கணினி ஓர் அறிமுகம்

கணினி என்பது எண் முதலான தரவுகளைக் உட்கொண்டு, முறைப்படி கோர்த்த ஆணைக் கோவைகளைச் செயற்படுத்தும் ஒரு கருவி. ஒரு பணியைச் செய்ய, அதனைப் பல கூறாகப் பகுத்து, எதன் பின் எதனைச் செய்ய வேண்டும் என்று எண்ணி, கணினியுள் இடுவதற்காகத் தொகுக்கப்பட்ட ஆணைக் கோவை அல்லது கட்டளைக் கோவையானது, செய்நிரல் எனப்படும். கணினியில் இப்படி செய்நிரல்களைச் சேமித்து வைத்து பணி செய்ய இயக்குவது தனிச் சிறப்பாகும். கணினிக்கு உள்ளிடும் தரவுகள் எவ்வடிவில் இருந்தாலும் (ஒலி, ஒளி, அழுத்தம் முதலியன) அவை கணினியின் இயக்கத்துக்கு அடிப்படையான 0, 1 ஆகிய எண் கோர்வைகளாக மாற்றப்பட்டே உட்கொள்ளப் படுகின்றன.

கணினிகள் அதியுச்ச பல்பயன் கொண்டவை. ஆதலால் அவற்றை அகில தகவல் செயற்படுத்தும் எந்திரங்கள் எனக் குறிப்பிடலாம். சேர்ச்-தெரிங் கூற்றின் படி ஒரு குறிப்பிட்ட இழிவுநிலை ஆற்றலை (வேறு வகையில் கூறினால் அகில தெரிங் எந்திரத்தை போன்மிக்ககூடிய எந்த கணினியும்) கொண்ட கணினி, கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் வேறு எந்த கணினியினதும் கொள்பணியை ஆற்றக் கூடியது, அதாவது தனியாள் உதவியாளத்தில் இருந்து மீக்கணினி வரையுள்ள எந்த கணினியினதும். ஆகவே சம்பளப்பட்டியல் தயாரிப்பதிலிருந்து தொழிலக-யந்திரனை கட்டுப்படுத்தல் வரையான அனேக கொள்பணிகளுக்கு ஒரேவிதமான கணினி வடிவமைப்புகளே பயன்படுத்தப் படுகின்றன. முந்தைய வடிவமைப்புகளை விட தற்போதைய கணினிகள் வேகத்திலும் தகவல் செயற்படுத்தல் கொள்ளளவிலும் பெரும் வளர்ச்சியை கண்டுள்ளன. இவற்றின் இந்த திறன் காலப்போக்கில் அடுக்குறிபோக்கில் அதிகரித்து சென்றுள்ளது. இந்த செயற்பாட்டை மூர் விதி என்று குறிப்பிடுவர்.

பல்வேறான பௌதீக பொதிகளில் கணினிகள் கிடைக்கின்றன. தொன்மையான கணினிகள் பெரிய அரங்கின் கொள்ளளவை கொண்டவையாக இருந்தன. தற்போதும் விசேட அறிவியல் கணிப்புகளுக்கு பயன்படும் மீக்கணினிகள் மற்றும் நிறுவனங்களின் பரிமாற்ற செயற்பாடுகளுக்கு பயன்படும் பிரதான-சட்டங்கள் போன்றவற்றுக்கு இவ்வாறான மாபெரும் கணிப்பிடும் வசதிகள் உள்ளன. மக்களுக்கு அதிகம் பரிச்சையமானவையாக அமைவன சிறியளவானதும் ஒருத்தரின் பயன்பாட்டுக்குரியதுமான தனியாள் கணினிகளும், அதன் கொண்டுசெல் நிகரான ஏட்டுக்கணினிகளும் ஆகும். ஆனால் தற்காலத்தில் அதிகளவில் பயன்பாட்டில் உள்ள கணினிகளாக அமைபவை உட்பொதிக்கணினிகளாகும். உட்பொதிக்கணினிகள் இன்னொரு சாதனத்தை கட்டுப்படுத்துவதற்குரிய சிறிய கணினிகள் ஆகும். இவை சண்டை விமானங்களில் இருந்து இலக்கமுறை படப்பிடிப்பு கருவிகள் வரை பயன்படுத்தப் படுகின்றன.

வரலாறு

ஆதியில் "கணிப்பான்" என்பது கணிதர் ஒருவரின் பணிப்பின் கீழ் எண்ணுக்குரிய கணிப்புகளை செய்யும் ஒருவரை குறிப்பதாக அமைந்தது. அவர் அனேகமாக எண்சட்டம் போன்ற பல்வேறு பொறிமுறை கணிப்பு சாதனங்களின் உதவியுடன் பணிபுரிந்தார். தொடக்ககால கணிப்பு சாதனத்துக்கு உதாரணமாக கி.மு 87 காலப்பகுதியில் உருவாக்கப்பட்டதாக கருதப்படும் அன்டிகைதிரா எனும் கிரகங்களின் அசைவுகளை கணிப்பதற்கு பயன்பட்ட கிரேக்க சாதனத்தை குறிப்பிடலாம். இந்த நூதனமான சாதனத்தின் அமைவுக்கு காரணமான தொழில்நுட்பம் ஏதொவொரு காலகட்டத்தில் தொலைந்து போனது.

ஐரோப்பாவில் ஏற்பட்ட மறுமலர்ச்சி காரணமாக கணிதம், பொறியியல் துறைகள் பெரும் வளர்ச்சி கண்டன. 17ம் நூற்றாண்றின் ஆரம்பப் பகுதியில் மணிக்கூடுகளுக்காக அபிவிருத்தி செய்யப்பட்ட தொழில்நுட்பத்தை பயன்படுத்தி பல பொறிமுறை கணிப்பு சாதனங்கள் பின்னடையாக வரத் தொடங்கின, இதன் காரணமாக இலக்கமுறை கணினிகளுக்கு மூலமான தொழில்நுட்பங்கள் பல 19ம் நூற்றாண்டின் இறுதியிலும் 20ம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்திலும் அபிவிருத்தி செய்யப்பட்டன. உதாரணமாக துளைப்பட்டை, வெற்றிட கட்டுளம் என்பவற்றை குறிப்பிடலாம். முதல் முழுமையான செய்நிரல் கணினியை 1837லில் சார்ல்ஸ் பாபேஜ் என்பார் எண்ணக்கருப்படுத்தி வடிவமைத்தார். ஆனால் அக்கால தொழில்நுட்ப எல்லை, நிதி பற்றாக்குறை, மற்றும் தன்னுடைய வடிவமைப்புடன் தனகுதலை நிறுத்தமுடியாமை (ஆயிரக்கணக்கான கணினி சம்பந்தப்பட்ட பொறியியல் செயற்திட்டங்களின் முடிபுக்கு காரணமாக பண்பு) போன்ற காரணங்களின் கலப்பால் இந்த சாதனத்தை அவரால் முழுமையாக உருவாக்க முடியவில்லை.

20ம் நூற்றாண்டின் முதற்பாதியில் பல விஞ்ஞான கணிப்பு தேவைகளுக்கு, கூடிய மடங்கடி கொண்ட விசேடபயன் ஒத்திசை கணினிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. பிரசினைகளின் நேரடி பௌதிக அல்லது இலத்திரனியல் மாதிரியுருவை அவை கணிப்புக்களுக்கு பயன்படுத்தின. இத்தகைய கணினிகள் இலக்கமுறை கணினிகளின் அபிவிருத்திக்கு பின்னர் மிகமிக அரிதாகவே பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.

இரண்டாம் உலக போரின் போது சேர்மானிய சங்கேத குறிப்புகளை கண்டறிய கொலோசஸ் கணினி பயன்பட்டது. வரவர திறனும், நெகிழ்வுதன்மையும் கூடிய கணிப்பு சாதனங்கள் 1930, 1940ம் ஆண்டுகளில் பின்னடையாக உருவாக்கப்படலாகின. இவை நவீன கணினிகளின் மேன்மையான பண்புக்கூறுகளை படிப்படியாக சேர்த்துக் கொண்டன, உதாரணமாக இலக்கமுறை இலத்திரனியல் உபயோகம் (கௌவுட் சனொன் என்பாரால் 1937ம் ஆண்டு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது), கூடுதல் நெகிழ்வுதன்மை வாய்ந்த செய்நிரலாக்கம். ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியை இந்த காலக்கோட்டில் முதலாவது கணினி என்று வரையறுப்பது மிகவும் கடினமானது. குறிப்பிடதக்க சாதனைகளாக கொன்ராட் ஃசுஸ் என்பாரின் ஃசட் எந்திரம், ஆங்கிலேயரின் இரகசிய கொலோசஸ் கணினி, அமெரிக்க என்னியாக் என்பவை அமைந்தன.

என்னியாக்கின் குறைகளை தெரிந்து கொண்ட அதன் அபிவிருத்தியாளர்கள், அதைவிட நெகிழ்வுதன்மை கூடியதும், இலட்சணமானதுமான வடிவமைப்பை உருவாக்கினார்கள். பின்னாளில் செய்நிரல் தேக்க கட்டமைப்பு என அறியப்படும் இதிலிருந்தே அனைத்து நவீன கணினிகளும் பெறப்படுகின்றன. இந்த கட்டமைப்பிலிருந்தே கணினிகளை அபிவிருத்தி செய்வதற்கான செயற்திட்டங்கள் பல 1940ம் ஆண்டுகளில் தொடங்கப்பட்டன, இதில் முதலில் செயற்பட தொடங்கியது மான்செஸ்டர்-சிறிய-அளவிடை-பரீட்சார்த்த எந்திரம் ஆகும். ஆனால் நடைமுறையில் பயன்படுத்தக்கூடிய முதலாவது கணினி எட்சாக் ஆகும்.

கட்டுளத்தால் இயக்கப்பட்ட கணினிகளே 1950கள் முழுவதிலும் பயன்பாட்டில் இருந்தன. ஆனால் 1954ம் ஆண்டு திரிதடையங்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதன் காரணமாக 1960களில், கட்டுள கணினிகள் செலவு குறைந்த, சிறிய, வேகமான திரிதடையக் கணினிகளால் மாற்றீடு செய்யப்படலாயின. ஒருங்கிணைந்த-சுற்றமைப்பு தொழில்நுட்பத்தின் அறிமுகத்தால் 1970களில் கணினி உற்பத்திச் செலவு வெகுவாகக் குறைந்து சென்றது, இதனால் தற்போதைய தனியாள் கணினிகளின் முன்தோன்றல்களை வாங்கும் திறன் சாதாரண மக்களுக்கும் ஏற்பட்டது.

கணினிகள் செயல்படும் முறை

பொதுத் தேவைகளுக்கான ஒரு கணினி நான்கு முக்கியமான பிரிவுகளைக் கொண்டுள்ளது. இவை, கணித ஏரண அகம் (arithmetic and logic unit)

1. கட்டுப்பாட்டகம் (Control unit)

2. நினைவகம் (memory)

3. உள்ளிடு சாதனங்களும், வெளியீட்டுச் சாதனங்களும்

இப் பகுதிகள், கம்பித் தொகுதிகளினால் உருவாக்கப்படும் பாட்டைகளினால் (busses) ஒன்றுடன் ஒன்று தொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

கட்டுப்பாட்டகம், கணித ஏரண அகம், பதிவகம் (registers), அடிப்படையான உள்ளிடு - வெளியீட்டுச் சாதனங்கள், இவற்றுடன் நெருக்கமாக இணைக்கப்படும் பிற வன்பொருட்கள் என்பன ஒருங்கே மையச் செயலகம் (central processing unit) எனப்படுகின்றன. தொடக்ககால மையச் செயலகங்கள் தனித்தனியான கூறுகளைக் கொண்டிருந்தன. ஆனால் 1970களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து இவையனைத்தும் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு ஒரே ஒருங்கிணை சுற்றமைப்பாக (integrated circuit) உருவாக்கப்படுகின்றது. இது நுண்செயலகம் (microprocessor) எனப்படுகின்றது.

கட்டுப்பாட்டகம்

கட்டுப்பாட்டுத் தொகுதி அல்லது மையக் கட்டுப்படுத்தி என்றும் சில சமயங்களில் அழைக்கப் படுகின்ற கட்டுப்பாட்டகம், கணினியில் பல்வேறு கூறுகளை இயக்குகிறது. இது ஆணைகளை ஒவ்வொன்றாக வாசித்து அவற்றைக் குறிநீக்குகிறது (decode). கட்டுப்பாட்டுத் தொகுதி குறிநீக்கிய ஆணைகளைத் தொடராக கட்டுப்பாட்டுக் குறிப்புகளாக்கி அவற்றின் மூலம் கணினியின் பிற பாகங்களை இயக்குகிறது. உயர்தரக் கணினிகளில், கட்டுப்பாட்டகம், செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக ஆணைகளின் ஒழுங்கை மாற்றவும் கூடும்.

எல்லா மையச் செயலகங்களிலும் பொதுவாக இருக்கும் ஒரு கூறு ஆணைச்சுட்டியாகும். சிறப்பு நினைவகமான இக் கூறு, அடுத்த ஆணையை நினைவகத்தின் எவ்விடத்திலிருந்து வாசிக்க வேண்டும் என்பதை நினைவில் வைத்திருக்கிறது.

கட்டுப்பாட்டகத்தின் செயல்பாட்டு ஒழுங்குகளும், அவற்றின் வகைகளைப் பொறுத்து மாறுபாடாக அமையக் கூடும். சில படிமுறைகளை ஒன்றன்பின் ஒன்றாகச் செய்யாமல் ஒரே நேரத்தில் செய்யும் நிலைகளும் உண்டு. கீழே தரப்பட்டுள்ள செயல்முறைகள் எளிமைப் படுத்தப்பட்ட ஒரு எடுத்துக்காட்டு ஆகும்.

1. ஆணைச்சுட்டியினால் சுட்டப்படும், அடுத்த ஆணைக்குரிய குறிமுறையை வாசித்தல்.

2. கணினியின் பிற தொகுதிகளுக்கு ஆணை வழங்குவதற்காக எண்முறைக் குறியீடுகளை குறிப்புகளாக மாற்றும் பொருட்டு அவற்றைக் குறிநீக்குதல்.

3. ஆணைச்சுட்டி அடுத்த ஆணையைச் சுட்டும் வகையில் அதனை ஏறுமானம் (Increment) செய்தல்.

4. ஆணைகளைச் செயல்படுத்தத் தேவையான தரவுகளை நினைவகத்திலிருந்து அல்லது உள்ளிடு சாதனத்தில் இருந்து வாசித்தல். தேவைப்படும் தரவுகள் இருக்கும் இடம் பெரும்பாலும் ஆணைக் குறிமுறைகளுள் தரப்பட்டிருக்கும்.

5. தேவையான தரவுகளை கணித ஏரண அகத்துக்கு அல்லது பதிவகத்துக்கு வழங்குதல்.

6. ஆணைகளை நிறைவேற்றுவதற்கு, கணித ஏரண அகத்தின் அல்லது வேறு சிறப்பு வன்பொருட்களின் தேவை இருப்பின், அவ்வேலையைச் செய்வதற்குக் குறித்த வன்பொருளுக்கு ஆணையிடுதல்.

7. கணித ஏரண அகத்திலிருந்து கிடைக்கும் முடிவுகளை நினைவகத்தின் ஒரு இடத்திலோ, பதிவகத்திலோ, வெளியீட்டுச் சாதனம் மூலமாகவோ எழுதுதல்.

8. மீண்டும் முதலாவது படிமுறைக்குச் செல்லுதல்.

கருத்துரு அடிப்படையில், ஆணைச்சுட்டி என்பது இன்னொரு நினைவகமே என்பதால், இது கணித ஏரண அகத்தில் செய்யப்படும் கணிப்பீடுகளினால் மாற்றப்படலாம். ஆணைச் சுட்டிக்கு 100 ஐக் கூட்டுவதன் மூலம் அது அடுத்த ஆணையை நிரலில் 100 இடங்கள் கீழே தள்ளியுள்ள இடத்திலிருந்து வாசிக்கும்படி செய்யலாம். ஆணைச்சுட்டியை மாற்றும் ஆணைகள் தாவல்கள் எனப்படுகின்றன. இவை, கணினிகளால் திரும்பத் திரும்ப நிறைவேற்றப்படக் கூடிய ஆணைகளான கண்ணிகள், நிபந்தனை ஆணைகள் என்பவற்றுக்கும் இடமளிக்கின்றன.

ஒரு ஆணையைச் செயல்படுத்துவதற்காகக் கட்டுப்பாட்டகம் நடைமுறைப்படுத்தும் இயக்கங்களுக்கான படிமுறைகள் ஒரு சிறிய கணினி நிரல்களைப் போன்றவை என்பது கவனிக்கத் தக்கது. உண்மையில் சில சிக்கலான மையச் செயலக வடிவமைப்புக்களில், இத்தகைய வேலைகளைச் செய்யும் நுண்குறிமுறைகளை இயக்குவதற்காக நுண்வரிசைமுறையாக்கி (microsequencer) என்னும் சிறிய கணினி பயன்படுத்தப்படுவது உண்டு.

கணித ஏரண அகம்

கணித ஏரண அகம், எண்கணித முறையானதும், ஏரண முறையானதுமான இருவகை இயக்கங்களைச் செயல்படுத்தக் கூடியது. இது கூட்டல், கழித்தல் ஆகிய எண்கணிதச் செயற்பாடுகளை மட்டும் செய்யக்கூடியனவாகவோ அல்லது பெருக்கல், வகுத்தல், முக்கோணகணிதச் செயற்பாடுகள் (சைன், கோசைன் முதலியவை), வர்க்கமூலம் போன்ற செயற்பாடுகளையும் செய்ய வல்லவையாகவோ இருக்கலாம். சில வகையானவை முழு எண்களில் மட்டுமே செயற்பாடுகளைச் செய்யக் கூடியன. வேறு சில மெய்யெண்களுக்காகப் பயன்படும் மிதவைப் புள்ளிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. எனினும், மிக எளிமையான செயல்பாடுகளை மட்டும் செய்யக்கூடிய கணினிகளையும், சிக்கலான செயல்பாடுகளையும் எளிமைப்படுத்திச் செய்யக்கூடிய வகையில் நிரலாக்கம் செய்யமுடியும். ஆனால், இவ்வகையில் செயல்படுவதற்கு கூடிய நேரம் எடுக்கும். கணித ஏரண அகங்கள், ஒன்று இன்னொன்றுக்குச் சமமா, ஒன்றை விட இன்னொன்று பெரியதா சிறியதா போன்ற அடிப்படைகளில் எண்களை ஒப்பிட்டு பூலியன் உண்மை மதிப்பை ("உண்மை" அல்லது "பொய்") தரக்கூடும்.ஏரணச் செயற்பாடுகள், AND, OR, XOR, NOT போன்ற பூலியன் ஏரணத்தை உள்ளடக்கியவை.

நினைவகம்

கணினியின் நினைவகம் ஒன்றை எண்களை வைக்கக் கூடிய அல்லது அவற்றிலிருந்து எடுத்து வாசிக்கக் கூடிய சிற்றறைகளின் பட்டியலாகக் கொள்ள முடியும். ஒவ்வொரு சிற்றறைக்கும் ஒரு எண்ணிடப்பட்ட முகவரி உண்டு. இவை ஒவ்வொன்றிலும் ஒரு எண்ணைச் சேமிக்க முடியும். "எண் 123 ஐ 1357 எண்ணிட்ட சிற்றைக்குள் வை" என கணினிக்கு ஆணையிட முடியும். அல்லது, "சிற்றறை 1357 இலுள்ள எண்ணை, சிற்றறை 2468 இலுள்ள எண்ணுடன் கூட்டி 1595 எண்ணிட்ட சிற்றறைக்குள் வை" என ஆணையிட முடியும். நினைவகத்துள் சேமிக்கப்படும் தகவல் எதுவாகவும் இருக்கலாம். எழுத்துக்கள், எண்கள், கணினிக்குரிய ஆணைகள் போன்ற எவற்றையும் ஒரேயளவு இலகுவாக நினைவகத்துள் இடமுடியும். மையச் செயலகம் தகவல்களை பல்வேறு வகைகளாக வேறுபடுத்திப் பார்ப்பதில்லை. நினைவகங்களைப் பொறுத்து வெறும் எண்களாக இருக்கும் தகவல்களை அவற்றுக்குரிய இயல்புகளுடன் வெளிப்படுத்த வேண்டியது மென்பொருட்களின் வேலையாகும்.

ஏறத்தாழ எல்லாத் தற்காலக் கணினிகளிலும், ஒவ்வொரு நினைவுச் சிற்றறையும் 8 பிட்டுக்கள் கொண்ட குழுக்களாக அமையும் இரும எண்களைச் சேமிக்கும் வகையில் அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த எட்டுப் பிட்டுகள் கொண்ட தொகுதி ஒரு பைட்டு எனப்படும்.

கணினி வாங்கும் பொழுது கவனிக்க வேண்டிய தரவுகள்

* மேசைக்கணினி எதிர் மடிக்கணினி

* இயக்கு தளம்: க்னூ/லினக்ஸ், மைக்ரோசாப்ட் வின்டோஸ், மாக்

* செயலக தாயரிப்பாளர்: AMD, Intel

* மையச் செயலகம்த்தின் வேகம்: in GHz

* RAM நினைவகம் அளவு: in GBytes

* Hard drive அளவு: GBytes

* Optical Drives (CD/DVD)

* Video Cards

* Network/Wireless Connection

* External Connectos (ex: USB)