सदस्य वार्ता:Preetha Elumalai/प्रयोगपृष्ठ

कंप्यूटर आर्किटेक्चर

कंप्यूटर इंजीनियरिंग में , कंप्यूटर वास्तुकला नियमों और विधियों का एक समूह है जो कंप्यूटर सिस्टम की कार्यक्षमता, संगठन और कार्यान्वयन का वर्णन करता है। वास्तुकला की कुछ परिभाषाएं इसे कंप्यूटर की क्षमताओं और प्रोग्रामिंग मॉडल का वर्णन करने के रूप में परिभाषित करती हैं, लेकिन एक विशेष कार्यान्वयन नहीं। [१] अन्य परिभाषाओं में कंप्यूटर आर्किटेक्चर में इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर डिज़ाइन, माइक्रोआर्किटेक्चर डिज़ाइन, लॉजिक डिज़ाइन और कार्यान्वयन शामिल हैं ।

एम आई पी एस आर्किटेक्चर का एक पाइपलाइनयुक्त कार्यान्वयन।

इतिहास

पहले कंप्यूटर का आर्किटेक्चर विश्लेषणात्मक इंजन का वर्णन करते हुए चार्ल्स बैबेज और एडा लवलेस के बीच पत्राचार में था। १९३६ में कंप्यूटर का निर्माण करते समय, कोनराड ज़ूस ने अपनी भविष्य की परियोजनाओं के लिए दो पेटेंट अनुप्रयोगों में वर्णित किया कि मशीन निर्देशों को डेटा के लिए उपयोग किए जाने वाले स्टोरेज में संग्रहीत किया जा सकता है, अर्थात संग्रहित प्रोग्राम अवधारणा। कंप्यूटर साहित्य में "वास्तुकला" शब्द का अर्थ लाईस आर। जॉनसन और फ्रेडरिक पी। ब्रूक्स, जूनियर के काम से पता लगाया जा सकता है , जो १९५९ में आईबीएम के मुख्य अनुसंधान केंद्र में मशीन संगठन विभाग के सदस्य थे। जॉनसन को मालिकाना लिखने का अवसर मिला था। स्ट्रेच के बारे में अनुसंधान संचार, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के लिए एक आईबीएम-विकसित सुपरकंप्यूटर (उस समय लॉस अलमोस वैज्ञानिक प्रयोगशाला के रूप में जाना जाता है)। शानदार ढंग से अलंकृत कंप्यूटर पर चर्चा करने के लिए विस्तार के स्तर का वर्णन करने के लिए, उन्होंने नोट किया कि उनके स्वरूप, निर्देश प्रकार, हार्डवेयर पैरामीटर और गति बढ़ाने के विवरण "सिस्टम आर्किटेक्चर" के स्तर पर थे - एक शब्द जो "मशीन संगठन" की तुलना में अधिक उपयोगी लगता था। एमआईपीएस वास्तुकला का एक पाइपलाइन कार्यान्वयन। कंप्यूटर वास्तुकला में पाइपलाइनिंग एक महत्वपूर्ण अवधारणा है।

परिभाषा

उद्देश्य एक कंप्यूटर को डिजाइन करना है जो बिजली की खपत को ध्यान में रखते हुए प्रदर्शन को अधिकतम करता है, अपेक्षित प्रदर्शन की मात्रा के सापेक्ष कम खर्च करता है, और बहुत विश्वसनीय भी है। इसके लिए, कई पहलुओं पर विचार किया जाना चाहिए जिसमें अनुदेश सेट डिजाइन, कार्यात्मक संगठन, तर्क डिजाइन और कार्यान्वयन शामिल हैं। कार्यान्वयन में एकीकृत सर्किट डिजाइन, पैकेजिंग, बिजली और शीतलन शामिल हैं। डिज़ाइन के अनुकूलन को संकलक, लॉजिक डिज़ाइन के ऑपरेटिंग सिस्टम और पैकेजिंग के साथ परिचित होना आवश्यक है।

कंप्यूटर संगठन

कंप्यूटर संगठन प्रदर्शन-आधारित उत्पादों को अनुकूलित करने में मदद करता है। उदाहरण के लिए, सॉफ्टवेयर इंजीनियरों को प्रोसेसर की प्रसंस्करण शक्ति को जानना आवश्यक है। सबसे कम कीमत के लिए सबसे अधिक प्रदर्शन हासिल करने के लिए उन्हें सॉफ्टवेयर का अनुकूलन करने की आवश्यकता हो सकती है। इसके लिए कंप्यूटर के संगठन के काफी विस्तृत विश्लेषण की आवश्यकता हो सकती है। उदाहरण के लिए, एक एसडी कार्ड में, डिजाइनरों को कार्ड की व्यवस्था करने की आवश्यकता हो सकती है ताकि सबसे अधिक संभव तरीके से सबसे अधिक डेटा संसाधित किया जा सके।

कंप्यूटर संगठन किसी विशेष परियोजना के लिए प्रोसेसर के चयन की योजना बनाने में भी मदद करता है। मल्टीमीडिया प्रोजेक्ट्स को बहुत तेज़ी से डेटा एक्सेस की आवश्यकता हो सकती है, जबकि वर्चुअल मशीनों को तेज़ इंटरप्ट की आवश्यकता हो सकती है। कभी-कभी कुछ कार्यों के लिए अतिरिक्त घटकों की भी आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, वर्चुअल मशीन चलाने में सक्षम कंप्यूटर को वर्चुअल मेमोरी हार्डवेयर की आवश्यकता होती है ताकि विभिन्न वर्चुअल कंप्यूटरों की मेमोरी को अलग रखा जा सके। कंप्यूटर संगठन और सुविधाएँ भी बिजली की खपत और प्रोसेसर की लागत को प्रभावित करती हैं।

प्रदर्शन

आधुनिक कंप्यूटर प्रदर्शन अक्सर आईपीसी (प्रति चक्र निर्देश) में वर्णित है। यह किसी भी घड़ी की आवृत्ति पर वास्तुकला की दक्षता को मापता है। चूंकि एक तेज दर एक तेज कंप्यूटर बना सकती है, यह एक उपयोगी माप है। पुराने कंप्यूटरों में IPC प्रति चक्र ०.१ निर्देश जितना कम था। सरल आधुनिक प्रोसेसर आसानी से १ के पास पहुंच जाते हैं। प्रति घड़ी चक्र के अनुसार कई निर्देशों को निष्पादित करके सुपरसेलकर प्रोसेसर तीन से पांच आईपीसी तक पहुंच सकता है। मशीन भाषा निर्देशों की गिनती करना भ्रामक होगा क्योंकि वे विभिन्न आईएसए में अलग-अलग कार्य कर सकते हैं। मानक माप में "निर्देश" आईएसए की वास्तविक मशीन भाषा निर्देशों की गणना नहीं है, लेकिन माप की एक इकाई, आमतौर पर वैक्स कंप्यूटर वास्तुकला की गति पर आधारित होती है। कई लोग घड़ी की दर (आमतौर पर मेगाहर्ट्ज या गीगाहर्ट्ज) में कंप्यूटर की गति को मापते थे। यह सीपीयू की मुख्य घड़ी के प्रति सेकंड चक्र को संदर्भित करता है। हालाँकि, यह मीट्रिक कुछ भ्रामक है, क्योंकि अधिक क्लॉक रेट वाली मशीन के लिए आवश्यक रूप से अधिक प्रदर्शन नहीं हो सकता है। परिणामस्वरूप, निर्माता प्रदर्शन की माप के रूप में घड़ी की गति से दूर चले गए हैं। अन्य कारक गति को प्रभावित करते हैं, जैसे कार्यात्मक इकाइयों , बस गति, उपलब्ध स्मृति और कार्यक्रमों में निर्देशों का प्रकार और क्रम। गति के दो मुख्य प्रकार हैं: विलंबता और प्रवाह। विलंबता एक प्रक्रिया की शुरुआत और उसके पूरा होने के बीच का समय है। थ्रूपुट प्रति यूनिट समय में किए गए काम की मात्रा है। रुकावट विलंबता एक इलेक्ट्रॉनिक घटना के लिए सिस्टम की अधिकतम प्रतिक्रिया समय है (जैसे कि डिस्क ड्राइव कुछ डेटा को स्थानांतरित करने पर समाप्त होता है)।

बिजली दक्षता

आधुनिक कंप्यूटर में पावर दक्षता एक और महत्वपूर्ण माप है। एक उच्च शक्ति दक्षता अक्सर कम गति या उच्च लागत के लिए कारोबार किया जा सकता है। कंप्यूटर आर्किटेक्चर में बिजली की खपत का जिक्र करते समय विशिष्ट माप MIPS / W (प्रति वाट प्रति निर्देश के लाखों) है।

आधुनिक सर्किट में प्रति ट्रांजिस्टर की कम शक्ति की आवश्यकता होती है क्योंकि प्रति चिप ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ती है। [१६] ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्येक ट्रांजिस्टर जिसे एक नई चिप में डाला जाता है, उसे अपनी स्वयं की बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है और इसे बिजली बनाने के लिए नए रास्ते की आवश्यकता होती है। हालांकि प्रति चिप ट्रांजिस्टर की संख्या धीमी दर से बढ़ने लगी है। इसलिए, बिजली दक्षता अधिक महत्वपूर्ण होने लगी है, यदि एक चिप में अधिक से अधिक ट्रांजिस्टर फिट करने से ज्यादा महत्वपूर्ण नहीं है। हाल के प्रोसेसर डिजाइनों ने इस जोर को दिखाया है क्योंकि वे एक ही चिप में कई ट्रांजिस्टर को उखाड़ने के बजाय बिजली दक्षता पर अधिक ध्यान केंद्रित करते हैं। एम्बेडेड कंप्यूटर की दुनिया में, शक्ति दक्षता लंबे समय से थ्रूपुट और विलंबता के बगल में एक महत्वपूर्ण लक्ष्य रहा है।