کمپیوٹر فن تعمیر کمپیوٹر کے بنیادی اجزاء اور نظاموں کا ڈیزائن اور تنظیم ہے۔ اس میں پروسیسر، میموری، ان پٹ/آؤٹ پٹ ڈیوائسز، اور وہ سافٹ ویئر شامل ہے جو انہیں کنٹرول کرتا ہے۔ کمپیوٹر کے فن تعمیر کو سمجھنے سے ہمیں اس بات کی تعریف کرنے میں مدد مل سکتی ہے کہ کمپیوٹر کیسے کام کرتا ہے اور مختلف کام انجام دیتا ہے۔
کمپیوٹر سسٹم کو تین اہم اجزاء میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: سینٹرل پروسیسنگ یونٹ (CPU)، میموری، اور ان پٹ/آؤٹ پٹ (I/O) ڈیوائسز۔ سی پی یو کمپیوٹر کے دماغ کے طور پر کام کرتا ہے، پروگراموں سے ہدایات پر عمل کرتا ہے۔ میموری ان ہدایات اور ڈیٹا کو فوری رسائی کے لیے عارضی طور پر اسٹور کرتی ہے، جبکہ I/O ڈیوائسز کمپیوٹر اور بیرونی دنیا، جیسے کی بورڈ، چوہوں، ڈسپلے اور پرنٹرز کے درمیان تعامل کو آسان بناتے ہیں۔
سی پی یو کمپیوٹر کے فن تعمیر کا مرکز ہے۔ یہ سافٹ ویئر ایپلی کیشنز سے ہدایات پر عمل کرنے، حساب کتاب کرنے، اور کمپیوٹر کے اندر ڈیٹا کے بہاؤ کو منظم کرنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ ایک CPU کی کارکردگی اس کی گھڑی کی رفتار پر منحصر ہے، جسے ہرٹز (Hz) میں ماپا جاتا ہے، اور اس میں موجود کوروں کی تعداد۔ زیادہ گھڑی کی رفتار اور زیادہ کور کا مطلب عام طور پر تیز اور زیادہ موثر کارکردگی ہوتا ہے۔
کمپیوٹر میں میموری کو کارکردگی کے لیے درجہ بندی میں ترتیب دیا جاتا ہے۔ سب سے اوپر کیش ہے، ایک چھوٹی لیکن تیز قسم کی میموری جو مین میموری (RAM) سے اکثر رسائی حاصل کرنے والے ڈیٹا کی کاپیاں اسٹور کرتی ہے۔ ہارڈ ڈسک ڈرائیوز (HDD) یا سالڈ اسٹیٹ ڈرائیوز (SSD) جیسے اسٹوریج ڈیوائسز کے مقابلے RAM تک رسائی زیادہ تیز ہے لیکن یہ اتار چڑھاؤ کا شکار ہے، یعنی پاور آف ہونے پر یہ ڈیٹا کو برقرار نہیں رکھتی ہے۔ HDDs اور SSDs غیر متزلزل اسٹوریج کی پیشکش کرتے ہیں، کمپیوٹر کے بند ہونے پر بھی ڈیٹا کو محفوظ رکھتے ہیں، لیکن ان تک رسائی RAM کے مقابلے میں سست ہے۔
I/O آلات کمپیوٹر کو بیرونی ماحول کے ساتھ بات چیت کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ ان پٹ ڈیوائسز، جیسے کی بورڈز اور چوہوں، صارفین کو کمپیوٹر کو معلومات فراہم کرنے دیتے ہیں۔ آؤٹ پٹ ڈیوائسز، جیسے مانیٹر اور پرنٹرز، صارفین کو معلومات پیش کرتے ہیں۔ کچھ آلات، جیسے USB فلیش ڈرائیوز، دونوں کام انجام دے سکتے ہیں۔ جدید کمپیوٹرز میں نیٹ ورکنگ ڈیوائسز بھی شامل ہیں جو انٹرنیٹ اور دوسرے کمپیوٹرز سے کنکشن کو فعال کرتے ہیں۔
وان نیومن فن تعمیر کمپیوٹر سائنس میں ایک بنیادی تصور ہے۔ یہ ایک ایسے نظام کی وضاحت کرتا ہے جہاں کمپیوٹر کا CPU میموری سے اس کی ہدایات کو پڑھ کر کام کرتا ہے۔ یہ فن تعمیر چار اہم ذیلی نظاموں پر مشتمل ہے: ریاضی منطقی یونٹ (ALU)، کنٹرول یونٹ، میموری، اور ان پٹ/آؤٹ پٹ انٹرفیس۔ ALU ریاضیاتی حساب اور منطقی کارروائیاں کرتا ہے، جبکہ کنٹرول یونٹ میموری سے ہدایات کی تشریح کرتا ہے اور ALU کے آپریشن کا حکم دیتا ہے۔
ISA کمپیوٹر فن تعمیر کا وہ حصہ ہے جو پروگرامر یا کمپائلر رائٹر کو نظر آتا ہے۔ یہ سافٹ ویئر اور ہارڈ ویئر کے درمیان حد کے طور پر کام کرتا ہے، مشین کوڈ کی وضاحت کرتا ہے جسے ایک پروسیسر چلا سکتا ہے۔ ISA CPU کی ہدایات، رجسٹر، ڈیٹا کی قسمیں، ایڈریسنگ موڈز، اور میموری فن تعمیر کی وضاحت کرتا ہے۔ چاہے ایک فن تعمیر آر آئی ایس سی (ریڈوسڈ انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ) ہو یا سی آئی ایس سی (کمپلیکس انسٹرکشن سیٹ کمپیوٹنگ) اس کے ڈیزائن اور کارکردگی کی خصوصیات کو متاثر کرتا ہے۔
متوازی کمپیوٹنگ میں کسی مسئلے کو حصوں میں تقسیم کرنا شامل ہے جسے ایک ساتھ حل کیا جا سکتا ہے، متعدد پروسیسنگ عناصر کو استعمال کرتے ہوئے۔ یہ نقطہ نظر سیریل پروسیسنگ کے مقابلے میں کمپیوٹنگ کے کاموں کو نمایاں طور پر تیز کر سکتا ہے۔ ملٹی کور پروسیسرز، جو ایک ہی فزیکل پیکج میں دو یا زیادہ آزاد کور (یا CPUs) پر مشتمل ہوتے ہیں، متوازی کے ذریعے کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ ملٹی کور پروسیسر میں ہر کور بیک وقت ہدایات پر عمل کر سکتا ہے، جس سے پیچیدہ ایپلی کیشنز کی موثر ملٹی ٹاسکنگ اور پروسیسنگ کی اجازت دی جا سکتی ہے۔
ایک سے زیادہ CPUs یا cores والے سسٹمز میں، کیشے کی ہم آہنگی اس بات کو یقینی بنانے کے لیے بہت ضروری ہے کہ ایک کیشے میں ڈیٹا کی تبدیلی فوری طور پر دوسروں میں جھلکتی ہے۔ یہ کثیر پروسیسنگ ماحول میں اہم ہے، جہاں کئی پروسیسرز کو ایک ہی میموری والے مقامات تک رسائی کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ کیش ہم آہنگی پروٹوکول، جیسے کہ MESI (ترمیم شدہ، خصوصی، مشترکہ، غلط)، ملٹی کور سسٹمز میں کیشز میں مستقل مزاجی کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔
کمپیوٹر فن تعمیر ایک وسیع میدان ہے جو کمپیوٹر کے اجزاء اور سسٹمز کے ڈیزائن، فعالیت اور کارکردگی کو گھیرے ہوئے ہے۔ اس کے کلیدی تصورات کو سمجھنا، جیسے کہ CPU آپریشن، میموری کا درجہ بندی، I/O ڈیوائسز، وان نیومن فن تعمیر، ISA، اور متوازی پروسیسنگ، اس بارے میں قیمتی بصیرت فراہم کر سکتی ہے کہ کمپیوٹر کس طرح معلومات پر کارروائی کرتے ہیں اور کام انجام دیتے ہیں۔ جیسے جیسے ٹیکنالوجی ترقی کرتی ہے، اسی طرح کمپیوٹر فن تعمیر کی پیچیدگی اور صلاحیتیں بھی، کمپیوٹنگ کی کارکردگی اور ایپلی کیشنز میں جدت پیدا کرتی ہیں۔
