इस पृष्ठ को पढ़ने के लिए आप जिस कंप्यूटर का उपयोग कर रहे हैं, वह अपना कार्य करने के लिए एक माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करता है । माइक्रोप्रोसेसर किसी भी सामान्य कंप्यूटर का दिल होता है, चाहे वह डेस्कटॉप मशीन हो , सर्वर हो या लैपटॉप हो । आप जिस माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग कर रहे हैं, वह एक पेंटियम, एक K6, एक पॉवरपीसी, एक स्पार्क या कई अन्य ब्रांडों और माइक्रोप्रोसेसरों में से कोई भी हो सकता है, लेकिन वे सभी लगभग एक ही तरह से एक ही काम करते हैं।
एक माइक्रोप्रोसेसर - जिसे सीपीयू या सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट के रूप में भी जाना जाता है - एक पूर्ण गणना इंजन है जो एक चिप पर बना होता है। पहला माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 था, जिसे 1971 में पेश किया गया था। 4004 बहुत शक्तिशाली नहीं था - यह केवल जोड़ और घटा सकता था, और यह एक बार में केवल 4 बिट्स ही कर सकता था। लेकिन यह आश्चर्यजनक था कि सब कुछ एक चिप पर था। 4004 से पहले, इंजीनियरों ने या तो चिप्स के संग्रह से या असतत घटकों ( एक समय में एक वायर्ड ट्रांजिस्टर ) से कंप्यूटर का निर्माण किया । 4004 ने पहले पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर में से एक को संचालित किया।
यदि आपने कभी सोचा है कि आपके कंप्यूटर में माइक्रोप्रोसेसर क्या कर रहा है, या यदि आपने कभी माइक्रोप्रोसेसरों के प्रकारों के बीच अंतर के बारे में सोचा है, तो पढ़ें। इस लेख में, आप सीखेंगे कि कितनी सरल डिजिटल लॉजिक तकनीकें कंप्यूटर को अपना काम करने देती हैं, चाहे वह कोई गेम खेल रहा हो या किसी दस्तावेज़ की वर्तनी जाँच रहा हो!
- माइक्रोप्रोसेसर प्रगति: इंटेल
- माइक्रोप्रोसेसर तर्क
- माइक्रोप्रोसेसर मेमोरी
- माइक्रोप्रोसेसर निर्देश
- माइक्रोप्रोसेसर प्रदर्शन और रुझान
- 64-बिट माइक्रोप्रोसेसर
माइक्रोप्रोसेसर प्रगति: इंटेल
होम कंप्यूटर में इसे बनाने वाला पहला माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 8080 था, जो एक चिप पर एक पूर्ण 8-बिट कंप्यूटर था, जिसे 1974 में पेश किया गया था। बाजार में वास्तविक धूम मचाने वाला पहला माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 8088 था, जिसे 1979 में पेश किया गया था और इसमें शामिल किया गया था। आईबीएम पीसी में (जो पहली बार 1982 के आसपास दिखाई दिया)। यदि आप पीसी बाजार और उसके इतिहास से परिचित हैं, तो आप जानते हैं कि पीसी बाजार 8088 से 80286 से 80386 से 80486 तक पेंटियम से पेंटियम II से पेंटियम III से पेंटियम 4 में चला गया। ये सभी माइक्रोप्रोसेसर इंटेल द्वारा बनाए गए हैं और ये सभी 8088 के मूल डिजाइन में सुधार हैं। पेंटियम 4 मूल 8088 पर चलने वाले किसी भी कोड को निष्पादित कर सकता है, लेकिन यह इसे लगभग 5,000 गुना तेजी से करता है!
2004 के बाद से, इंटेल ने कई कोर और लाखों अधिक ट्रांजिस्टर के साथ माइक्रोप्रोसेसरों को पेश किया है। लेकिन ये माइक्रोप्रोसेसर भी पहले के चिप्स के समान सामान्य नियमों का पालन करते हैं।
इस पृष्ठ पर तालिका के बारे में अतिरिक्त जानकारी:
- तिथि साल कि प्रोसेसर पहले शुरू किया गया था। कई प्रोसेसर मूल रिलीज की तारीख के बाद कई वर्षों तक उच्च घड़ी की गति पर फिर से पेश किए जाते हैं।
- ट्रांजिस्टर चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या है। आप देख सकते हैं कि पिछले कुछ वर्षों में एक चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या में लगातार वृद्धि हुई है।
- माइक्रोन चिप पर सबसे छोटे तार की चौड़ाई, माइक्रोन में होती है। तुलना के लिए, मानव बाल 100 माइक्रोन मोटे होते हैं। जैसे-जैसे चिप पर फीचर का आकार कम होता जाता है, ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ती जाती है।
- घड़ी की गति वह अधिकतम दर है जिस पर चिप को देखा जा सकता है। घड़ी की गति अगले भाग में अधिक समझ में आएगी।
- डेटा चौड़ाई ALU की चौड़ाई है। एक 8-बिट ALU जोड़/घटाना/गुणा/आदि कर सकता है। दो 8-बिट संख्याएं, जबकि एक 32-बिट ALU 32-बिट संख्याओं में हेरफेर कर सकता है। एक 8-बिट ALU को दो 32-बिट संख्याओं को जोड़ने के लिए चार निर्देशों को निष्पादित करना होगा, जबकि एक 32-बिट ALU इसे एक निर्देश में कर सकता है। कई मामलों में, बाहरी डेटा बस ALU के समान चौड़ाई की होती है, लेकिन हमेशा नहीं। 8088 में 16-बिट ALU और 8-बिट बस थी, जबकि आधुनिक पेंटियम अपने 32-बिट ALU के लिए एक बार में 64 बिट डेटा प्राप्त करते हैं।
- MIPS का अर्थ "प्रति सेकंड लाखों निर्देश" है और यह CPU के प्रदर्शन का एक मोटा माप है। आधुनिक सीपीयू इतने अलग-अलग काम कर सकते हैं कि एमआईपीएस रेटिंग अपने बहुत से अर्थ खो देती है, लेकिन आप इस कॉलम से सीपीयू की सापेक्ष शक्ति का सामान्य ज्ञान प्राप्त कर सकते हैं।
इस तालिका से आप देख सकते हैं कि, सामान्य तौर पर, घड़ी की गति और एमआईपीएस के बीच एक संबंध है। अधिकतम घड़ी की गति चिप के भीतर निर्माण प्रक्रिया और देरी का एक कार्य है। ट्रांजिस्टर और MIPS की संख्या के बीच एक संबंध भी है। उदाहरण के लिए, 8088 5 मेगाहर्ट्ज पर देखा गया लेकिन केवल 0.33 एमआईपीएस (लगभग एक निर्देश प्रति 15 घड़ी चक्र) पर निष्पादित किया गया। आधुनिक प्रोसेसर अक्सर प्रति घड़ी चक्र में दो निर्देशों की दर से निष्पादित कर सकते हैं। वह सुधार सीधे चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या से संबंधित है और अगले भाग में अधिक समझ में आएगा।
एक चिप क्या है?
एक चिप को एक एकीकृत परिपथ भी कहा जाता है । आम तौर पर यह सिलिकॉन का एक छोटा, पतला टुकड़ा होता है, जिस पर माइक्रोप्रोसेसर बनाने वाले ट्रांजिस्टर नक़्क़ाशीदार होते हैं। एक चिप एक तरफ एक इंच जितनी बड़ी हो सकती है और इसमें लाखों ट्रांजिस्टर हो सकते हैं। सरल प्रोसेसर में कुछ हजार ट्रांजिस्टर शामिल हो सकते हैं जो एक चिप पर कुछ मिलीमीटर वर्ग में नक़्क़ाशीदार होते हैं।
माइक्रोप्रोसेसर तर्क
यह समझने के लिए कि माइक्रोप्रोसेसर कैसे काम करता है, अंदर देखना और इसे बनाने के लिए इस्तेमाल किए गए तर्क के बारे में सीखना मददगार होता है। इस प्रक्रिया में आप असेंबली भाषा के बारे में भी सीख सकते हैं - एक माइक्रोप्रोसेसर की मूल भाषा - और कई चीजें जो इंजीनियर एक प्रोसेसर की गति को बढ़ाने के लिए कर सकते हैं।
एक माइक्रोप्रोसेसर मशीन निर्देशों का एक संग्रह निष्पादित करता है जो प्रोसेसर को बताता है कि क्या करना है। निर्देशों के आधार पर, एक माइक्रोप्रोसेसर तीन बुनियादी चीजें करता है:
- अपने ALU (अरिथमेटिक/लॉजिक यूनिट) का उपयोग करते हुए, एक माइक्रोप्रोसेसर जोड़, घटाव, गुणा और भाग जैसे गणितीय कार्य कर सकता है। आधुनिक माइक्रोप्रोसेसरों में पूर्ण फ़्लोटिंग पॉइंट प्रोसेसर होते हैं जो बड़े फ़्लोटिंग पॉइंट नंबरों पर अत्यंत परिष्कृत संचालन कर सकते हैं।
- एक माइक्रोप्रोसेसर डेटा को एक मेमोरी लोकेशन से दूसरे में स्थानांतरित कर सकता है ।
- एक माइक्रोप्रोसेसर निर्णय ले सकता है और उन निर्णयों के आधार पर निर्देशों के एक नए सेट पर जा सकता है।
बहुत परिष्कृत चीजें हो सकती हैं जो एक माइक्रोप्रोसेसर करता है, लेकिन वे इसकी तीन बुनियादी गतिविधियां हैं। निम्नलिखित आरेख उन तीन चीजों को करने में सक्षम एक अत्यंत सरल माइक्रोप्रोसेसर दिखाता है:
यह लगभग उतना ही सरल है जितना एक माइक्रोप्रोसेसर को मिलता है। इस माइक्रोप्रोसेसर में है:
- एक पता बस (जो 8, 16 या 32 बिट चौड़ी हो सकती है) जो स्मृति को एक पता भेजती है
- एक डेटा बस (जो 8, 16 या 32 बिट चौड़ी हो सकती है) जो मेमोरी को डेटा भेज सकती है या मेमोरी से डेटा प्राप्त कर सकती है
- मेमोरी को बताने के लिए एक RD (पढ़ें) और WR (लिखें) लाइन है कि क्या वह पता स्थान सेट करना या प्राप्त करना चाहता है
- एक क्लॉक लाइन जो क्लॉक पल्स को प्रोसेसर को सीक्वेंस करने देती है
- एक रीसेट लाइन जो प्रोग्राम काउंटर को शून्य (या जो कुछ भी) पर रीसेट करती है और निष्पादन को पुनरारंभ करती है
आइए मान लें कि इस उदाहरण में पता और डेटा बसें दोनों 8 बिट चौड़ी हैं।
इस सरल माइक्रोप्रोसेसर के घटक इस प्रकार हैं:
- रजिस्टर ए, बी और सी केवल फ्लिप-फ्लॉप से बने कुंडी हैं। ( विवरण के लिए बूलियन लॉजिक कैसे काम करता है में "एज-ट्रिगर लैच" पर अनुभाग देखें।)
- पता कुंडी रजिस्टर ए, बी और सी की तरह ही है।
- प्रोग्राम काउंटर एक कुंडी है जिसमें ऐसा करने के लिए कहे जाने पर 1 से वृद्धि करने की अतिरिक्त क्षमता होती है, और ऐसा करने के लिए कहे जाने पर शून्य पर रीसेट करने के लिए भी।
- ALU 8-बिट योजक जितना सरल हो सकता है ( विवरण के लिए हाउ बूलियन लॉजिक वर्क्स में एडर्स पर अनुभाग देखें), या यह 8-बिट मानों को जोड़ने, घटाने, गुणा करने और विभाजित करने में सक्षम हो सकता है। आइए यहां बाद वाले को मान लें।
- परीक्षण रजिस्टर एक विशेष कुंडी है जो एएलयू में की गई तुलनाओं से मूल्यों को पकड़ सकता है। एक एएलयू आम तौर पर दो संख्याओं की तुलना कर सकता है और यह निर्धारित कर सकता है कि क्या वे बराबर हैं, यदि एक दूसरे से बड़ा है, आदि। परीक्षण रजिस्टर सामान्य रूप से योजक के अंतिम चरण से एक कैरी बिट भी रख सकता है। यह इन मूल्यों को फ्लिप-फ्लॉप में संग्रहीत करता है और फिर निर्देश डिकोडर निर्णय लेने के लिए मूल्यों का उपयोग कर सकता है।
- आरेख में "3-राज्य" के रूप में चिह्नित छह बॉक्स हैं। ये त्रि-राज्य बफर हैं । एक त्रि-राज्य बफर 1, ए 0 पास कर सकता है या यह अनिवार्य रूप से अपने आउटपुट को डिस्कनेक्ट कर सकता है (एक स्विच की कल्पना करें जो आउटपुट लाइन को उस तार से पूरी तरह से डिस्कनेक्ट कर देता है जिस पर आउटपुट जा रहा है)। एक त्रि-राज्य बफर एक तार से कनेक्ट करने के लिए कई आउटपुट की अनुमति देता है, लेकिन उनमें से केवल एक लाइन पर वास्तव में 1 या 0 ड्राइव करता है।
- अन्य सभी घटकों को नियंत्रित करने के लिए निर्देश रजिस्टर और निर्देश डिकोडर जिम्मेदार हैं।
हालांकि वे इस आरेख में नहीं दिखाए गए हैं, निर्देश डिकोडर से नियंत्रण रेखाएं होंगी जो:
- डेटा बस पर वर्तमान में मान को लैच करने के लिए ए रजिस्टर को बताएं
- डेटा बस पर वर्तमान में मान को लैच करने के लिए बी रजिस्टर को बताएं
- ALU द्वारा वर्तमान में आउटपुट मान को लैच करने के लिए C रजिस्टर को बताएं
- डेटा बस पर वर्तमान में मान को लैच करने के लिए प्रोग्राम काउंटर रजिस्टर को बताएं
- वर्तमान में डेटा बस में मान को लैच करने के लिए पता रजिस्टर को बताएं
- डेटा बस पर वर्तमान में मान को लॉक करने के लिए निर्देश रजिस्टर को बताएं
- प्रोग्राम काउंटर को इंक्रीमेंट के लिए बताएं
- प्रोग्राम काउंटर को शून्य पर रीसेट करने के लिए कहें
- छह त्रि-राज्य बफ़र्स में से कोई भी सक्रिय करें (छह अलग लाइनें)
- ALU को बताएं कि कौन सा ऑपरेशन करना है
- परीक्षण रजिस्टर को ALU के परीक्षण बिट्स को लैच करने के लिए कहें
- आरडी लाइन को सक्रिय करें
- WR लाइन को सक्रिय करें
इंस्ट्रक्शन डिकोडर में टेस्ट रजिस्टर और क्लॉक लाइन के बिट्स के साथ-साथ इंस्ट्रक्शन रजिस्टर से बिट्स भी आते हैं।
माइक्रोप्रोसेसर मेमोरी
पिछले खंड में पता और डेटा बसों के साथ-साथ आरडी और डब्ल्यूआर लाइनों के बारे में बात की गई थी। ये बसें और लाइनें या तो RAM या ROM से जुड़ती हैं - आम तौर पर दोनों। हमारे नमूना माइक्रोप्रोसेसर में, हमारे पास एक पता बस 8 बिट चौड़ी और एक डेटा बस 8 बिट चौड़ी है। इसका मतलब है कि माइक्रोप्रोसेसर मेमोरी के (2 8 ) 256 बाइट्स को संबोधित कर सकता है , और यह एक बार में 8 बिट मेमोरी को पढ़ या लिख सकता है। आइए मान लें कि इस साधारण माइक्रोप्रोसेसर में 128 बाइट्स ROM है जो एड्रेस 0 से शुरू होता है और 128 बाइट्स RAM एड्रेस 128 से शुरू होता है।
ROM का मतलब रीड ओनली मेमोरी है। एक ROM चिप को प्री-सेट बाइट्स के स्थायी संग्रह के साथ प्रोग्राम किया जाता है। पता बस ROM चिप को बताती है कि कौन सी बाइट प्राप्त करनी है और डेटा बस पर रखना है। जब RD लाइन स्थिति बदलती है, तो ROM चिप चयनित बाइट को डेटा बस में प्रस्तुत करता है।
RAM का मतलब रैंडम-एक्सेस मेमोरी है। रैम में सूचना के बाइट्स होते हैं, और माइक्रोप्रोसेसर उन बाइट्स को पढ़ या लिख सकता है जो इस पर निर्भर करता है कि आरडी या डब्ल्यूआर लाइन सिग्नल है या नहीं। आज के रैम चिप्स के साथ एक समस्या यह है कि बिजली बंद होने के बाद वे सब कुछ भूल जाते हैं । इसलिए कंप्यूटर को ROM की आवश्यकता होती है।
वैसे, लगभग सभी कंप्यूटरों में कुछ मात्रा में ROM होता है (एक साधारण कंप्यूटर बनाना संभव है जिसमें कोई RAM न हो - कई माइक्रोकंट्रोलर प्रोसेसर चिप पर मुट्ठी भर RAM बाइट्स रखकर ऐसा करते हैं - लेकिन आम तौर पर बनाना असंभव है जिसमें कोई ROM नहीं है)। एक पर पीसी , रोम कहा जाता है BIOS (बेसिक इनपुट / आउटपुट सिस्टम)। जब माइक्रोप्रोसेसर शुरू होता है, तो यह BIOS में मिलने वाले निर्देशों को निष्पादित करना शुरू कर देता है। BIOS निर्देश मशीन में हार्डवेयर का परीक्षण करने जैसे काम करते हैं, और फिर यह बूट सेक्टर को लाने के लिए हार्ड डिस्क पर जाता है (देखें कि हार्ड डिस्क कैसे काम करती है)ब्योरा हेतु)। यह बूट सेक्टर एक और छोटा प्रोग्राम है, और BIOS इसे डिस्क से पढ़ने के बाद रैम में स्टोर करता है। माइक्रोप्रोसेसर तब RAM से बूट सेक्टर के निर्देशों को निष्पादित करना शुरू करता है। बूट सेक्टर प्रोग्राम माइक्रोप्रोसेसर को हार्ड डिस्क से रैम में कुछ और लाने के लिए कहेगा, जिसे माइक्रोप्रोसेसर फिर निष्पादित करता है, और इसी तरह। इस प्रकार माइक्रोप्रोसेसर पूरे ऑपरेटिंग सिस्टम को लोड और निष्पादित करता है ।
माइक्रोप्रोसेसर निर्देश
यहां तक कि पिछले उदाहरण में दिखाए गए अविश्वसनीय रूप से सरल माइक्रोप्रोसेसर में निर्देशों का एक बड़ा सेट होगा जो यह प्रदर्शन कर सकता है। निर्देशों का संग्रह बिट पैटर्न के रूप में कार्यान्वित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक का एक अलग अर्थ होता है जब निर्देश रजिस्टर में लोड किया जाता है। मनुष्य बिट पैटर्न को याद रखने में विशेष रूप से अच्छे नहीं हैं, इसलिए विभिन्न बिट पैटर्न का प्रतिनिधित्व करने के लिए छोटे शब्दों का एक सेट परिभाषित किया गया है। शब्दों के इस संग्रह को प्रोसेसर की असेंबली लैंग्वेज कहा जाता है । एक असेंबलर शब्दों को उनके बिट पैटर्न में बहुत आसानी से अनुवाद कर सकता है, और फिर माइक्रोप्रोसेसर को निष्पादित करने के लिए असेंबलर के आउटपुट को मेमोरी में रखा जाता है।
यहाँ असेंबली भाषा निर्देशों का सेट है जिसे डिज़ाइनर हमारे उदाहरण में सरल माइक्रोप्रोसेसर के लिए बना सकता है:
- लोडा मेम - मेमोरी एड्रेस से लोड रजिस्टर ए
- लोड मेम - मेमोरी एड्रेस से रजिस्टर बी लोड करें
- CONB con - रजिस्टर B . में एक स्थिर मान लोड करें
- सेव मेम - रजिस्टर बी को मेमोरी एड्रेस में सेव करें
- SAVEC मेम - रजिस्टर C को मेमोरी एड्रेस में सेव करें
- ADD - A और B जोड़ें और परिणाम को C . में स्टोर करें
- उप - ए और बी घटाएं और परिणाम सी . में स्टोर करें
- MUL - A और B को गुणा करें और परिणाम को C . में संग्रहित करें
- डीआईवी - ए और बी को विभाजित करें और परिणाम को सी में स्टोर करें
- COM - ए और बी की तुलना करें और परिणाम को परीक्षण में संग्रहीत करें
- JUMP addr - एक पते पर जाएं
- JEQ addr - कूदो, यदि बराबर हो, तो पता करने के लिए
- JNEQ addr - कूदो, अगर बराबर नहीं है, तो पता करने के लिए
- JG addr - पता करने के लिए, यदि इससे बड़ा हो तो कूदें
- JGE addr - जंप, अगर इससे बड़ा या बराबर है, तो पता करने के लिए
- JL Addr - जंप, अगर इससे कम है, तो एड्रेस करने के लिए
- JLE addr - अगर इससे कम या बराबर है, तो पता करने के लिए कूदें
- रोकें - निष्पादन रोकें
यदि आपने हाउ सी प्रोग्रामिंग वर्क्स पढ़ा है , तो आप जानते हैं कि सी कोड का यह सरल टुकड़ा 5 के फैक्टोरियल की गणना करेगा (जहां 5 = 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120 का फैक्टोरियल):
प्रोग्राम के निष्पादन के अंत में, वेरिएबल f में 5 का फैक्टोरियल होता है।
सभा की भाषा
A C कंपाइलर इस C कोड को असेंबली लैंग्वेज में ट्रांसलेट करता है। यह मानते हुए कि RAM इस प्रोसेसर में पते 128 से शुरू होती है, और ROM (जिसमें असेंबली भाषा प्रोग्राम शामिल है) पता 0 से शुरू होता है, तो हमारे साधारण माइक्रोप्रोसेसर के लिए असेंबली भाषा इस तरह दिख सकती है:
रोम
तो अब सवाल यह है कि, "ये सभी निर्देश ROM में कैसे दिखते हैं?" इन असेंबली भाषा निर्देशों में से प्रत्येक को बाइनरी नंबर द्वारा दर्शाया जाना चाहिए। सादगी के लिए, मान लें कि प्रत्येक असेंबली भाषा निर्देश को एक अद्वितीय संख्या दी जाती है, जैसे:
- लोडा - 1
- लोड - 2
- CONB - 3
- सेव - 4
- SAVEC मेम - 5
- जोड़ें - 6
- उप - ७
- एमयूएल - 8
- डीआईवी - 9
- कॉम - 10
- जंप एड्र - 11
- जेईक्यू एडीआर - 12
- जेएनईक्यू एडीआर - 13
- जेजी एडीआर - 14
- जेजीई एडीआर - 15
- जेएल एडीआर - 16
- जेएलई एडीआर - 17
- स्टॉप - 18
संख्याओं को ऑपकोड के रूप में जाना जाता है । ROM में, हमारा छोटा प्रोग्राम इस तरह दिखेगा:
आप देख सकते हैं कि सी कोड की सात लाइनें असेंबली भाषा की 18 लाइनें बन गईं, और वह रोम में 32 बाइट्स बन गईं।
डिकोडिंग
निर्देश डिकोडर को प्रत्येक ऑपकोड को संकेतों के एक सेट में बदलने की आवश्यकता होती है जो माइक्रोप्रोसेसर के अंदर विभिन्न घटकों को चलाते हैं। आइए ADD निर्देश को एक उदाहरण के रूप में लें और देखें कि इसे क्या करने की आवश्यकता है:
- पहले घड़ी चक्र के दौरान, हमें वास्तव में निर्देश लोड करने की आवश्यकता होती है। इसलिए निर्देश डिकोडर की जरूरत है: प्रोग्राम काउंटर के लिए त्रि-राज्य बफर को सक्रिय करें आरडी लाइन को सक्रिय करें डेटा-इन त्रि-राज्य बफर को सक्रिय करें निर्देश रजिस्टर में निर्देश को कुंडी करें
- दूसरे घड़ी चक्र के दौरान, ADD निर्देश डिकोड किया जाता है। इसे बहुत कम करने की आवश्यकता है: एएलयू के संचालन को एएलयू के आउटपुट को सी रजिस्टर में जोड़ने के लिए सेट करें
- तीसरे घड़ी चक्र के दौरान, प्रोग्राम काउंटर को बढ़ाया जाता है (सिद्धांत रूप में इसे दूसरे घड़ी चक्र में ओवरलैप किया जा सकता है)।
प्रत्येक निर्देश को इस तरह के अनुक्रमित संचालन के एक सेट के रूप में तोड़ा जा सकता है जो माइक्रोप्रोसेसर के घटकों को उचित क्रम में हेरफेर करता है। कुछ निर्देश, जैसे यह ADD निर्देश, दो या तीन घड़ी चक्र ले सकते हैं। अन्य पांच या छह घड़ी चक्र ले सकते हैं।
माइक्रोप्रोसेसर प्रदर्शन और रुझान
उपलब्ध ट्रांजिस्टर की संख्या का एक प्रोसेसर के प्रदर्शन पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है। जैसा कि पहले देखा गया था, 8088 जैसे प्रोसेसर में एक विशिष्ट निर्देश को निष्पादित करने के लिए 15 घड़ी चक्र लगते थे। गुणक के डिजाइन के कारण, 8088 पर एक 16-बिट गुणन करने में लगभग 80 चक्र लगे। अधिक ट्रांजिस्टर के साथ , एकल-चक्र गति में सक्षम अधिक शक्तिशाली गुणक संभव हो जाते हैं।
अधिक ट्रांजिस्टर भी पाइपलाइनिंग नामक तकनीक की अनुमति देते हैं । एक पाइपलाइन आर्किटेक्चर में, निर्देश निष्पादन ओवरलैप होता है। इसलिए भले ही प्रत्येक निर्देश को निष्पादित करने में पांच घड़ी चक्र लग सकते हैं, निष्पादन के विभिन्न चरणों में एक साथ पांच निर्देश हो सकते हैं। इस तरह ऐसा लगता है कि एक निर्देश हर घड़ी चक्र को पूरा करता है।
कई आधुनिक प्रोसेसर में कई निर्देश डिकोडर होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी पाइपलाइन होती है। यह कई निर्देश धाराओं की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक घड़ी चक्र के दौरान एक से अधिक निर्देश पूरे हो सकते हैं। यह तकनीक लागू करने के लिए काफी जटिल हो सकती है, इसलिए इसमें बहुत सारे ट्रांजिस्टर लगते हैं।
प्रवृत्तियों
प्रोसेसर डिजाइन में रुझान मुख्य रूप से पूर्ण 32-बिट एएलयू की ओर रहा है जिसमें तेजी से फ्लोटिंग पॉइंट प्रोसेसर बनाया गया है और कई निर्देश धाराओं के साथ पाइपलाइन निष्पादन किया गया है। प्रोसेसर डिजाइन में सबसे नई चीज 64-बिट एएलयू है, और लोगों से उम्मीद की जाती है कि अगले दशक में ये प्रोसेसर उनके होम पीसी में होंगे। विशेष निर्देशों (जैसे MMX निर्देश) की ओर भी रुझान रहा है जो कुछ कार्यों को विशेष रूप से कुशल बनाते हैं, और प्रोसेसर चिप पर हार्डवेयर वर्चुअल मेमोरी सपोर्ट और L1 कैशिंग को जोड़ते हैं। ये सभी रुझान ट्रांजिस्टर की संख्या को बढ़ाते हैं, जिससे आज बहु-मिलियन ट्रांजिस्टर पावरहाउस उपलब्ध हैं। ये प्रोसेसर प्रति सेकंड लगभग एक अरब निर्देश निष्पादित कर सकते हैं!
64-बिट माइक्रोप्रोसेसर
चौंसठ-बिट प्रोसेसर 1992 से हमारे पास हैं, और 21वीं सदी में वे मुख्यधारा बनने लगे हैं। इंटेल और एएमडी दोनों ने 64-बिट चिप्स पेश किए हैं, और मैक जी 5 एक 64-बिट प्रोसेसर को स्पोर्ट करता है। चौंसठ-बिट प्रोसेसर में 64-बिट एएलयू, 64-बिट रजिस्टर, 64-बिट बसें आदि हैं।
दुनिया को 64-बिट प्रोसेसर की आवश्यकता का एक कारण उनके बढ़े हुए एड्रेस स्पेस के कारण है । बत्तीस-बिट चिप्स अक्सर अधिकतम 2 जीबी या 4 जीबी रैम तक सीमित होते हैं । यह बहुत कुछ लगता है, यह देखते हुए कि अधिकांश घरेलू कंप्यूटर वर्तमान में केवल 256 एमबी से 512 एमबी रैम का उपयोग करते हैं। हालाँकि, सर्वर मशीनों और बड़े डेटाबेस चलाने वाली मशीनों के लिए 4-GB की सीमा एक गंभीर समस्या हो सकती है । और यहां तक कि घरेलू मशीनें भी 2 जीबी या 4 जीबी की सीमा के मुकाबले बहुत जल्द शुरू हो जाएंगी यदि मौजूदा रुझान जारी रहे। 64-बिट चिप में इनमें से कोई भी बाधा नहीं है क्योंकि 64-बिट रैम एड्रेस स्पेस अनिवार्य रूप से निकट भविष्य के लिए अनंत है - 2 ^ 64 बाइट्स रैम एक अरब गीगाबाइट रैम के क्रम में कुछ है।
मदरबोर्ड पर 64-बिट एड्रेस बस और चौड़ी, हाई-स्पीड डेटा बसों के साथ , 64-बिट मशीनें हार्ड डिस्क ड्राइव और वीडियो कार्ड जैसी चीजों को तेज I/O (इनपुट/आउटपुट) गति भी प्रदान करती हैं । ये सुविधाएँ सिस्टम के प्रदर्शन को बहुत बढ़ा सकती हैं।
सर्वर निश्चित रूप से 64 बिट्स से लाभान्वित हो सकते हैं, लेकिन सामान्य उपयोगकर्ताओं के बारे में क्या? रैम समाधान से परे, यह स्पष्ट नहीं है कि 64-बिट चिप "सामान्य उपयोगकर्ताओं" को इस समय कोई वास्तविक, मूर्त लाभ प्रदान करता है। वे डेटा को संसाधित कर सकते हैं (बहुत जटिल डेटा में बहुत सारी वास्तविक संख्याएँ होती हैं) तेज़ी से। कर लोगों को वीडियो संपादन और लोगों को बहुत बड़ी छवियों पर फ़ोटो संपादन कर कंप्यूटिंग शक्ति के इस प्रकार से लाभ। 64-बिट सुविधाओं का लाभ उठाने के लिए एक बार फिर से कोड किए जाने पर हाई-एंड गेम को भी फायदा होगा। लेकिन औसत उपयोगकर्ता जो ई-मेल पढ़ रहा है , वेब ब्राउज़ कर रहा है और वर्ड दस्तावेज़ संपादित कर रहा है, वास्तव में उस तरह से प्रोसेसर का उपयोग नहीं कर रहा है।
माइक्रोप्रोसेसरों और संबंधित विषयों पर अधिक जानकारी के लिए, अगले पृष्ठ पर लिंक देखें।
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