सीपीयू कैसे काम करता है?

कंप्यूटर के सीपीयू, या सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट की तुलना अक्सर मानव मस्तिष्क से की जाती है क्योंकि यह कंप्यूटर का केंद्रीय नियंत्रण है। सीपीयू प्रोग्राम निर्देशों को तेजी से निष्पादित करके कंप्यूटर संचालन करता है। कंप्यूटर की शक्ति को निर्धारित करने में सीपीयू की गति एक बड़ी भूमिका निभाती है। प्रत्येक नई पीढ़ी के माइक्रोप्रोसेसरों में एक अधिक शक्तिशाली सीपीयू होता है जो पिछली पीढ़ी की तुलना में निर्देशों को अधिक तेज़ी से निष्पादित कर सकता है।

सीपीयू की कार्यप्रणाली को तीन चरणों वाली प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है। सबसे पहले, स्मृति से एक निर्देश प्राप्त किया जाता है। दूसरा, निर्देश को डिकोड किया जाता है और प्रोसेसर यह पता लगाता है कि उसे क्या करने के लिए कहा जा रहा है। तीसरा, निर्देश निष्पादित किया जाता है और एक ऑपरेशन किया जाता है। ये तीन चरण एक चक्र में दोहराते हैं जो सीपीयू के साथ फिर से शुरू होता है और अगला निर्देश प्राप्त करता है। चरणों को सीपीयू के निर्देश चक्र के रूप में जाना जाता है।

सीपीयू एक प्रोग्राम काउंटर का उपयोग करता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि किस निर्देश को आगे लाना है। काउंटर मेमोरी लोकेशन का पता होता है जिसमें निष्पादित होने वाला अगला निर्देश होता है। इसे एक रजिस्टर में स्टोर किया जाता है, जो सीपीयू में ही एक समर्पित मेमोरी लोकेशन है। निर्देश चक्र में प्रत्येक फ़ेच के बाद अगले निर्देश को इंगित करने के लिए प्रोग्राम काउंटर को बढ़ाया जाता है।

सीपीयू उन निर्देशों को निष्पादित करता है जो बुनियादी कार्यों का एक सेट करते हैं। जोड़, घटाव, गुणा और भाग जैसी अंकगणितीय संक्रियाएँ होती हैं। मेमोरी ऑपरेशन डेटा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाते हैं। तार्किक संचालन एक शर्त का परीक्षण करते हैं और परिणाम के आधार पर निर्णय लेते हैं। नियंत्रण संचालन कंप्यूटर के अन्य घटकों को प्रभावित करता है। ये बुनियादी प्रकार के संचालन, बहुत जल्दी निष्पादित, कंप्यूटर को कई प्रकार के कार्य करने की अनुमति देते हैं। सीपीयू द्वारा समर्थित संचालन की सटीक संख्या इसकी वास्तुकला पर निर्भर करती है।

कंप्यूटर मेमोरी उस क्षेत्र को संदर्भित करती है जहां डेटा और प्रोग्राम संग्रहीत होते हैं। मेमोरी सीपीयू का हिस्सा नहीं है, लेकिन सीपीयू को इसके साथ निकटता से बातचीत करनी चाहिए। कंप्यूटर मेमोरी दो प्रकार की होती है: प्राइमरी या मेन और सेकेंडरी। सीपीयू प्रोग्राम निर्देशों और निर्देशों को संचालित करने वाले डेटा को संग्रहीत करने के लिए मुख्य मेमोरी पर बहुत अधिक निर्भर करता है। मुख्य मेमोरी प्रकृति में अस्थायी होती है और प्रोग्राम के निष्पादन के दौरान केवल प्रोग्राम के लिए निर्देश और डेटा रखती है। सेकेंडरी मेमोरी हार्ड ड्राइव और फ्लैश ड्राइव द्वारा प्रदान की जाने वाली अधिक स्थायी स्टोरेज है।

सीपीयू का एक घटक जिसे कंट्रोल यूनिट के रूप में जाना जाता है, निर्देश निष्पादन से पहले सेकेंडरी स्टोरेज से मुख्य मेमोरी में निर्देशों और डेटा को स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार होता है। नियंत्रण इकाई एक निर्देश के परिणामों को द्वितीयक भंडारण में भी स्थानांतरित करती है।