devices are sent, it comes into the output register and from there it is sent to the output devices and the output register also has a total of 9 feet like the input register.
4. Memory data register (MDR or DR) -
It is 16 fit means it can store 16bit and it is used to store read data given by primary memory.
5. Memory address register -
It is a 16 bit register and is used to store the address of opprand
6. Memory buffer register -
The first MBR is added to the data that is stored right in the primary memory. The MBR is the read right option in memory only through the MBR (master boot record). Whenever the CPU has to execute an instruction, that is, it brings the MBR first. And it takes further action. MBA is 16 bit register. It is mostly done to store data items temporarily. The user can also program it and use the CPU and the user can easily store the data as per their requirement. can do
7. Instruction register
It is a 16-bit register and is used to read instruction in the main memory unit.
8. stack pointer
While working on different instruction by the CPU, a list is created which is called stack. It works on the LIFO (last in first out) principle in which the last instruction is the first instruction and the first instruction is the first instruction The end is executed. The stack pointer is used to store the address of the current position of the stack.
9. Flag register
It is used to store machine status during execution. Main flag registers are OF, DF, IF, SF, ZF.
10. Accumulator
It is a very important 16 bit register and is used to perform economical and logical operations. Any instruction has a default register accumulator to store oprend.
For example, suppose the CPU has to solve A + B + C + D then it will first solve the value of A + B and store its result in accumulator register and then store the result R1 in that register with C Will join and then store the received result in the register again
11. Shift register
Shift register can shift from one bit left to right and right to left within the register in another memory or another register in one memory cell inside the data bit register.
12. Program counter
It is a special type of register that stores the instruction to be executed in memory address, in fact it stores the address of the next data or instruction to be read in memory.
13. start stop register -
The start stop register is properly called the S register. It is only a single bit register similar to the flag register that tells the status of the computer running or stopping if it is S = 1, then processing according to the first set order of instruction in the computer. If S = 1, then it will stop processing the computer.
Clock system
All microprocessors have their own master clock generator that generates a clock signal. The club generator is normally a stationary oscillator that can list the range of frequencies ie constant clock pulse after a certain interval. A list clock signal is called a clock pulse. It is also called a timing pulse. Clock pulse is like a digital signal. At the same time the clock pulse has a value of 0 or 1.
All clock pulses in a clock signal have the same width.
The following figure shows the iteration of the clock pulse. The form of connecting two equal width clock pulse is called clock cycle. As shown in the figure, the clock cycle is the basic unit of processing speed done by a computer. An active transaction of the clock is present in the clock cycle.
The number of clock cycles present every second is called clock rate i.e. clock rate. Its value shows the clock cycle per second. HZ, KHZ, MHZ, GHZ are all used to measure the clock rate of a computer. Processing speed is determined by its clock rate. If the computer has a higher clock rate, then its processing will also be faster.
(Bus System)
Computer systems consist of many parts. Generally these parts are processors, main memory, input / output devices and different types of chips. All these parts have a digital signal transmission between all kinds of information in the computer. Data address etc. operates as digital signal, transmission of digital signal requires a conductor medium, in the context of computer, this medium is called bus.
A computer bus is a bundle of many finer wires. Every single wire in the bus can transmit a binary bit, thus the number of wires in a bus in its France number of tweets that are normally translates into different parts of a computer system. The network of many types of bus is spread in the middle of the way, the network of roads is spread between different parts of a city and those roads can be reached from one part to another. The exchange of data information in digital signals is carried through a networked bus network
Computer systems have different types of buses which are part of the bus system of a computer system. Copper wire is used by the bus system to connect the copper tracks on the circuit board and multiple circuits with a chip. Huh
Bus type
1. Data Bus
2. Address bus
3. Control bus
The appropriate three types of bus are actually the same, only their systems of data transmission are different. In other words, the classification of the bus is or is based on the signal being transported. is
1. Data Bus
A group of wires in a bus that transmits a data signal is called a data bus. The data bus can evenly transmit a scolded word. The standard computer system is 32-bit world, so its bus system's data bus has a total of 32 parallel There will be stars that can translate 32-bit words together
2. Address bus
The address bus transmits the information of which address to store the data in memory or from which memory address to read it, every address item is connected with its address which is transmitted by the address bus in the computer. The total number of parallel wires in the address bus depends on the number of parallel wires in the address bus.
3. Control bus -
The processor gives instructions for different parts to work such as read-write, stop-start. These are all translated as instruction control signals and the entire work of transmission is done by the control bus to determine the performance of the computer. Since its bus system plays an important role, the computer whose bus will be translating more in parallel and transmitting bits at a faster speed, the more the computer will work the faster the data transmission capacity of the bus is determined by the data fear which is the bus width. width) and its clock rate
(Successful devolopment of microproccesser)
The CPU is also called a microprocessor. Intel is a company that manufactures processors such as pentium and dual-core.
It is different from each other on the basis of its different qualities, we can understand the difference about their different types.
1. 8088 microprocessor (microprocessor) -
It is a 16 bit microprocessor. The 16 bit on the micro processor shows that it cannot handle more than 16 bits of data at a time, and there are 14 registers inside it which provide a working area of 14 × 2 = 28. Bit address bus is used
2. 8086 Micro Processor (8086 microprocessor) -
It is common to 8088 in other properties but instead of 8-bit data bus, 16 bit bus is used.
This means that the rate of data received and sent by the processor is twice as much as that of the micro processor (8088).
3. 80286 microprocessor (80286 microprocessor) -
After 8086, the IBM company introduced the 80286 microprocessor and was quite different from the 8086 due to some of its special properties. The main reason for multi-tasking in this particular property is because of this feature it can perform more than one task. It can be run in two modes. Real mode and Protected mode. In real mode it works exactly the same as 8086 but in the product it divides the main memory A into different parts for different programs. The program does not use the given memory area due to which one can run more than one program in the memory area at a time.
4. 80386 microprocessor (80386 microprocesser) -
It is a microprocessor launched after 80286. It was faster and more powerful in speed than 80286. It also ran in real and protected mode like 80286.
5. Pentium series
In 1993, the first processor on the list of Pentium processors came on the market, it was first to be named 80586 but later it was named Pentium. The Pentium processor could execute about 100 million instructions in 1 second. 3 Pentium 4 All this came and in the last, it was also called as Pentium 4 processor. If you look at it in comparison, then Pentium processor can execute more than 1000 million instructions in a second.
6. dual-core series
In 2009, the first processor of the dual-core list made by the Intel company came on the market, followed by I3, I5, i7 processors. These processors revolutionized the speed of processing and graphics.
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