I
इकाई I — कम्प्यूटर सिस्टम, मेमोरी, ALU और पीढ़ियाँ
Q1
कम्प्यूटर सिस्टम के विभिन्न घटकों की व्याख्या कीजिए।
Explain the various components of a computer system.
चित्र: कम्प्यूटर सिस्टम के मुख्य घटक
कम्प्यूटर सिस्टम एक इलेक्ट्रॉनिक मशीन है जो डेटा प्राप्त करती है, उसे प्रोसेस करती है और परिणाम देती है। इसके मुख्य घटक निम्नलिखित हैं:
1. इनपुट यूनिट (Input Unit)
इनपुट यूनिट वे उपकरण होते हैं जिनके द्वारा उपयोगकर्ता कम्प्यूटर को डेटा और निर्देश (Instructions) देता है। उदाहरण: की-बोर्ड, माउस, स्कैनर, वेबकैम, माइक्रोफोन आदि।
2. केंद्रीय प्रक्रमण इकाई — CPU (Central Processing Unit)
CPU को कम्प्यूटर का "मस्तिष्क" कहा जाता है। यह तीन भागों से मिलकर बना होता है:
- अंकगणित तर्क इकाई (ALU): सभी अंकगणितीय (जोड़, घटाव, गुणा, भाग) और तार्किक (AND, OR, NOT) संक्रियाएँ करता है।
- नियंत्रण इकाई (Control Unit): सम्पूर्ण कम्प्यूटर सिस्टम के कार्यों का नियंत्रण और समन्वय करती है। यह निर्देशों को पढ़ती, डिकोड करती और क्रियान्वित करती है।
- रजिस्टर (Registers): CPU के अंदर अस्थायी डेटा संग्रहण स्थान जो बहुत तेज़ होते हैं।
3. मेमोरी यूनिट (Memory Unit)
मेमोरी में प्रोग्राम और डेटा संग्रहीत होते हैं।
| प्रकार | विशेषता | उदाहरण |
|---|---|---|
| प्राइमरी मेमोरी | तेज़, अस्थायी (Volatile) | RAM, ROM |
| सेकेंडरी मेमोरी | धीमी, स्थायी (Non-volatile) | HDD, SSD, USB |
| कैश मेमोरी | अत्यंत तेज़, CPU के पास | L1, L2, L3 Cache |
4. आउटपुट यूनिट (Output Unit)
प्रोसेसिंग के बाद परिणाम उपयोगकर्ता को आउटपुट यूनिट के माध्यम से प्रस्तुत किए जाते हैं। उदाहरण: मॉनिटर, प्रिंटर, स्पीकर, प्रोजेक्टर।
5. स्टोरेज यूनिट (Storage Unit)
डेटा और प्रोग्राम को स्थायी रूप से संग्रहीत करने के लिए उपयोग होती है। उदाहरण: हार्ड डिस्क, SSD, CD/DVD, Pen Drive।
📝 कार्यप्रवाह (Working Flow): INPUT → CPU (ALU + CU) → OUTPUT
डेटा → प्रोसेसिंग → परिणाम
डेटा → प्रोसेसिंग → परिणाम
Q2
कम्प्यूटर की प्रमुख पीढ़ियों का वर्णन कीजिए तथा उनमें उपयोग किए गए प्रमुख भागों का उल्लेख कीजिए।
Describe the major generations of computers and highlight the main parts used in each generation.
चित्र: प्रथम पीढ़ी का कम्प्यूटर ENIAC (वैक्यूम ट्यूब आधारित)
कम्प्यूटर के विकास को तकनीकी प्रगति के आधार पर पाँच पीढ़ियों में विभाजित किया गया है:
प्रथम पीढ़ी
1946–1959वैक्यूम ट्यूब
ENIAC, UNIVAC
🔥 बहुत गर्म, बड़े
द्वितीय पीढ़ी
1959–1965ट्रांजिस्टर
IBM 1401
⚡ कम बिजली
तृतीय पीढ़ी
1965–1971IC (Integrated Circuit)
IBM 360
💡 छोटे, सस्ते
चतुर्थ पीढ़ी
1971–1985माइक्रोप्रोसेसर
Intel 4004, PC
🖥️ Personal Computer
पंचम पीढ़ी
1985–अब तकVLSI / AI / ULSI
Laptops, Smartphones
🤖 AI आधारित
पीढ़ियों का विस्तृत विवरण
प्रथम पीढ़ी (1946-1959) — वैक्यूम ट्यूब
- मुख्य घटक: वैक्यूम ट्यूब (Vacuum Tube)
- मशीन लैंग्वेज (0 और 1) में प्रोग्रामिंग होती थी
- आकार में बहुत बड़े और वज़न में भारी थे
- बहुत अधिक बिजली खपत और गर्मी उत्पन्न होती थी
- उदाहरण: ENIAC, EDVAC, UNIVAC-I
द्वितीय पीढ़ी (1959-1965) — ट्रांजिस्टर
- मुख्य घटक: ट्रांजिस्टर (Transistor)
- Assembly Language का उपयोग शुरू हुआ
- आकार में छोटे और कम बिजली खपत
- FORTRAN और COBOL भाषाओं का विकास
- उदाहरण: IBM 1401, CDC 1604
तृतीय पीढ़ी (1965-1971) — Integrated Circuit (IC)
- मुख्य घटक: IC (Integrated Circuit) जिसमें अनेक ट्रांजिस्टर एक साथ
- High Level Languages जैसे BASIC, PASCAL का विकास
- मल्टीप्रोग्रामिंग और टाइम शेयरिंग शुरू
- उदाहरण: IBM 360/370 Series
चतुर्थ पीढ़ी (1971-1985) — माइक्रोप्रोसेसर
- मुख्य घटक: माइक्रोप्रोसेसर (Microprocessor) — Intel 4004
- Personal Computer (PC) का जन्म
- GUI (Graphical User Interface) का विकास
- उदाहरण: Apple II, IBM PC, Intel 4004
पंचम पीढ़ी (1985-वर्तमान) — VLSI/AI
- मुख्य घटक: VLSI (Very Large Scale Integration) और AI
- Artificial Intelligence, Machine Learning का उपयोग
- Laptop, Tablet, Smartphone सब इसी में आते हैं
- Internet और Cloud Computing का विकास
Q3
Solid State Drive (SSD) और Standard Hard Disk Drive के फायदे और नुकसान लिखिए।
Write advantages and disadvantages of Solid State Drive (SSD) and Standard Hard Disk Drive.
चित्र: SSD (बाएं) और HDD (दाएं) की तुलना
| तुलना बिंदु | SSD (Solid State Drive) | HDD (Hard Disk Drive) |
|---|---|---|
| तकनीक | Flash Memory (NAND) | घूमती Magnetic Disk |
| गति | बहुत तेज़ (500MB/s+) | धीमी (80-160MB/s) |
| शोर | बिल्कुल शोर नहीं | हल्की आवाज़ करता है |
| वज़न | बहुत हल्का | भारी |
| कीमत | महंगा | सस्ता |
| क्षमता | कम (सामान्यतः 256GB-2TB) | अधिक (1TB-20TB+) |
| टिकाऊपन | झटके सहन करता है | झटके से खराब हो सकता है |
| बिजली खपत | कम | अधिक |
| उपयोग | Laptop, OS Drive | Backup, Data Storage |
SSD के फायदे
- Computer बहुत तेज़ी से बूट होता है (10-15 सेकंड)
- डेटा पढ़ने-लिखने की गति बहुत अधिक
- शारीरिक झटके सहन कर सकता है (कोई हिलने वाला भाग नहीं)
- कम बिजली खपत से Laptop की Battery Life बढ़ती है
- हल्का और पतला होने से Laptop पतला बनता है
SSD के नुकसान
- प्रति GB कीमत HDD से अधिक होती है
- सीमित Write Cycles — बार-बार लिखने से खराब हो सकता है
- Data Recovery मुश्किल होता है
HDD के फायदे
- बड़ी Storage क्षमता कम कीमत में
- Data Recovery आसान होता है
- लम्बे समय तक उपयोग किया जा सकता है
HDD के नुकसान
- गति धीमी होती है
- झटके और गिरने से खराब होने का खतरा
- शोर और कंपन उत्पन्न करता है
- अधिक बिजली खपत
Q4
ALU (Arithmetic Logic Unit) का क्या कार्य है?
What is the function of ALU?
ALU (Arithmetic Logic Unit) — अंकगणित तर्क इकाई — CPU का वह भाग है जो सभी गणितीय और तार्किक कार्य करता है। यह CPU का सबसे सक्रिय भाग है।
परिभाषा: ALU एक डिजिटल परिपथ है जो अंकगणितीय क्रियाएँ (जोड़, घटाव, गुणा, भाग) और तार्किक क्रियाएँ (AND, OR, NOT, XOR) करती है।
ALU के मुख्य कार्य
| कार्य का प्रकार | उदाहरण |
|---|---|
| जोड़ (Addition) | 5 + 3 = 8 |
| घटाव (Subtraction) | 10 - 4 = 6 |
| गुणा (Multiplication) | 4 × 5 = 20 |
| भाग (Division) | 20 ÷ 4 = 5 |
| AND Operation | 1 AND 0 = 0 |
| OR Operation | 1 OR 0 = 1 |
| NOT Operation | NOT 1 = 0 |
| XOR Operation | 1 XOR 1 = 0 |
| तुलना (Comparison) | A > B, A = B, A < B |
| Shift Operation | Left Shift, Right Shift |
ALU की कार्यप्रणाली
- Control Unit से निर्देश प्राप्त करती है
- Registers से ऑपरेंड (Operands) प्राप्त करती है
- गणना करके परिणाम Accumulator Register में रखती है
- Status Flags (Zero, Carry, Overflow) सेट करती है
💡 महत्व: ALU के बिना CPU कोई भी गणना नहीं कर सकता। यह हर प्रोग्राम के हर instruction को execute करने में भाग लेती है।
Q5
कम्प्यूटर की Primary और Secondary Memory में अंतर बताइए।
Differentiate between Primary and Secondary Memory of Computer.
| आधार | Primary Memory | Secondary Memory |
|---|---|---|
| अन्य नाम | Main Memory / Internal Memory | Auxiliary / External Memory |
| प्रकृति | Volatile (बिजली जाने पर डेटा खो जाता है) | Non-volatile (डेटा स्थायी रहता है) |