कंप्यूटर: एक समग्र अध्ययन

भाग-1: परिचय, इतिहास और वर्गीकरण

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1. कंप्यूटर: परिचय एवं परिभाषा

कंप्यूटर (Computer) शब्द की उत्पत्ति लैटिन भाषा के शब्द 'Computare' से हुई है, जिसका शाब्दिक अर्थ है "गणना करना"। हालांकि, आधुनिक युग में कंप्यूटर केवल गणना करने तक सीमित नहीं है। यह एक स्वचालित (Automatic) इलेक्ट्रॉनिक मशीन है जो डेटा (Data) को इनपुट के रूप में ग्रहण करता है, उसे निर्देशों (Instructions) के अनुसार प्रोसेस करता है और परिणाम (Output) प्रदान करता है।

हिंदी में कंप्यूटर को 'संगणक' कहा जाता है। इसे 'अभिकलित्र' के नाम से भी जाना जाता है।

डेटा (Data)

यह कच्चे तथ्यों (Raw Facts) और आंकड़ों का संग्रह है जिनका अपने आप में कोई स्पष्ट अर्थ नहीं होता।
उदाहरण: 25, मोहन, दिल्ली (अलग-अलग)।

सूचना (Information)

जब डेटा को प्रोसेस (संसाधित) कर दिया जाता है और उसका एक अर्थ निकलता है, तो वह सूचना कहलाती है।
उदाहरण: "मोहन दिल्ली में रहता है और उसकी उम्र 25 वर्ष है।"

कंप्यूटर की मुख्य विशेषताएं (Characteristics)

  • गति (Speed): कंप्यूटर की गति इतनी तीव्र होती है कि यह नैनो-सेकंड (10-9 सेकंड) में गणना कर सकता है। प्रोसेसर की गति को हर्ट्ज (Hz) या गीगाहर्ट्ज (GHz) में मापा जाता है।
  • सटीकता (Accuracy - GIGO Principle): कंप्यूटर 'Garbage In Garbage Out' (GIGO) सिद्धांत पर काम करता है। यदि इनपुट सही है, तो आउटपुट 100% सटीक होगा।
  • भंडारण क्षमता (Storage Capacity): कंप्यूटर बड़ी मात्रा में डेटा को अपनी मेमोरी (HDD, SSD) में वर्षों तक सुरक्षित रख सकता है।
  • परिश्रमशीलता (Diligence): मनुष्य के विपरीत, कंप्यूटर थकान या बोरियत महसूस नहीं करता। यह लाखों गणनाएं समान एकाग्रता के साथ कर सकता है।

2. कंप्यूटर की कार्यप्रणाली (System Architecture)

कंप्यूटर मुख्य रूप से तीन चरणों में कार्य करता है, जिसे IPO Cycle कहते हैं:

INPUT (डेटा डालना)
→
PROCESS (CPU द्वारा गणना)
→
OUTPUT (परिणाम दिखाना)

CPU (Central Processing Unit) के घटक:

CPU को कंप्यूटर का मस्तिष्क (Brain) कहा जाता है। इसके तीन मुख्य भाग होते हैं:

  1. ALU (Arithmetic Logic Unit): यह सभी गणितीय (जोड़, घटाव) और तार्किक (तुलना, बड़ा/छोटा) कार्य करता है।
  2. CU (Control Unit): यह कंप्यूटर का 'ट्रैफिक पुलिस' है। यह नियंत्रित करता है कि डेटा मेमोरी से ALU तक कैसे जाएगा और आउटपुट कैसे आएगा। यह स्वयं गणना नहीं करता।
  3. MU (Memory Unit): यह डेटा को अस्थायी या स्थायी रूप से स्टोर करता है (Registers, Cache)।

3. कंप्यूटर का ऐतिहासिक विकास

यंत्र / आविष्कार आविष्कारक (वर्ष) विशेष विवरण (Exam Points)
अबेकस (Abacus) चीन (लगभग 3000 वर्ष पूर्व) दुनिया का पहला गणना यंत्र। इसे 'Soroban' (जापान में) भी कहते हैं।
नेपियर्स बोन्स जॉन नेपियर (1617) हाथी दांत या हड्डियों से बनी छड़ें। गुणा करने के लिए उपयोग होती थीं।
पास्कलाइन (Pascaline) ब्लेज पास्कल (1642) पहली मैकेनिकल एडिंग मशीन। इसे 'ओडोमीटर' के सिद्धांत का पूर्वज माना जाता है।
जैकार्ड लूम जोसेफ जैकार्ड (1801) कपड़ा बुनने की मशीन, जिसमें पहली बार 'पंच कार्ड' का प्रयोग पैटर्न बनाने के लिए किया गया।
एनालिटिकल इंजन चार्ल्स बैबेज (1833) *अति महत्वपूर्ण: यह आधुनिक कंप्यूटर का आधार बना। इसीलिए बैबेज को 'कंप्यूटर का जनक' कहते हैं।
टेबुलेटिंग मशीन हरमन होलेरिथ (1890) अमेरिकी जनगणना के लिए उपयोग। होलेरिथ ने बाद में IBM कंपनी की नींव रखी।
ENIAC जे.पी. एकर्ट & जॉन मौचली (1946) पहला पूर्ण इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर।
💡 लेडी एडा लवलेस (Lady Ada Lovelace): इन्होंने चार्ल्स बैबेज के एनालिटिकल इंजन के लिए पहला एल्गोरिदम लिखा था। इसलिए उन्हें "दुनिया की पहली प्रोग्रामर" माना जाता है। बाइनरी सिस्टम का श्रेय भी इन्हीं को जाता है।

4. कंप्यूटर की पीढ़ियां (Generations)

हार्डवेयर तकनीक में बदलाव के आधार पर कंप्यूटरों को 5 पीढ़ियों में बांटा गया है।

प्रथम पीढ़ी (1942-1955)

  • मुख्य घटक: वैक्यूम ट्यूब (Vacuum Tube)।
  • मेमोरी: मैग्नेटिक ड्रम।
  • भाषा: मशीन भाषा (0, 1) - यह समझना इंसानों के लिए कठिन था।
  • विशेषता: आकार में कमरे के बराबर, बहुत खर्चीले, बहुत गर्मी पैदा करते थे, AC अनिवार्य था।
  • उदाहरण: ENIAC, UNIVAC-1, EDVAC.

द्वितीय पीढ़ी (1955-1964)

  • मुख्य घटक: ट्रांजिस्टर (Transistor) - इसका आविष्कार शॉकले ने किया था।
  • भाषा: असेंबली भाषा (Mnemonics का प्रयोग, जैसे ADD, SUB) और हाई लेवल (FORTRAN, COBOL)।
  • विशेषता: पहली पीढ़ी से छोटे, तेज और अधिक विश्वसनीय।
  • उदाहरण: IBM 1401, PDP-1.

तृतीय पीढ़ी (1964-1975)

  • मुख्य घटक: IC (Integrated Circuit) - जैक किल्बी द्वारा आविष्कारित।
  • तकनीक: SSI (Small Scale Integration) और MSI (Medium Scale)।
  • विशेषता: कीबोर्ड और मॉनिटर का आगमन। ऑपरेटिंग सिस्टम का प्रयोग शुरू।
  • उदाहरण: IBM 360 Series, PDP-11.

चतुर्थ पीढ़ी (1975-वर्तमान)

  • मुख्य घटक: माइक्रोप्रोसेसर (Microprocessor) / VLSI।
  • क्रांति: पर्सनल कंप्यूटर (PC) का जन्म। कंप्यूटर आम आदमी की पहुँच में आया।
  • नेटवर्क: LAN और WAN का विकास। इंटरनेट की शुरुआत।
  • उदाहरण: Windows, Apple Mac, Intel 4004 (पहला माइक्रोप्रोसेसर)।

पंचम पीढ़ी (भविष्य/वर्तमान)

  • मुख्य घटक: ULSI (Ultra Large Scale Integration) + AI (कृत्रिम बुद्धिमत्ता)।
  • लक्ष्य: ऐसी मशीनें बनाना जो सोच सकें, निर्णय ले सकें और मानवीय भाषा (Natural Language) समझ सकें।
  • तकनीक: पैरेलल प्रोसेसिंग (Parallel Processing), क्वांटम कंप्यूटिंग।
  • उदाहरण: रोबोटिक्स, सीरी (Siri), गूगल असिस्टेंट, परम सुपर कंप्यूटर।

5. कंप्यूटर का वर्गीकरण (Classification)

क. कार्यप्रणाली के आधार पर

1. एनालॉग (Analog):

भौतिक मात्राओं (ताप, दाब, वोल्टेज) को मापते हैं। इनका उपयोग विज्ञान और इंजीनियरिंग में होता है।
उदा: स्पीडोमीटर, थर्मामीटर।

2. डिजिटल (Digital):

ये बाइनरी नंबर सिस्टम (0 और 1) पर काम करते हैं। हम जो कंप्यूटर (लैपटॉप, मोबाइल) यूज करते हैं, वे सभी डिजिटल हैं।

3. हाइब्रिड (Hybrid):

एनालॉग + डिजिटल का मिश्रण।
उदा: पेट्रोल पंप मशीन (तेल मापना-एनालॉग, दाम दिखाना-डिजिटल), अस्पताल की ICU मशीन।

ख. आकार के आधार पर

1. माइक्रो कंप्यूटर (Micro):

इसमें माइक्रोप्रोसेसर होता है। इसे 'PC' कहते हैं।
उदा: डेस्कटॉप, लैपटॉप, टैबलेट, स्मार्टफोन।

2. मिनी कंप्यूटर (Mini):

माइक्रो से बड़े। इनका उपयोग छोटी कंपनियां सर्वर के रूप में करती हैं। एक साथ 10-100 लोग काम कर सकते हैं।

3. मेनफ्रेम कंप्यूटर (Mainframe):

विशाल आकार और भंडारण क्षमता। इनका काम 'बल्क डेटा प्रोसेसिंग' है।
उपयोग: बैंकिंग, रेलवे आरक्षण। (उदा: IBM Z)।

4. सुपर कंप्यूटर (Super):

सबसे तेज और शक्तिश