कंप्यूटर कैसे काम करता है
कंप्यूटर चार काम करता है: इनपुट (कीबोर्ड, माउस, टच, माइक), प्रोसेसिंग (CPU, यानी दिमाग़ जो निर्देश मानता है), आउटपुट (स्क्रीन, स्पीकर, प्रिंटर) और स्टोरेज। डेटा रखने के दो तरीक़े हैं: मेमोरी (RAM) तेज़ है पर बिजली जाते ही भूल जाती है, और स्टोरेज (SSD, हार्ड डिस्क, मेमोरी कार्ड) फ़ाइलें लंबे समय तक रखता है।
हार्डवेयर वे पुर्ज़े हैं जिन्हें आप छू सकते हैं। सॉफ़्टवेयर निर्देश हैं। ऑपरेटिंग सिस्टम (जैसे विंडोज़, एंड्रॉइड, लिनक्स या iOS) प्रबंधक है: वह प्रोग्राम शुरू करता है, CPU और मेमोरी को उनके बीच बाँटता है, फ़ाइलें सँभालता है और ड्राइवरों के ज़रिए उपकरणों से बात करता है। ऐप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर (ब्राउज़र, स्प्रेडशीट, गेम, फ़ोटो एडिटर) वह है जिससे आप कोई काम करते हैं। ऐप्लिकेशन चुनते समय देखें कि वह आपके ऑपरेटिंग सिस्टम पर चलता है।
जानकारी को दर्शाने के तरीक़े: बिट और बाइट
कंप्यूटर छोटे स्विचों से बना है जो ON या OFF होते हैं। ON को 1 और OFF को 0 लिखते हैं। ऐसा एक अंक बिट है। आठ बिट मिलकर एक बाइट बनाते हैं।
बाइनरी में हर स्थान अपने दाएँ वाले से दुगुना मान रखता है: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1। 01000001 के लिए जहाँ 1 है वहाँ के मान जोड़ें: 64 + 1 = 65। अक्षर-कोड (जैसे ASCII या यूनिकोड) बताता है कि 65 का मतलब अक्षर A है, 66 का B, और इसी तरह।
- संख्याएँ: बाइनरी।
- लिखा हुआ: हर अक्षर के लिए एक संख्या।
- चित्र: रंगीन छोटे वर्गों (पिक्सेल) की जाली, हर एक के रंग के लिए संख्या-कोड।
- ध्वनि: प्रति सेकंड ध्वनि-तरंग की बहुत सारी नाप।
इकाइयाँ: 1 किलोबाइट (KB) लगभग एक हज़ार बाइट, 1 मेगाबाइट (MB) लगभग दस लाख, 1 गीगाबाइट (GB) लगभग एक अरब।
एल्गोरिद्म और प्रोग्राम
एल्गोरिद्म किसी समस्या को हल करने के साफ़ चरणों की सीमित सूची है। इसे शब्दों में लिखा या फ़्लोचार्ट के रूप में बनाया जा सकता है। हर एल्गोरिद्म तीन विचारों से बनता है:
- क्रम (सीक्वेंस): चरण एक के बाद एक।
- चयन (सेलेक्शन): फ़ैसला, जैसे अगर झंडे तक पहुँच गए, तो रुको।
- दोहराव (लूप): कुछ फिर से करना, जैसे 4 बार दोहराओ: चलो।
प्रोग्राम वह एल्गोरिद्म है जो प्रोग्रामिंग भाषा (जैसे पाइथन या स्क्रैच) में लिखा गया हो ताकि कंप्यूटर उसे चला सके। कंप्यूटर ठीक वही करता है जो आप लिखते हैं, वह नहीं जो आपने सोचा था। प्रोग्राम की ग़लती बग है, और उसे ढूँढकर ठीक करना डीबगिंग है। अच्छी आदत: छोटे उदाहरणों से जाँचें और एक बार में एक बग ठीक करें।
सादे कोड का उदाहरण: repeat 4: move() रोबोट को चार खाने चलाता है।
सूचना नेटवर्क का उपयोग
नेटवर्क कंप्यूटरों को जोड़ता है ताकि वे जानकारी साझा कर सकें। आपका फ़ोन राउटर से जुड़ता है, जो बड़े इंटरनेट से जुड़ा है। सर्वर वह कंप्यूटर है जो वेब पेज या सेवाएँ रखता है और अनुरोधों का जवाब देता है (क्लाइंट माँगता है, सर्वर देता है)।
संदेश एक टुकड़े में नहीं जाते। वे छोटे पैकेटों में कट जाते हैं, हर पर पता होता है, वे अलग-अलग रास्तों से जाते हैं और अंत में सही क्रम में जोड़े जाते हैं। इसीलिए एक रास्ता व्यस्त हो तो भी नेटवर्क चलता रहता है।
नेटवर्क सुरक्षित रूप से इस्तेमाल करें: मज़बूत पासवर्ड रखें, निजी जानकारी साझा न करें, लिंक खोलने से पहले जाँचें, और याद रखें कि जो भी आप डालते हैं उसकी नक़ल हो सकती है।
मॉडल बनाना और सिमुलेशन
मॉडल किसी असली चीज़ की सरल नक़ल है, जिसमें ज़रूरी हिस्से रहते हैं और बाकी हटा दिए जाते हैं। सिमुलेशन मॉडल को कंप्यूटर पर चलाता है ताकि कुछ बदलने पर क्या होगा यह देखा जा सके, असली चीज़ के ख़र्च या ख़तरे के बिना। उदाहरण: पुल पर भार का असर परखना, बारिश का अनुमान, या ट्रैफ़िक लाइट के अलग-अलग समय आज़माना। नतीजे उतने ही अच्छे होते हैं जितना मॉडल और डाली गई संख्याएँ, इसलिए हम असलियत से मिलान करते हैं।
करके देखें: रोबोट बनिए
किसी दोस्त को 5 फ़र्श-टाइलों की क़तार पर रोबोट बनने को कहें। काग़ज़ पर एल्गोरिद्म लिखें (क्रम, एक फ़ैसला, एक लूप)। रोबोट को आपके शब्दों का ठीक पालन करना है। रोबोट कहाँ ग़लत चला? वही बग है। उसे ठीक करके फिर आज़माएँ। फिर 3D खुले खेल में बल्ब पलटकर अक्षर C (67) बनाइए।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- कंप्यूटर के काम: इनपुट, प्रोसेस, आउटपुट, स्टोर।
- 1 बाइट = 8 बिट।
- बाइनरी स्थानीय मान: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1।
- n बिट में अलग-अलग मानों की संख्या = 2 की घात n।
- एल्गोरिद्म = क्रम + चयन + दोहराव।
- प्रोग्राम = प्रोग्रामिंग भाषा में लिखा एल्गोरिद्म।
हल किए गए उदाहरण
1. बाइनरी संख्या 00001101 को दशमलव में बदलिए।
जहाँ 1 है वहाँ के मान जोड़ें: 8 + 4 + 1 = 13।
2. 8 बिट कितने अलग-अलग मान रख सकते हैं?
हर बिट के 2 विकल्प हैं, इसलिए 2 x 2 x ... आठ बार = 2^8 = 256 मान (0 से 255)।
3. तीन संख्याओं में सबसे बड़ी खोजने का एल्गोरिद्म लिखिए।
1) पहली संख्या को 'सबसे बड़ी' मानें। 2) दूसरी संख्या देखें: अगर वह 'सबसे बड़ी' से बड़ी है, तो उसे नई 'सबसे बड़ी' बना दें। 3) तीसरी संख्या के साथ भी यही करें। 4) 'सबसे बड़ी' बताएँ। इसमें क्रम और चयन है।
4. एक फ़ोटो फ़ाइल 3 MB की है और आपके फ़ोन में 12 GB ख़ाली है। लगभग कितनी ऐसी फ़ोटो आएँगी?
12 GB = लगभग 12,000 MB। 12,000 / 3 = 4,000 फ़ोटो।
आम गलतियाँ
- मेमोरी (RAM, अस्थायी) और स्टोरेज (स्थायी) को आपस में मिला देना।
- एल्गोरिद्म और प्रोग्राम को एक समझना। एल्गोरिद्म विचार है; प्रोग्राम कोड में लिखा वही विचार है।
- मान लेना कि कंप्यूटर आपका मतलब समझता है। वह ठीक वही करता है जो लिखा है, इसलिए छूटा हुआ चरण बग है।
- बाइनरी को ग़लत तरफ़ से पढ़ना। सबसे दाएँ वाला बिट 1 के बराबर है।