माइक्रोप्रोसेसर अवधारणाओं

Microprocessorकंप्यूटर का मस्तिष्क है, जो सभी काम करता है। यह एक कंप्यूटर प्रोसेसर है जो सीपीयू (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट) के सभी कार्यों को एक आईसी (इंटीग्रेटेड सर्किट) पर या कुछ सबसे आईसी में शामिल करता है। माइक्रोप्रोसेसरों को पहली बार 1970 के दशक में शुरू किया गया था। 4004 व्यक्तिगत कंप्यूटरों के निर्माण में इंटेल द्वारा उपयोग किया जाने वाला पहला सामान्य उद्देश्य माइक्रोप्रोसेसर था। कम लागत वाले सामान्य प्रयोजन के माइक्रोप्रोसेसरों का आगमन आधुनिक समाज के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हम एक माइक्रोप्रोसेसर की विशेषताओं और घटकों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।

माइक्रोप्रोसेसर विशेषताओं

माइक्रोप्रोसेसर बहुउद्देशीय उपकरण हैं जिन्हें सामान्य या विशेष कार्यों के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। लैपटॉप और स्मार्टफ़ोन के माइक्रोप्रोसेसर सामान्य उद्देश्य हैं जबकि ग्राफ़िकल प्रोसेसिंग या मशीन विज़न के लिए डिज़ाइन किए गए विशेष हैं। कुछ विशेषताएं हैं जो सभी माइक्रोप्रोसेसरों के लिए सामान्य हैं।

ये एक माइक्रोप्रोसेसर की सबसे महत्वपूर्ण परिभाषित विशेषताएं हैं -

• घड़ी की गति
• निर्देश समुच्चय
• शब्द का आकार

घड़ी की गति

प्रत्येक माइक्रोप्रोसेसर में एक है internal clockयह उस गति को नियंत्रित करता है जिस पर यह निर्देशों को निष्पादित करता है और इसे अन्य घटकों के साथ सिंक्रनाइज़ भी करता है। माइक्रोप्रोसेसर जिस गति से निर्देश निष्पादित करता है उसे कहा जाता हैclock speed। घड़ी की गति को मेगाहर्ट्ज या गीगाहर्ट्ज में मापा जाता है जहां 1 मेगाहर्ट्ज का मतलब प्रति सेकंड 1 मिलियन चक्र होता है जबकि 1 गीगाहर्ट्ज प्रति सेकंड 1 बिलियन चक्र के बराबर होता है। यहाँ चक्र एकल विद्युत संकेत चक्र को संदर्भित करता है।

वर्तमान में माइक्रोप्रोसेसरों में 3 गीगाहर्ट्ज़ की सीमा में घड़ी की गति है, जो अधिकतम है कि वर्तमान प्रौद्योगिकी प्राप्त कर सकती है। इससे अधिक गति चिप को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त गर्मी उत्पन्न करती है। इसे दूर करने के लिए, निर्माता एक चिप पर समानांतर में काम कर रहे कई प्रोसेसर का उपयोग कर रहे हैं।

शब्द का आकार

बिट्स की संख्या जो एक एकल निर्देश में प्रोसेसर द्वारा संसाधित की जा सकती है, उसे कहा जाता है word size। शब्द आकार रैम की मात्रा को निर्धारित करता है जिसे माइक्रोप्रोसेसर पर एक बार में और पिन की कुल संख्या तक पहुँचा जा सकता है। बदले में कुल इनपुट और आउटपुट पिन माइक्रोप्रोसेसर की वास्तुकला को निर्धारित करते हैं।

पहला वाणिज्यिक माइक्रोप्रोसेसर इंटेल 4004 एक 4-बिट प्रोसेसर था। इसमें 4 इनपुट पिन और 4 आउटपुट पिन थे। आउटपुट पिंस की संख्या हमेशा इनपुट पिंस की संख्या के बराबर होती है। वर्तमान में अधिकांश माइक्रोप्रोसेसर 32-बिट या 64-बिट आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं।

निर्देश समुच्चय

डेटा के एक टुकड़े पर एक ऑपरेशन करने के लिए एक डिजिटल मशीन को दी गई कमांड को कहा जाता है instruction। मशीन स्तर के निर्देशों का मूल सेट जो एक माइक्रोप्रोसेसर को निष्पादित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, उसे कहा जाता हैinstruction set। ये निर्देश इस प्रकार के संचालन करते हैं -

• डेटा स्थानांतरण
• अंकगणितीय आपरेशनस
• तार्किक संचालन
• बहाव को काबू करें
• इनपुट / आउटपुट और मशीन नियंत्रण

माइक्रोप्रोसेसर घटक

पहले माइक्रोप्रोसेसरों की तुलना में, आज के प्रोसेसर बहुत छोटे हैं लेकिन फिर भी उनके पास पहले मॉडल से ये मूल भाग हैं -

• CPU
• Bus
• Memory

सी पी यू

CPU को एक बहुत बड़े पैमाने पर एकीकृत परिपथ (VLSI) के रूप में गढ़ा गया है और इन भागों में है -

• Instruction register - यह निष्पादित होने का निर्देश रखता है।

• Decoder - यह डिकोड (मशीन स्तर की भाषा में कनवर्ट करता है) निर्देश और ALU (अंकगणित तर्क इकाई) को भेजता है।

• ALU - इसमें अंकगणित, तार्किक, स्मृति, रजिस्टर और प्रोग्राम अनुक्रमण संचालन करने के लिए आवश्यक सर्किट हैं।

• Register- यह कार्यक्रम प्रसंस्करण के दौरान प्राप्त मध्यवर्ती परिणाम रखता है। रजिस्टरों का उपयोग रैम के बजाए ऐसे परिणामों को रखने के लिए किया जाता है क्योंकि रजिस्टरों तक पहुंच रैम तक पहुंचने की तुलना में लगभग 10 गुना तेज है।

बस

माइक्रोप्रोसेसर चिप के आंतरिक भागों को जोड़ने के लिए उपयोग की जाने वाली कनेक्शन लाइनों को बस कहा जाता है। माइक्रोप्रोसेसर में तीन प्रकार की बसें हैं -

• Data Bus- मेमोरी को डेटा तक ले जाने वाली लाइनों को डेटा बस कहा जाता है। यह एक द्विदिश बस है जिसमें माइक्रोप्रोसेसर की लंबाई के बराबर चौड़ाई होती है।

• Address Bus - यह मेमोरी स्थान या I / O पोर्ट का सीपीयू से मेमोरी या I / O पोर्ट के पते को ले जाने के लिए एक यूनिडायरेक्शनल जिम्मेदार है।

• Control Bus - लाइन्स जो नियंत्रण संकेतों को ले जाती हैं जैसे clock signals, interrupt signal या ready signalनियंत्रण बस कहा जाता है। वे द्विदिश हैं। सिग्नल जो संकेत करता है कि प्रसंस्करण के लिए एक उपकरण तैयार है जिसे कहा जाता हैready signal। सिग्नल जो किसी डिवाइस को इसकी प्रक्रिया को बाधित करने के लिए इंगित करता है उसे कहा जाता हैinterrupt signal।

याद

माइक्रोप्रोसेसर में दो प्रकार की मेमोरी होती है

• RAM- रैंडम एक्सेस मेमोरी वोलेटाइल मेमोरी होती है जो पावर स्विच ऑफ होने पर मिट जाती है। सभी डेटा और निर्देश रैम में संग्रहीत हैं।

• ROM- रीड ओनली मेमोरी गैर-वाष्पशील मेमोरी होती है जिसका डाटा बिजली बंद होने के बाद भी बरकरार रहता है। माइक्रोप्रोसेसर किसी भी समय इसे पढ़ सकता है, लेकिन इसे लिख नहीं सकता है। यह निर्माता द्वारा बूटिंग अनुक्रम की तरह सबसे आवश्यक डेटा के साथ प्रीप्रोग्राम किया गया है।