কম্পিউটার আর্কিটেকচার হল কম্পিউটারের মূল উপাদান এবং সিস্টেমের নকশা এবং সংগঠন। এর মধ্যে রয়েছে প্রসেসর, মেমরি, ইনপুট/আউটপুট ডিভাইস এবং সেগুলি নিয়ন্ত্রণকারী সফ্টওয়্যার। কম্পিউটারের আর্কিটেকচার বোঝা আমাদের বুঝতে সাহায্য করতে পারে কিভাবে একটি কম্পিউটার কাজ করে এবং বিভিন্ন কাজ করে।
একটি কম্পিউটার সিস্টেমকে তিনটি প্রধান উপাদানে বিভক্ত করা যেতে পারে: সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট (CPU), মেমরি এবং ইনপুট/আউটপুট (I/O) ডিভাইস। সিপিইউ কম্পিউটারের মস্তিষ্ক হিসেবে কাজ করে, প্রোগ্রাম থেকে নির্দেশনা কার্যকর করে। মেমরি দ্রুত অ্যাক্সেসের জন্য এই নির্দেশাবলী এবং ডেটা অস্থায়ীভাবে সঞ্চয় করে, যখন I/O ডিভাইসগুলি কম্পিউটার এবং বহির্বিশ্বের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে সহজ করে, যেমন কীবোর্ড, মাউস, প্রদর্শন এবং প্রিন্টার।
CPU হল কম্পিউটারের আর্কিটেকচারের প্রাণকেন্দ্র। এটি সফ্টওয়্যার অ্যাপ্লিকেশন থেকে নির্দেশাবলী সম্পাদন, গণনা সম্পাদন এবং কম্পিউটারের মধ্যে ডেটা প্রবাহ পরিচালনার জন্য দায়ী। একটি CPU-এর কর্মক্ষমতা নির্ভর করে তার ঘড়ির গতি, হার্টজ (Hz) এ পরিমাপ করা হয় এবং এতে কতগুলো কোর রয়েছে তার উপর। একটি উচ্চ ঘড়ির গতি এবং আরও কোর সাধারণত দ্রুত এবং আরও দক্ষ কর্মক্ষমতা বোঝায়।
একটি কম্পিউটারে মেমরি দক্ষতার জন্য একটি অনুক্রমের মধ্যে সংগঠিত হয়। শীর্ষে রয়েছে ক্যাশে, একটি ছোট কিন্তু দ্রুত ধরনের মেমরি যা প্রধান মেমরি (RAM) থেকে ঘন ঘন অ্যাক্সেস করা ডেটার কপি সংরক্ষণ করে। হার্ড ডিস্ক ড্রাইভ (এইচডিডি) বা সলিড স্টেট ড্রাইভ (এসএসডি) এর মতো স্টোরেজ ডিভাইসের তুলনায় র্যাম দ্রুত অ্যাক্সেস করতে পারে তবে এটি উদ্বায়ী, অর্থাৎ পাওয়ার বন্ধ থাকলে এটি ডেটা ধরে রাখে না। এইচডিডি এবং এসএসডিগুলি অ-উদ্বায়ী সঞ্চয়স্থান অফার করে, কম্পিউটার বন্ধ থাকা অবস্থায়ও ডেটা রাখে, কিন্তু RAM এর তুলনায় তাদের অ্যাক্সেস ধীর।
I/O ডিভাইসগুলি একটি কম্পিউটারকে বাহ্যিক পরিবেশের সাথে যোগাযোগ করার অনুমতি দেয়। ইনপুট ডিভাইস, যেমন কীবোর্ড এবং মাউস, ব্যবহারকারীদের কম্পিউটারে তথ্য সরবরাহ করতে দেয়। আউটপুট ডিভাইস, যেমন মনিটর এবং প্রিন্টার, ব্যবহারকারীদের কাছে তথ্য উপস্থাপন করে। কিছু ডিভাইস, যেমন USB ফ্ল্যাশ ড্রাইভ, উভয় ফাংশন পরিবেশন করতে পারে। আধুনিক কম্পিউটারগুলিতে নেটওয়ার্কিং ডিভাইসগুলিও অন্তর্ভুক্ত যা ইন্টারনেট এবং অন্যান্য কম্পিউটারের সাথে সংযোগ সক্ষম করে।
ভন নিউম্যান আর্কিটেকচার কম্পিউটার বিজ্ঞানের একটি মৌলিক ধারণা। এটি এমন একটি সিস্টেমকে বর্ণনা করে যেখানে একটি কম্পিউটারের CPU মেমরি থেকে তার নির্দেশাবলী পড়ে কাজ করে। এই আর্কিটেকচারে চারটি প্রধান উপ-সিস্টেম রয়েছে: গাণিতিক লজিক ইউনিট (ALU), কন্ট্রোল ইউনিট, মেমরি এবং ইনপুট/আউটপুট ইন্টারফেস। ALU গাণিতিক গণনা এবং যৌক্তিক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করে, যখন কন্ট্রোল ইউনিট মেমরি থেকে নির্দেশাবলী ব্যাখ্যা করে এবং ALU এর অপারেশন নির্দেশ করে।
ISA হল কম্পিউটার আর্কিটেকচারের একটি অংশ যা প্রোগ্রামার বা কম্পাইলার লেখকের কাছে দৃশ্যমান। এটি সফ্টওয়্যার এবং হার্ডওয়্যারের মধ্যে সীমানা হিসাবে কাজ করে, একটি প্রসেসর কার্যকর করতে পারে এমন মেশিন কোডকে সংজ্ঞায়িত করে। ISA CPU-এর নির্দেশাবলী, রেজিস্টার, ডেটা টাইপ, অ্যাড্রেসিং মোড এবং মেমরি আর্কিটেকচার উল্লেখ করে। একটি আর্কিটেকচার RISC (রিডুসড ইন্সট্রাকশন সেট কম্পিউটিং) বা CISC (কমপ্লেক্স ইন্সট্রাকশন সেট কম্পিউটিং) হোক না কেন এর ডিজাইন এবং কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে।
সমান্তরাল কম্পিউটিং একটি সমস্যাকে ভাগ করে ভাগ করে যা একসাথে সমাধান করা যায়, একাধিক প্রক্রিয়াকরণ উপাদান ব্যবহার করে। এই পদ্ধতি সিরিয়াল প্রসেসিং তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম্পিউটিং কাজ দ্রুত করতে পারে. মাল্টি-কোর প্রসেসর, যা একটি একক ফিজিক্যাল প্যাকেজে দুই বা ততোধিক স্বাধীন কোর (বা CPU) ধারণ করে, সমান্তরালতার মাধ্যমে কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। মাল্টি-কোর প্রসেসরের প্রতিটি কোর একই সাথে নির্দেশাবলী কার্যকর করতে পারে, দক্ষ মাল্টিটাস্কিং এবং জটিল অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রক্রিয়াকরণের অনুমতি দেয়।
একাধিক সিপিইউ বা কোর সহ সিস্টেমে, একটি ক্যাশে ডেটার পরিবর্তন অবিলম্বে অন্যগুলিতে প্রতিফলিত হয় তা নিশ্চিত করার জন্য ক্যাশের সমন্বয় অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এটি মাল্টি-প্রসেসিং পরিবেশে গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে একাধিক প্রসেসরের একই মেমরি অবস্থানগুলিতে অ্যাক্সেসের প্রয়োজন হতে পারে। ক্যাশে কোহেরেন্সি প্রোটোকল, যেমন MESI (সংশোধিত, একচেটিয়া, ভাগ করা, অবৈধ), মাল্টি-কোর সিস্টেমে ক্যাশে জুড়ে ধারাবাহিকতা বজায় রাখতে ব্যবহৃত হয়।
কম্পিউটার আর্কিটেকচার একটি বিস্তৃত ক্ষেত্র যা কম্পিউটার উপাদান এবং সিস্টেমের নকশা, কার্যকারিতা এবং দক্ষতাকে অন্তর্ভুক্ত করে। এর মূল ধারণাগুলি বোঝা, যেমন সিপিইউ অপারেশন, মেমরি শ্রেণিবিন্যাস, আই/ও ডিভাইস, ভন নিউম্যান আর্কিটেকচার, আইএসএ এবং সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণ, কম্পিউটারগুলি কীভাবে তথ্য প্রক্রিয়া করে এবং কার্য সম্পাদন করে সে সম্পর্কে মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করতে পারে। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে কম্পিউটার স্থাপত্যের জটিলতা এবং ক্ষমতাগুলিও কম্পিউটিং কর্মক্ষমতা এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উদ্ভাবন চালায়।
