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कंप्यूटर के मूल तत्व: इतिहास, पीढ़ियाँ और कंप्यूटर के प्रकार

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कंप्यूटर क्या है

कंप्यूटर एक इलेक्ट्रॉनिक युक्ति है जो डेटा को इनपुट के रूप में स्वीकार करता है, प्रोग्राम कहलाने वाले संगृहीत निर्देशों के अनुसार उसे प्रोसेस करता है, डेटा और परिणामों को संगृहीत करता है तथा उपयोगी सूचना के रूप में आउटपुट देता है। यह शब्द लैटिन शब्द computare से बना है, जिसका अर्थ है गणना करना। कच्चे तथ्य डेटा कहलाते हैं; प्रोसेस किया गया, अर्थपूर्ण डेटा सूचना (इन्फ़ॉर्मेशन) कहलाता है। प्रत्येक कंप्यूटर इनपुट-प्रोसेस-आउटपुट चक्र का पालन करता है, जिसमें हर चरण पर भंडारण (स्टोरेज) सहायता करता है। कंप्यूटर की अपनी कोई बुद्धि नहीं होती और वह ठीक वही करता है जो प्रोग्राम कहता है, इसलिए GIGO (गार्बेज इन, गार्बेज आउट) का नियम लागू होता है: गलत इनपुट से गलत आउटपुट मिलता है।

विशेषताएँ

परीक्षाओं में ये विशेषताएँ गिनाई जाती हैं: गति (कार्य माइक्रोसेकंड, नैनोसेकंड और पिकोसेकंड में मापा जाता है), शुद्धता (त्रुटियाँ गलत डेटा या प्रोग्राम से आती हैं, मशीन से नहीं), कर्मठता (डिलिजेंस; यह कभी थकता नहीं, इसलिए दस लाखवीं गणना भी पहली जितनी ही शुद्ध होती है), बहुमुखी प्रतिभा (वर्सेटिलिटी; एक ही मशीन पत्र टाइप करती है, वेतन की गणना करती है और संगीत बजाती है), भंडारण क्षमता (यह विशाल मात्रा में डेटा रखता है और उसे तुरंत निकाल देता है) तथा स्वचालन (ऑटोमेशन; एक बार शुरू होने पर प्रोग्राम मानवीय सहायता के बिना चलता रहता है)। इसकी सीमा यह है कि यह स्वयं न सोच सकता है, न महसूस कर सकता है और न निर्णय ले सकता है।

इलेक्ट्रॉनिक युग से पहले

अबेकस, चीन में लंबे समय से प्रयुक्त सरकने वाले मनकों का ढाँचा, सबसे पुराना गणना-साधन माना जाता है। जॉन नेपियर ने 1617 में गुणा के लिए नेपियर्स बोन्स बनाईं। ब्लेज़ पास्कल ने 1642 में पास्कलाइन बनाई, जिसे अक्सर पहली यांत्रिक योग मशीन कहा जाता है और जो जोड़ तथा घटाव कर सकती थी; गॉटफ़्रीड लाइबनिज़ की 1670 के दशक की मशीन गुणा और भाग भी कर सकती थी। जोसेफ़ मैरी जैकार्ड के 1800 के दशक के आरंभ के करघे में बुनाई को नियंत्रित करने के लिए पंच कार्ड का उपयोग हुआ, और यही विचार बाद में कंप्यूटर इनपुट में अपनाया गया। चार्ल्स बैबेज ने 1822 में डिफ़रेंस इंजन और फिर एनालिटिकल इंजन का डिज़ाइन बनाया, जिसमें मिल (प्रोसेसर), स्टोर (मेमोरी) और पंच कार्ड इनपुट था; इसीलिए उन्हें कंप्यूटर का जनक कहा जाता है। एडा लवलेस ने 1843 में इस पर संख्याओं की गणना की एक विधि लिखी और उन्हें पहली प्रोग्रामर कहा जाता है। हरमन होलेरिथ की पंच कार्ड टेबुलेटिंग मशीन से अमेरिका की 1890 की जनगणना का काम हुआ, और उनकी कंपनी बाद में IBM का हिस्सा बनी।

इलेक्ट्रॉनिक युग

एलन ट्यूरिंग ने 1936 में सैद्धांतिक ट्यूरिंग मशीन की अवधारणा दी। हॉवर्ड एकेन का हार्वर्ड मार्क I (1944) विद्युत-यांत्रिक (इलेक्ट्रोमैकेनिकल) था। ENIAC (इलेक्ट्रॉनिक न्यूमेरिकल इंटीग्रेटर एंड कंप्यूटर), जिसे जे. प्रेस्पर एकर्ट और जॉन मॉकली ने पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय में बनाया और 1946 में सार्वजनिक किया, पहला सामान्य-उद्देश्य इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर था; इसमें लगभग 18,000 वैक्यूम ट्यूब लगी थीं और इसका भार लगभग 30 टन था। जॉन वॉन न्यूमैन की संगृहीत-प्रोग्राम अवधारणा (स्टोर्ड प्रोग्राम कॉन्सेप्ट), जिसमें प्रोग्राम को डेटा के साथ ही मेमोरी में रखा जाता है, ने EDVAC और उसके बाद के लगभग हर कंप्यूटर को आकार दिया। UNIVAC I (यूनिवर्सल ऑटोमैटिक कंप्यूटर), जिसे भी एकर्ट और मॉकली ने बनाया, 1951 में अमेरिकी जनगणना ब्यूरो को सौंपा गया और यह संयुक्त राज्य अमेरिका में बना पहला वाणिज्यिक कंप्यूटर था।

पाँच पीढ़ियाँ

हर पीढ़ी का नाम उसके मुख्य इलेक्ट्रॉनिक घटक पर रखा गया है; वर्षों को लेकर पुस्तकों में थोड़ा अंतर है, पर तकनीक को लेकर नहीं। पहली (लगभग 1946-1959): वैक्यूम ट्यूब, मशीन भाषा, मैग्नेटिक ड्रम मेमोरी, विशाल आकार और अधिक ऊष्मा; ENIAC, EDVAC और UNIVAC I। दूसरी (लगभग 1959-1965): ट्रांज़िस्टर, जिसका आविष्कार 1947 में बेल लैब्स में हुआ; असेंबली भाषा और पहली उच्च-स्तरीय भाषाएँ FORTRAN और COBOL; मैग्नेटिक कोर मेमोरी; IBM 1401। तीसरी (लगभग 1965-1971): इंटीग्रेटेड सर्किट (IC), जिसका आविष्कार 1958 में जैक किल्बी ने और स्वतंत्र रूप से रॉबर्ट नॉयस ने किया; कीबोर्ड, मॉनिटर और ऑपरेटिंग सिस्टम; IBM System/360। चौथी (1971 से आगे): LSI और फिर VLSI चिपों से बना माइक्रोप्रोसेसर, जिसकी शुरुआत 1971 में Intel 4004 से हुई; 1981 के IBM PC जैसे पर्सनल कंप्यूटर, ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस और नेटवर्क। पाँचवीं (वर्तमान और भविष्य): ULSI, समानांतर प्रोसेसिंग (पैरेलल प्रोसेसिंग) और कृत्रिम बुद्धिमत्ता (आर्टिफ़िशियल इंटेलिजेंस)।

कंप्यूटर के प्रकार

जिस प्रकार के डेटा पर वे काम करते हैं, उसके आधार पर कंप्यूटर एनालॉग (ये तापमान, गति या वोल्टेज जैसी सतत राशियों को मापते हैं, जैसे स्पीडोमीटर), डिजिटल (ये असतत मानों पर, अंततः 0 और 1 पर, काम करते हैं, जैसे PC या कैलकुलेटर) और हाइब्रिड (दोनों का संयोजन, जैसे ICU के रोगी मॉनिटर या पेट्रोल पंप की डिस्पेंसर मशीन) होते हैं। उद्देश्य के आधार पर वे सामान्य-उद्देश्य या विशेष-उद्देश्य (वॉशिंग मशीन, ATM और ट्रैफ़िक सिग्नल में अंतर्निहित) होते हैं। आकार के आधार पर सुपरकंप्यूटर सबसे तेज़ होते हैं, जिनकी गति FLOPS (फ़्लोटिंग-पॉइंट ऑपरेशन्स प्रति सेकंड) में मापी जाती है और जिनका उपयोग मौसम पूर्वानुमान और परमाणु सिमुलेशन में होता है; सुपरकंप्यूटिंग के जनक सीमोर क्रे का CRAY-1 (1976) इसका प्रसिद्ध उदाहरण है। मेनफ़्रेम एक साथ हज़ारों उपयोगकर्ताओं को सेवा देते हैं, जैसे बैंकों और रेलवे आरक्षण में। मिनी कंप्यूटर मध्यम श्रेणी की बहु-उपयोगकर्ता मशीनें हैं। माइक्रो कंप्यूटर, जो एक माइक्रोप्रोसेसर पर आधारित होते हैं, में डेस्कटॉप, लैपटॉप, टैबलेट और स्मार्टफ़ोन आते हैं।

भारत की उपलब्धियाँ

भारत का पहला डिजिटल कंप्यूटर HEC-2M, जो ब्रिटेन से आयात किया गया था, वर्ष 1956 में (कुछ विवरणों के अनुसार 1955 में) भारतीय सांख्यिकी संस्थान (ISI), कोलकाता में स्थापित किया गया। भारत में डिज़ाइन और निर्मित पहला डिजिटल कंप्यूटर TIFRAC वर्ष 1960 में टाटा मूलभूत अनुसंधान संस्थान, मुंबई में चालू हुआ, और ISI द्वारा जादवपुर विश्वविद्यालय के साथ 1960 के दशक के मध्य में बनाया गया ISIJU भारत में बना पहला ट्रांज़िस्टरीकृत कंप्यूटर था। जब संयुक्त राज्य अमेरिका ने क्रे सुपरकंप्यूटर का निर्यात करने से मना कर दिया, तब सरकार ने 1988 में पुणे में C-DAC (प्रगत संगणन विकास केंद्र) की स्थापना की; विजय भटकर के नेतृत्व में इसने 1991 में भारत का पहला सुपरकंप्यूटर PARAM 8000 बनाया।

मुख्य तथ्य

ब्लेज़ पास्कल की पास्कलाइन (1642) को अक्सर पहली यांत्रिक योग मशीन कहा जाता है; यह केवल जोड़ और घटाव कर सकती थी।
कंप्यूटर के जनक चार्ल्स बैबेज ने डिफ़रेंस इंजन (1822) और एनालिटिकल इंजन का डिज़ाइन बनाया, जिसमें मिल, स्टोर और पंच कार्ड इनपुट था; एडा लवलेस को पहली प्रोग्रामर कहा जाता है।
ENIAC (1946, एकर्ट और मॉकली, पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय) लगभग 18,000 वैक्यूम ट्यूब वाला पहला सामान्य-उद्देश्य इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर था।
UNIVAC I (1951) अमेरिका में बना पहला वाणिज्यिक कंप्यूटर था; इसका पहला ग्राहक अमेरिकी जनगणना ब्यूरो था।
तकनीक के अनुसार पीढ़ियाँ: वैक्यूम ट्यूब, ट्रांज़िस्टर, इंटीग्रेटेड सर्किट, माइक्रोप्रोसेसर (VLSI), फिर ULSI और कृत्रिम बुद्धिमत्ता।
Intel 4004 (1971) पहला वाणिज्यिक माइक्रोप्रोसेसर था और इसी से चौथी पीढ़ी की शुरुआत मानी जाती है।
एनालॉग कंप्यूटर सतत राशियाँ मापते हैं (स्पीडोमीटर); डिजिटल कंप्यूटर असतत 0 और 1 पर काम करते हैं; ICU मॉनिटर जैसे हाइब्रिड कंप्यूटर दोनों को मिलाते हैं।
सुपरकंप्यूटर की गति FLOPS में मापी जाती है; CRAY-1 (1976) बनाने वाले सीमोर क्रे को सुपरकंप्यूटिंग का जनक कहा जाता है।
ISI कोलकाता का HEC-2M (1956) भारत का पहला डिजिटल कंप्यूटर था; TIFRAC (1960) भारत में बना पहला डिजिटल कंप्यूटर; PARAM 8000 (1991, C-DAC पुणे, विजय भटकर) भारत का पहला सुपरकंप्यूटर।
GIGO का अर्थ है गार्बेज इन, गार्बेज आउट: कंप्यूटर का आउटपुट उतना ही अच्छा होता है जितना उसका इनपुट और उसका प्रोग्राम।

एक नज़र में दोहराव

कंप्यूटर: इनपुट-प्रोसेस-आउटपुट, लैटिन computare से; पास्कलाइन 1642 (जोड़, घटाव); बैबेज: डिफ़रेंस इंजन 1822, एनालिटिकल इंजन, कंप्यूटर के जनक; एडा लवलेस पहली प्रोग्रामर; ENIAC 1946 (लगभग 18,000 वैक्यूम ट्यूब); UNIVAC I 1951 अमेरिका का पहला वाणिज्यिक कंप्यूटर; पीढ़ियाँ: वैक्यूम ट्यूब, ट्रांज़िस्टर, IC, माइक्रोप्रोसेसर, AI/ULSI; एनालॉग, डिजिटल, हाइब्रिड; सुपर, मेनफ़्रेम, मिनी, माइक्रो; HEC-2M 1956; TIFRAC 1960; PARAM 8000 1991।

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