कंप्यूटर

कंप्यूटर : सूचना संसाधक

कंप्यूटर क्या है?

हमारी दुनिया उन मशीनों से बदल गई है जो असाधारण गति से गणना कर सकती हैं, याद रख सकती हैं, संचार कर सकती हैं और दूसरी मशीनों को नियंत्रित कर सकती हैं।

वे हमें दूर के स्थान दिखा सकती हैं, आभासी संसार रच सकती हैं, विमानों का मार्गदर्शन कर सकती हैं, महाद्वीपों के पार लोगों को जोड़ सकती हैं, और इतने अरब छोटे काम कर सकती हैं कि हमें समय बीतने का आभास भी न हो।

पर कंप्यूटर है क्या?

इस शब्द को 'compute' + 'er' में बाँटा जा सकता है।

जैसे शिक्षक वह है जो पढ़ाता है, कंप्यूटर वह है जो गणना करता है।

मूल रूप में यह शब्द उन लोगों के लिए था जो गणना करते थे। कंप्यूटर यांत्रिक, रासायनिक या इलेक्ट्रॉनिक भी हो सकता है। मायने यह नहीं कि वह किस चीज़ से बना है, बल्कि यह कि वह क्या करता है।

कंप्यूटर एक ऐसी व्यवस्था है जो सूचना प्राप्त करती है, नियमों के अनुसार उसे बदलती है, और एक परिणाम देती है।

गणना करने का अर्थ क्या है?

गणना करना एक निश्चित प्रक्रिया का अनुसरण कर कुछ निर्धारित करना है।

समस्या संख्यात्मक हो सकती है:

• 27 गुणा 14 क्या है?
• कितनी विद्युत ऊर्जा खर्च हुई?
• दस सेकंड बाद कोई गतिमान वस्तु कहाँ होगी?

या तार्किक हो सकती है:

• क्या ये दो मान बराबर हैं?
• क्या द्वार खुला है?
• इन संभावनाओं में से कौन दी गई शर्तों को पूरा करती है?

गणना दी गई सूचना को नई सूचना में बदलती है।

इसलिए कंप्यूटर एक सूचना संसाधक है। उसके भौतिक भाग आवश्यक हैं, पर उन भागों का उद्देश्य सूचना को निरूपित करना, ले जाना, संचित करना और बदलना है।

क्या कोई सरल वस्तु भी कंप्यूटर हो सकती है?

एक दंड तुला पर विचार कीजिए।

प्रत्येक पलड़े पर एक वस्तु रखिए। तुला बाईं ओर झुकेगी, दाईं ओर झुकेगी, या क्षैतिज रहेगी। उसकी स्थिति से हम जानते हैं कि पहली वस्तु दूसरी से भारी है, हल्की है, या बराबर है।

तुला ने दो भौतिक निवेश लिए, उनकी तुलना की, और एक निर्गत दिया।

इस व्यापक अर्थ में वह एक सरल यांत्रिक कंप्यूटर है—एक तुलनित्र।

उसकी गणना को इस प्रकार कहा जा सकता है:

यदि बायाँ पक्ष भारी हो:
    बाईं ओर झुकें
अन्यथा यदि दायाँ पक्ष भारी हो:
    दाईं ओर झुकें
अन्यथा:
    क्षैतिज रहें

तुला इलेक्ट्रॉनिक परिपथ, द्विआधारी संख्याएँ या लिखा हुआ कोड नहीं इस्तेमाल करती। फिर भी उसकी भौतिक व्यवस्था एक निश्चित तार्किक क्रिया करती है।

निवेश, संसाधन और निर्गत क्या हैं?

हर गणना को आरंभ करने के लिए कुछ सूचना चाहिए। यही निवेश है।

फिर कंप्यूटर उस सूचना को बदलता, तुलना करता, जोड़ता या संचित करता है। यही संसाधन है।

परिणाम निर्गत है।

तुला में:

• वस्तुएँ और उनके भार निवेश देते हैं।
• दंड और धुरी तुलना करती हैं।
• दंड की दिशा निर्गत देती है।

डिजिटल कैलकुलेटर में:

• दबाए गए बटन निवेश देते हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक परिपथ अंकगणित करते हैं।
• प्रदर्शन निर्गत देता है।

रूप अलग हैं, पर संबंध वही रहता है:

निवेश → संसाधन → निर्गत

कंप्यूटर नियत क्यों होता है या प्रोग्राम योग्य?

कुछ कंप्यूटर एक अंतर्निहित प्रक्रिया ही करते हैं। दूसरों को अलग-अलग प्रक्रियाएँ दी जा सकती हैं।

एक नियत कंप्यूटर की प्रक्रिया उसकी भौतिक संरचना में बनी होती है। दंड तुला सदा भारों की तुलना करती है। उसका काम बदलने के लिए तंत्र को ही बदलना पड़ता है।

एक प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर अपने निर्देश सूचना के रूप में प्राप्त करता है। वे निर्देश बदलने से मशीन को फिर से बनाए बिना काम बदल जाता है।

जैक्वार्ड करघे ने यह सिद्धांत छिद्रित कार्डों से दिखाया, जो अलग-अलग बुने पैटर्न नियंत्रित करते थे। करघा वही रहा, पर कार्ड बदलने से उत्पाद बदल गया।

यही अंतर है एक ऐसी मशीन में जो एक प्रक्रिया के लिए बनी है, और एक ऐसी मशीन में जो अनेक प्रोग्रामों का अनुसरण कर सकती है।

हार्डवेयर क्या है?

हार्डवेयर वह है जो कंप्यूटर भौतिक रूप से है।

इसमें हर वह भौतिक भाग शामिल है जिसके माध्यम से सूचना निरूपित और रूपांतरित होती है।

दंड तुला में दंड, धुरी और पलड़े हार्डवेयर हैं। इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर में हार्डवेयर में प्रोसेसर, स्मृति, भंडारण, तार, स्क्रीन, कुंजीपटल और असंख्य छोटे स्विच शामिल हैं।

हार्डवेयर तय करता है कि कौन-सी भौतिक क्रियाएँ संभव हैं। पर अकेले हार्डवेयर यह नहीं बताता कि मशीन इस समय कौन-सा विशेष कार्य कर रही है।

सॉफ्टवेयर क्या है?

सॉफ्टवेयर बताता है कि एक प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर तार्किक रूप से क्या करता है।

यह निर्देशों और उनसे जुड़ी सूचना का संग्रह है, जो हार्डवेयर में निरूपित होता है। यह भौतिक संसार से स्वतंत्र नहीं है—निर्देश हमेशा किसी भौतिक रूप में रहने चाहिए—पर वही तार्किक सॉफ्टवेयर अलग-अलग भौतिक व्यवस्थाओं में निरूपित हो सकता है।

इसीलिए एक ही प्रोग्राम एक संगत कंप्यूटर से दूसरे पर प्रतिलिपि किया जा सकता है। उसे ले जाने वाला पदार्थ बदलता है, जबकि उसके निर्देशों का पैटर्न और अर्थ सुरक्षित रहता है।

हार्डवेयर मशीन की भौतिक व्यवस्था है। सॉफ्टवेयर वह व्यवस्थित सूचना है जो उसके संचालन को निर्देशित करती है।

एल्गोरिदम क्या है?

एल्गोरिदम किसी समस्या को हल करने या कोई कार्य करने की एक निश्चित प्रक्रिया है।

वह बताती है कि क्या करना है और किस क्रम में। एल्गोरिदम में हो सकता है:

• चरणों का एक क्रम
• विकल्पों के बीच एक चुनाव
• किसी शर्त पूरी होने तक चरणों की पुनरावृत्ति
• मध्यवर्ती परिणामों का संचय और पुनः उपयोग

एल्गोरिदम आवश्यक रूप से कंप्यूटर प्रोग्राम नहीं है। पकाने की विधि, दीर्घ भाग की विधि, और किसी स्थान तक पहुँचने के निर्देश—ये सब एल्गोरिदम हो सकते हैं।

प्रोग्राम वह एल्गोरिदम है जो किसी विशेष कंप्यूटर के अनुसरण योग्य रूप में व्यक्त हो।

जटिल गणनाएँ कैसे बनती हैं?

बड़े कार्यों को प्रायः छोटे कार्यों में तोड़ा जा सकता है।

एक सरल इकाई दो मानों की तुलना कर सकती है। दूसरी संख्याएँ जोड़ सकती है। तीसरी एक परिणाम याद रख सकती है। चौथी तय कर सकती है कि आगे कौन-सी क्रिया हो।

एक इकाई का निर्गत दूसरी का निवेश बन जाता है। अनेक सरल क्रियाओं को जोड़कर कंप्यूटर कहीं अधिक जटिल क्रिया कर सकता है।

विद्युत ऊर्जा मीटर एक उपयोगी उदाहरण है। वह वोल्टता और धारा नापता है, उनसे शक्ति निर्धारित करता है, और समय के साथ उस शक्ति को जोड़कर ऊर्जा का उपयोग निकालता है।

जो एक गणना लगती है, वास्तव में छोटी गणनाओं का एक समन्वित समूह है।

यह मॉड्यूलरिटी मूल है। जटिल कंप्यूटर कोई एक रहस्यमय तंत्र नहीं है। वह सरल तंत्रों का संगठन है, जिनकी सूचना नलियाँ जुड़ी होती हैं।

कंप्यूटर को स्मृति क्यों चाहिए?

कई गणनाएँ एक ही चरण में पूरी नहीं हो सकतीं।

एक मध्यवर्ती परिणाम सुरक्षित रखना पड़ता है ताकि बाद की क्रिया उसे इस्तेमाल कर सके। स्मृति वह क्षमता है जो सूचना को इतना बनाए रखे कि वह भविष्य के चरण को प्रभावित कर सके।

प्रोसेसर के अंदर छोटे अस्थायी स्थान रजिस्टर कहलाते हैं। संचित परिणामों के लिए प्रायः प्रयुक्त रजिस्टर को ऐतिहासिक रूप से संचायक कहा गया है।

बड़ी स्मृतियाँ प्रोग्राम और आँकड़े अधिक समय तक सुरक्षित रखती हैं।

स्मृति समय में अलग क्रियाओं को सहयोग करने देती है। एक क्रिया परिणाम छोड़ती है; दूसरी उसे पाकर काम आगे बढ़ाती है।

निर्देश और प्रोग्राम क्या हैं?

एक निर्देश कंप्यूटर से उसकी उपलब्ध क्रियाओं में से एक करवाता है: जोड़ना, तुलना करना, प्रतिलिपि करना, संचित करना, कूदना या संचार करना।

निर्देशों का एक क्रम प्रोग्राम है।

प्रोग्राम उस संगीत-पटकथा जैसा है जिसका ऑर्केस्ट्रा अनुसरण करता है। अलग-अलग वाद्य केवल कुछ ध्वनियाँ ही निकाल सकते हैं, पर पटकथा उन्हें मिलाकर कुछ कहीं बड़ा रचती है।

एक ही भौतिक कंप्यूटर अलग-अलग प्रोग्रामों का अनुसरण कर सकता है। एक प्रोग्राम उसे कैलकुलेटर जैसा बनाता है। दूसरा शब्द संसाधक। तीसरा विमान नियंत्रित करने में मदद करता है।

क्या कंप्यूटर वह क्रिया कर सकता है जिसके लिए वह सीधे नहीं बना?

मान लीजिए एक सरल कंप्यूटर जोड़, घटाना, मान संचित करना और निर्देश दोहराना जानता है, पर उसके पास सीधे गुणन की क्रिया नहीं है।

गुणन बार-बार जोड़ से किया जा सकता है:

न प्राप्त करें
क्ष प्राप्त करें
परिणाम को 0 करें

न बार दोहराएँ:
    परिणाम = परिणाम + क्ष

परिणाम दिखाएँ

हार्डवेयर में अलग गुणन यंत्र नहीं था। एक प्रोग्राम ने मशीन के पास पहले से मौजूद क्रियाओं को जोड़कर नई क्षमता बना दी।

वह प्रोग्राम फिर अन्य प्रोग्रामों के अंदर एक बड़े निर्देश की तरह दोबारा इस्तेमाल हो सकता है।

इसी तरह कंप्यूटर विस्तार योग्य बनते हैं। सॉफ्टवेयर की नई परतें पहले की क्षमताओं को और जटिल क्षमताओं के निर्माण खंड बना देती हैं।

आधुनिक कंप्यूटर इलेक्ट्रॉनिक क्यों हैं?

कंप्यूटर कई भौतिक पदार्थों से बन सकता है। इलेक्ट्रॉनिक व्यवस्थाएँ इसलिए प्रधान हुईं कि विद्युत अवस्थाएँ तेज़ी से बदली, भेजी और प्रतिलिपि की जा सकती हैं; इलेक्ट्रॉनिक अवयव अत्यंत छोटे भी बनाए जा सकते हैं और विशाल संख्या में विश्वसनीय रूप से बनाए जा सकते हैं।

सेंसर संसार के परिवर्तनों—जैसे प्रकाश, दाब, ध्वनि या तापमान—को विद्युत संकेतों में बदलते हैं।

एक्टुएटर उलटी यात्रा करते हैं। वे विद्युत संकेतों से गति, ध्वनि, ऊष्मा या प्रकाश जैसे भौतिक प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

सेंसर और एक्टुएटर के माध्यम से कंप्यूटर की सूचना-संसाधन की दुनिया भौतिक संसार से जुड़ी रहती है।

आधुनिक कंप्यूटर डिजिटल क्यों हैं?

एनालॉग कंप्यूटर एक मात्रा को दूसरी निरंतर बदलती मात्रा से निरूपित करता है। डिजिटल कंप्यूटर सूचना को अलग-अलग अवस्थाओं से निरूपित करता है।

आधुनिक कंप्यूटर प्रायः दो अवस्थाओं का उपयोग करते हैं, जिन्हें 0 और 1 लिखा जाता है, क्योंकि दो विश्वसनीय रूप से अलग पहचानी जा सकने वाली विद्युत स्थितियाँ बनाना, प्रतिलिपि करना और छोटे विक्षोभों से बचाना अपेक्षाकृत सरल है।

ये अंक स्वयं संख्या नहीं हैं। बिटों का एक पैटर्न संख्या, अक्षर, रंग, ध्वनि, निर्देश या लगभग कुछ भी निरूपित कर सकता है, यह इस पर निर्भर करता है कि व्याख्या की सहमति क्या है।

सबसे निचले स्तर पर डिजिटल कंप्यूटर भौतिक अवस्थाओं को चलाता है। ऊँचे स्तरों पर वे अवस्थाएँ प्रतीक, निर्देश, चित्र और संसार बन जाती हैं।

कंप्यूटर इतने शक्तिशाली क्यों लगते हैं?

उनकी शक्ति दो गुणों से आती है: व्यापकता और गति।

एक सामान्य-उद्देश्य कंप्यूटर अनेक अलग कार्यों को सरल क्रियाओं के क्रम में घटा सकता है। तेज़ हार्डवेयर उन क्रियाओं को उपयोगी समय में अधिक कर सकता है।

कंप्यूटर जादुई इसलिए नहीं कि हर छोटी क्रिया गहरी है। वे शक्तिशाली इसलिए हैं कि सरल, सटीक क्रियाओं को जोड़ा, दोहराया और असाधारण तेज़ी से किया जा सकता है।

पर्याप्त समय और स्मृति मिलने पर समान सामान्य गणना क्षमता वाले कंप्यूटर सिद्धांत रूप में एक ही प्रकार की गणनीय क्रियाएँ कर सकते हैं। व्यवहार में गति, स्मृति, ऊर्जा और सूचना तक पहुँच तय करती है कि क्या वास्तव में उपयोगी है।

क्या कंप्यूटर समझता है कि वह क्या संसाधित कर रहा है?

आवश्यक नहीं।

कैलकुलेटर संख्याओं को सही चला सकता है बिना यह जाने कि किसी व्यक्ति के लिए संख्या का अर्थ क्या है। कंप्यूटर एक छायाचित्र संचित कर सकता है बिना उसे देखे, और शब्दों को संसाधित कर सकता है बिना उनके अर्थ का अनुभव किए।

मशीन निरूपणों पर नियमों के अनुसार काम करती है। कोई विशेष कंप्यूटर उपयोगी मॉडल भी बनाता है, सीखता है, समझता है या बुद्धिमान बनता है—इसके लिए अतिरिक्त क्षमताएँ चाहिए।

गणना कृत्रिम बुद्धि की नींव है, पर गणना और बुद्धि एक नहीं हैं।

तो अंत में कंप्यूटर क्या है?

कंप्यूटर एक भौतिक व्यवस्था है जो सूचना प्राप्त करती है, उसे निरूपित करती है, नियमों के अनुसार बदलती है, मध्यवर्ती परिणाम संचित कर सकती है, और सूचना या क्रिया को निर्गत के रूप में देती है।

वह सरल या जटिल, नियत या प्रोग्राम योग्य, यांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक या रासायनिक, एनालॉग या डिजिटल हो सकता है।

आधुनिक कंप्यूटर की असाधारण बहुमुखी क्षमता इस बात से आती है कि वह आँकड़े और निर्देश दोनों को सूचना मानता है। इसलिए एक ही मशीन केवल अपना प्रोग्राम बदलकर अनेक अलग कार्य कर सकती है।

अंत में, कंप्यूटर सूचना को रूपांतरित करने का एक इंजन है।

एआई (ChatGPT) की सहायता से लिखा गया। त्रुटियों और छूटी बातों की ओर ध्यान दिलाने का आग्रह है।