कम्प्यूटर विज्ञान

कम्प्यूटर विज्ञान SSC CGL में एक स्कोरिंग विषय है जो Tier-I और Tier-II में हर साल 2 से 4 प्रश्न देता है। प्रश्न सीधे और तथ्यात्मक होते हैं - CPU, मेमोरी, ऑपरेटिंग सिस्टम, प्रोग्रामिंग भाषाएं, नेटवर्किंग, इंटरनेट और संक्षिप्त रूपों को कवर करते हुए। जो छात्र इस अध्याय में दिए गए प्रमुख तथ्यों और पूर्ण रूपों को याद करते हैं उन्हें ये प्रश्न बहुत आसान मिलेंगे।

1. कम्प्यूटर - एक परिचय

1.1 कम्प्यूटर क्या है?

• कम्प्यूटर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो निर्देशों के एक सेट के अनुसार डेटा को प्रोसेस करता है
• यह इनपुट प्राप्त करता है, प्रोसेस करता है, संग्रहीत करता है और आउटपुट उत्पन्न करता है
• CPU (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट) को कम्प्यूटर के मस्तिष्क के नाम से भी जाना जाता है
• CPU कम्प्यूटर का एक ऐसा भाग है जिसमें संगणन का प्रमुख काम होता है
• यह केंद्रीय डेटा विश्लेषक इकाई की तरह कार्य करता है
• यह कम्प्यूटर का वह भाग है जहां कम्प्यूटर डेटा को प्राप्त करता है और सूचनाओं का विश्लेषण करता है

1.2 CPU के घटक

CPU के तीन मुख्य घटक हैं:

1. ALU (अंकगणितीय तार्किक इकाई) - अंकगणितीय (जोड़, घटाव आदि) और तार्किक संक्रियाएं (AND, OR, NOT) करता है
2. कंट्रोल यूनिट - अन्य सभी भागों को नियंत्रित करता है; डेटा के प्रवाह का प्रबंधन करता है
3. मेमोरी यूनिट (रजिस्टर) - प्रोसेसिंग के दौरान अस्थायी रूप से डेटा संग्रहीत करता है

1.3 वेटवेयर

• कम्प्यूटर के संदर्भ में वेटवेयर को मानव-मस्तिष्क कहा जाता है
• यह एक जैविक कम्प्यूटर है जिसका निर्माण जीवित न्यूरॉन्स की सहायता से किया जाता है
• अतः इसे कृत्रिम कार्बनिक ब्रेन या न्यूरोकम्प्यूटर के नाम से भी जाना जाता है

1.4 एम्युलेटर vs सिम्युलेटर

• एम्युलेटर (Emulator): एक सिस्टम द्वारा दूसरे सिस्टम के नकल करने के लिए बना प्रोग्राम
• सिम्युलेटर (Simulator): कम्प्यूटर गेम्स को क्रियान्वित करने वाला प्रोग्राम
• इवैल्युएटर (Evaluator): कम्प्यूटर के क्षमता प्रदर्शन को मापने हेतु
• PCB (प्रिंटेड सर्किट बोर्ड): संगणकों में प्रवाह पथ (Pathway) बनाता है

1.5 CPU शिड्यूलर

• CPU शिड्यूलर को शार्ट-टर्म शिड्यूलर भी कहते हैं
• यह डेटा प्रोसेसिंग के सभी प्रकार का प्रदर्शन करता है
• यह डेटा मध्यवर्ती परिणाम और निर्देश भंडार होता है
• यह कम्प्यूटर के सभी भागों के संचालन को नियंत्रित करता है

1.6 कम्प्यूटर विज्ञान में डेटा हजार्ड

• कम्प्यूटर विज्ञान में डेटा हजार्ड उस स्थिति को कहा जाता है जब पाइप लाइन रीड/राइट एक्सेस का क्रम बदल देती है

2. कम्प्यूटर का विकास

2.1 कम्प्यूटर की पीढ़ियां

• तृतीय पीढ़ी (1965-1975) में IC (इंटीग्रेटेड सर्किट) का प्रयोग किया जाने लगा
• IC (एकीकृत सर्किट) का आविष्कार टेक्सास इन्स्ट्रूमेंट कम्पनी के एक अभियंता जैक किल्बी ने किया था
• इस पीढ़ी के कम्प्यूटर प्रथम एवं द्वितीय पीढ़ी के कम्प्यूटरों की अपेक्षा आकार तथा वजन में हल्के और अधिक विश्वसनीय थे

3. मेमोरी

3.1 मेमोरी के प्रकार

3.2 कैश मेमोरी

• कैश मेमोरी एक उच्च गति अर्धचालक मेमोरी है जो CPU की गति को बढ़ा सकती है
• यह CPU और मुख्य मेमोरी (RAM) के बीच एक बफर के रूप में कार्य करती है
• कैश मेमोरी का उपयोग यूजर द्वारा दिए गए इनपुट को संग्रहित करने के लिए किया जाता है
• यह सबसे तेज मेमोरी है जो कम्प्यूटर माइक्रोप्रोसेसर को हाई-स्पीड डेटा एक्सेस प्रदान करती है
• कैश मेमोरी रेफरेंस की स्थिति के सिद्धांत पर कार्य करती है

3.3 कैश मेमोरी - किनके बीच क्रिया करती है?

• कैश मेमोरी CPU और RAM के बीच क्रिया करती है

3.4 राइट-बैक विधि

• कैच में से वर्ड को हटाते ही मुख्य मेमोरी को अद्यतन करने की विधि को राइट-बैक कहते हैं

3.5 RAM (रैंडम एक्सेस मेमोरी)

• RAM (रैंडम एक्सेस मेमोरी) कम्प्यूटर डेटा स्टोरेज का एक रूप है जो सिस्टम की सामान्य गति को बढ़ाने के लिए अक्सर इस्तेमाल किए जाने वाले प्रोग्रामों, निर्देशों को संग्रहित करता है
• यह अस्थायी/वोलेटाइल मेमोरी है - पावर बंद होने पर डेटा खो जाता है

3.6 माइक्रो-ऑपरेशन

• रजिस्टरों में संचित डेटा पर निष्पादित ऑपरेशन को माइक्रो-ऑपरेशन कहते हैं
• माइक्रो ऑपरेशन में कम्प्यूटर 'सेन्ट्रल प्रोसेसिंग यूनिट' सूक्ष्म संचालन जटिल मशीन के निर्देश को विस्तृत रूप से लागू करने के निर्देश देता है

3.7 एसोसिएटिव मेमोरी

• सूचना प्रौद्योगिकी में एसोसिएटिव मेमोरी को कंटेंट एड्रेसेबल मेमोरी कहते हैं
• जब किसी सूचना को किसी निश्चित स्थान में सुरक्षित किया जाता है या निश्चित स्थान से प्राप्त किया जाता है तो वह सूचना जिस स्थान पर सुरक्षित रहती है, उस स्थान को एसोसिएटिव मेमोरी कहते हैं

3.8 कचरा प्रबंधन (Garbage Collection)

• किसी भी फाइल/फोल्डर जिसे एक्सेस किया जा सकता है उसे मार्क करते हुए, पूरे फाइल सिस्टम से गुजरने की प्रक्रिया कचरा प्रबंधन (Garbage Collection) कहलाती है
• यह एक स्वतः स्मृति प्रबंधन है जो लम्बे समय से पड़े अनावश्यक डेटा जो भविष्य में इस्तेमाल नहीं किए गये को एक पूल या ढेर के रूप में रखता है

3.9 फ्लिप-फ्लॉप

• एक बिट डेटा के संग्रह के लिए फ्लिप-फ्लॉप सर्किट का प्रयोग होता है
• इलेक्ट्रॉनिकी में फ्लिप-फ्लॉप एक अंकीय परिपथ है, जिसका निर्गम दो स्थाई अवस्थाओं में से किसी एक में बना रहता है

3.10 पेज फॉल्ट

• पेज फॉल्ट तब आता है जब प्रोग्राम ऐसे पेज में पहुंचे जो उस समय मुख्य मेमोरी में न हो

4. डिजाइन टूल्स एवं प्रोग्रामिंग भाषाएं

4.1 C भाषा और Unix

• 'C' (सी) एक सामान्य उपयोग में आने वाली कम्प्यूटर की प्रोग्रामिंग भाषा है
• इसका विकास डेनिस रिची ने बेल्स टेलीफोन प्रयोगशाला में सन् 1972 में किया था
• उद्देश्य: यूनिक्स संचालन तंत्र का निर्माण करना था
• यूनिक्स उच्च स्तरीय भाषा (C लैंग्वेज) में लिखा गया पहला ऑपरेटिंग सिस्टम है
• इसका प्रयोग मुख्यतः वेब सर्वर के लिए किया जाता है

4.2 ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रकार

• लाइनक्स एक ओपेन सोर्स ऑपरेटिंग सिस्टम (Open source operating system) है
• विंडोज ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोसॉफ्ट कंपनी का है
• वर्तमान में विंडोज 11 नवीनतम आपरेटिंग सिस्टम है
• C++ एक प्रकार की कम्प्यूटर भाषा है जिसे प्रोग्रामिंग लैंग्वेज भी कहा जाता है
• अन्य कम्प्यूटर भाषाएं: A+, A++, कोबोल, बेसिक आदि

4.3 क्वेरी लैंग्वेज

• क्वेरी लैंग्वेज जानकारी के लिए खोज और प्राप्त जानकारी की कंप्यूटिंग करने की सुविधा प्रदान करती है
• यह एक डेटाबेस प्रोग्रामिंग भाषा है

5. डेटा प्रतिनिधित्व एवं संख्या प्रणाली

5.1 डेटाबेस में Key के प्रकार

की मुख्यतः 4 प्रकार की होती हैं:

• प्राइमरी की - किसी रिकार्ड को संरक्षित करने के लिए; यह कैंडीडेट की भी है
• फारेन की - प्रत्येक रिलेशन की कम से कम एक फारेन की होती है
• कैंडीडेट की - जो सभी जरूरतों को पूरा कर सके
• अल्टरनेट की
• प्राइमरी की को कैंडीडेट की भी कहते हैं

6. सॉफ्टवेयर

6.1 कम्प्यूटर वायरस

• कम्प्यूटर वायरस एक प्रोग्राम है, जो अपने स्थान का प्रयोग कर अनुलिपि बना सकता है, और उपयोगकर्ता के अनुमति के बिना कम्प्यूटर को संक्रमित कर सकता है
• कम्प्यूटर वायरस में स्वयं की पुनरावृत्ति के लिए स्पॉन (Spawn) का प्रयोग किया जाता है
• एक वायरस, एक कम्प्यूटर से दूसरे कम्प्यूटर में तभी फैल सकता है, जब इसका होस्ट एक असंक्रमित कम्प्यूटर से लाया जाये

6.2 डीमन

• डीमन किसी सिस्टम का निरंतर सक्रिय सिस्टम-प्रोग्राम है
• यह किसी बहुउद्देशीय कम्प्यूटर का आपरेटिंग सिस्टम या कम्प्यूटर प्रोग्राम होता है जो किसी प्रयोक्ता के सीधे नियंत्रण में रहने के बजाय बैकग्राउंड प्रॉसेस (पृष्ठभूमि प्रक्रिया) के रूप में चलता रहता है
• डीमन ई वेयर गतिविधि के लिए प्रतिक्रिया देने के साथ-साथ किसी नेटवर्क पर अन्य कम्प्यूटरों से समायोजन स्थापित करने में सहायता करता है

6.3 ऑपरेटिंग सिस्टम vs वेब ब्राउजर

• एंड्रॉयड, विस्टा, आईओएस ऑपरेटिंग सिस्टम हैं
• ओपेरा एक वेब ब्राउजर है (ऑपरेटिंग सिस्टम नहीं)
• अन्य वेब ब्राउजर: गूगल क्रोम, मोजिला फायर फाक्स आदि

7. डेटा संचार

7.1 प्रोटोकॉल

• प्रोटोकॉल संप्रेषण के तरीके निर्धारित करता है
• प्रोटोकॉल नियमों का समुच्चय है, जो दो डिवाइसों को सफलतापूर्वक जुड़ने एवं आंकड़ा संप्रेषित करने में सहायता करता है
• इसका प्रयोग करके ही आंकड़ा कम्प्यूटर नेटवर्क में बदलता है
• प्रत्येक प्रोटोकॉल का अलग-अलग तरीका होता है

7.2 महत्वपूर्ण प्रोटोकॉल

• HTTP का आविष्कार टेड नेल्सन ने सन् 1965 में किया था; जबकि TCP एवं IP इंटरनेट प्रोटोकाल है
• UDP (यूजर डेटाग्राम प्रोटोकॉल) एक कनेक्शन रहित प्रोटोकॉल है
• UDP को डेविड पी. रीड द्वारा डिजाइन किया गया था
• यह न्यूनतम प्रोटोकॉल तंत्र की एक कनेक्शन रहित ट्रांसमिशन मॉडल का उपयोग करता है

7.3 प्रकाशिक (ऑप्टिकल) फाइबर

• प्रकाशिक फाइबर में सिग्नल सम्पूर्ण आन्तरिक परावर्तन के कारण प्रेषित होता है
• ऑप्टिकल फाइबर को 1966 में इंग्लैंड के ASTC लेबोरेटरीज में चार्ल्स केकाओ और जॉर्ज होक्कहम ने प्रस्तावित किया
• 1970 में कॉर्निंग ग्लास वर्क्स द्वारा आप्टिकल फाइबर का सफलतापूर्वक विकास किया गया
• सूचनाओं की जानकारी एक स्थान से दूसरे स्थान में प्रकाश बिंदुओं के रूप में सम्पूर्ण आन्तरिक परावर्तन के द्वारा भेजी जाती है

7.4 नेटवर्क कन्जेशन

• नेटवर्क के अंदर बहुत से कम्प्यूटरों द्वारा भेजे गए भारी मात्रा में डेटा के अत्यधिक भर जाने पर नेटवर्क डेटा नहीं दे पाता, उसे नेटवर्क कन्जेशन कहते हैं
• नेटवर्क कन्जेशन को रोकने के लिए कन्जेस्टिव कोलैप्स (Congestive Collapse) की प्रक्रिया अपनाई जाती है

7.5 नेटवर्क डिवाइस और लेयर

• रिपीटर: एक इलेक्ट्रॉनिक मशीन होती है, जो संकेतों को प्राप्त करके आगे के लिये प्रेषित करती है
• राउटर: एक नेटवर्किंग उपकरण है, जिसका प्रयोग कई नेटवर्कों को जोड़ने के लिये किया जाता है तथा इसका प्रयोग विभिन्न मार्गों तक पहुंचने और उनका पता लगाने के लिये किया जाता है

7.6 रूटिंग एल्गोरिथ्म

• स्रोत स्थल से गंतव्य तक पैकेटों को स्थानांतरित करने के मार्ग का निर्णय करने के लिए जिस कलन विधि का प्रयोग किया जाता है उसे मार्ग निर्देशन (Routing Algorithm) कहते हैं
• मार्ग निर्देशन कलन विधि मुख्यतः कम्प्यूटर प्रणाली में प्रयोग की जाती है

7.7 टोकन

• नेटवर्क में संक्षिप्त संदेश, जो एक स्टेशन से दूसरी स्टेशन को जाता है, टोकन कहलाता है
• टोकन (संकेत) बिट्स की शृंखला होती है जो नेटवर्क रिंग में प्रवाहित होती रहती है
• यदि किसी नेटवर्क सिस्टम के पास टोकन है तो वह दूसरे कम्प्यूटर पर सूचना भेज सकता है
• चूंकि एक नेटवर्क शृंखला के पास केवल एक ही टोकन होता है इसलिए एक समय में केवल एक कम्प्यूटर ही सूचना भेज सकता है

7.8 मल्टीकास्ट

• स्टेशनों के समूह को फ्रेम भेजने को मल्टीकास्टिंग कहते हैं
• मल्टीकास्ट एक ही प्रेषक और एक नेटवर्क पर कई रिसीवर के बीच संचार होता है
• वायरलेस सेलुलर डिजिटल पैकेट डेटा तकनीक मल्टीकास्ट के माध्यम से समर्थित है

7.9 क्लाउड कम्प्यूटिंग

• क्लाउड कम्प्यूटिंग, कम्प्यूटेशन, स्टोरेज और यहां तक कि एप्लीकेशन को भी पूरे नेटवर्क में सर्विस के रूप में करता है
• क्लाउड कम्प्यूटिंग एक कम्प्यूटिंग का ही भाग है

8. इंटरनेट

8.1 इंटरनेट उपयोगकर्ता

• सर्वाधिक इंटरनेट उपयोगकर्ता वाला देश: चीन (लगभग 52.3% जनसंख्या)
• चीन के बाद भारत में कुल जनसंख्या का 36% लोग इंटरनेट उपयोगकर्ता है
• यूनाइटेड किंगडम में सर्वाधिक 93.5% लोग इंटरनेट उपयोगकर्ता के रूप में हैं परंतु इनकी जनसंख्या बहुत कम है

8.2 IMPS

• मोबाइल के जरिये धनराशि के अंतरण को IMPS (Immediate Payment Service - तत्काल भुगतान सेवा) कहते हैं
• शुरूआत: 22 नवंबर, 2010 को हुई
• संचालन: भारत सरकार की संस्था नेशनल पेमेंट कार्पोरेशन ऑफ इंडिया (NPCI) द्वारा

9. शब्द संक्षेप

• इलेक्ट्रॉनिक्स में 'IC' का पूर्ण रूप 'इंटीग्रेटेड सर्किट' (एकीकृत परिपथ) होता है
• इसे सूक्ष्म परिपथ के नाम से भी जाना जाता है
• यह एक अर्धचालक पदार्थ के अंदर बना हुआ इलेक्ट्रॉनिक परिपथ होता है जिसमें प्रतिरोध, संधारित्र आदि पैसिव कम्पोनेंट के अलावा डायोड, ट्रांजिस्टर आदि अर्धचालक अवयव निर्मित किये जाते हैं

9.1 WIMAX

• WIMAX का विस्तृत रूप: Worldwide Interoperability for Microwave Access
• वाईमैक्स (WIMAX) एक दूरसंचार तकनीक है
• इस तकनीक के माध्यम से एक कम्प्यूटर, दूसरे कम्प्यूटर से बिना तारों की सहायता से संपर्क स्थापित कर सकेंगे
• यह इंटरनेट और सेल्यूलर दोनों नेटवर्कों पर काम करता है
• यह सेवा भारत में सर्वप्रथम जयपुर में आरम्भ की गयी है

10. विविध

10.1 डेटा इंटीग्रिटी

• आई.टी. में डेटा इंटीग्रिटी का अर्थ है कि डेटाबेस में उपलब्ध डेटा सही और संगत पूर्ण है
• डेटाबेस मैनेजमेंट सिस्टम में डेटा का दुहराव नहीं होना चाहिए साथ ही डेटा सुसंगत होनी चाहिए
• जिससे डेटा की हानि न हो और डेटा की इंटीग्रिटी बनी रहे

10.2 डेटा एक्सटेंशन

• किसी विशेष समय में डेटाबेस में डेटा को एक्सटेंशन कहा जाता है

10.3 महत्वपूर्ण कम्प्यूटर तथ्य

• वॉल्ट डिज्नी ने रूपर्ट मर्डॉक की 21st सेंचुरी फॉक्स के एंटरटेनमेंट असेट्स का 71 अरब डालर में 20 मार्च, 2019 को अधिग्रहण कर लिया
• इनमें फॉक्स फिल्म एण्ड टीवी स्टूडियो, एफएक्स नेटवर्क, नेशनल जियोग्राफिक, स्टार इंडिया, डेडपूल आते हैं

11. कम्प्यूटर विज्ञान - SSC CGL के लिए महत्वपूर्ण एक-पंक्ति तथ्य

1. CPU = कम्प्यूटर का मस्तिष्क (Central Processing Unit)
2. CPU के तीन मुख्य घटक: ALU, कंट्रोल यूनिट, मेमोरी यूनिट (रजिस्टर)
3. वेटवेयर = मानव मस्तिष्क (जैविक कम्प्यूटर)
4. एम्युलेटर = एक सिस्टम के फंक्शन को दूसरे सिस्टम पर नकल करने वाला प्रोग्राम
5. CPU शिड्यूलर = शार्ट-टर्म शिड्यूलर भी कहलाता है
6. कम्प्यूटर पीढ़ियां: 1st = वैक्यूम ट्यूब; 2nd = ट्रांजिस्टर; 3rd = IC (Integrated Circuit); 4th = माइक्रोप्रोसेसर
7. तृतीय पीढ़ी (1965-1975): IC का आविष्कार जैक किल्बी ने किया
8. कैश मेमोरी = उच्च गति अर्धचालक मेमोरी; CPU और RAM के बीच काम करती है
9. कैश मेमोरी रेफरेंस की स्थिति के सिद्धांत पर कार्य करती है
10. राइट-बैक = कैच में से वर्ड हटाने पर मुख्य मेमोरी अद्यतन करने की विधि
11. फ्लिप-फ्लॉप = एक बिट डेटा के संग्रह के लिए उपयोग किया जाने वाला सर्किट
12. पेज फॉल्ट = जब प्रोग्राम ऐसे पेज में पहुंचे जो मुख्य मेमोरी में न हो
13. C भाषा का विकास डेनिस रिची ने बेल्स टेलीफोन प्रयोगशाला में 1972 में किया
14. UNIX = उच्च स्तरीय भाषा (C Language) में लिखा गया पहला ऑपरेटिंग सिस्टम
15. लाइनक्स = ओपन सोर्स OS; विंडोज = माइक्रोसॉफ्ट का कमर्शियल OS
16. क्वेरी लैंग्वेज = डेटाबेस प्रोग्रामिंग भाषा - खोज और प्राप्त करने के लिए
17. प्राइमरी की को कैंडीडेट की भी कहते हैं
18. कम्प्यूटर वायरस की स्वयं की पुनरावृत्ति के लिए स्पॉन (Spawn) तकनीक
19. डीमन = निरंतर सक्रिय बैकग्राउंड सिस्टम-प्रोग्राम
20. ओपेरा एक वेब ब्राउजर है (ऑपरेटिंग सिस्टम नहीं)
21. HTTP = हाइपर टेक्स्ट ट्रांसफर प्रोटोकॉल = एप्लीकेशन प्रोटोकॉल; टेड नेल्सन ने 1965 में आविष्कार किया
22. UDP = यूजर डेटाग्राम प्रोटोकॉल = कनेक्शन रहित प्रोटोकॉल; डेविड पी. रीड द्वारा डिजाइन
23. ऑप्टिकल फाइबर में सिग्नल सम्पूर्ण आन्तरिक परावर्तन द्वारा प्रेषित होता है
24. ऑप्टिकल फाइबर - चार्ल्स केकाओ और जॉर्ज होक्कहम ने 1966 में प्रस्तावित किया
25. नेटवर्क कन्जेशन = अत्यधिक डेटा से नेटवर्क ओवरलोड
26. रिपीटर = भौतिक परत; राउटर = नेटवर्क लेयर
27. टोकन = नेटवर्क में एक स्टेशन से दूसरे स्टेशन को जाने वाला संक्षिप्त संदेश
28. मल्टीकास्ट = स्टेशनों के समूह को फ्रेम भेजना
29. क्लाउड कम्प्यूटिंग = कम्प्यूटेशन, स्टोरेज, एप्लीकेशन को नेटवर्क सेवा के रूप में
30. सर्वाधिक इंटरनेट उपयोगकर्ता: चीन
31. IMPS = Immediate Payment Service; शुरुआत 22 नवम्बर 2010; NPCI द्वारा
32. ATM = ऑटोमेटेड टेलर मशीन (Automated Teller Machine)
33. IC = इंटीग्रेटेड सर्किट (Integrated Circuit) (माइक्रोचिप भी कहते हैं)
34. WIMAX = Worldwide Interoperability for Microwave Access
35. डेटा इंटीग्रिटी = डेटाबेस में डेटा सही और संगत पूर्ण है
36. RAM = रैंडम एक्सेस मेमोरी; वोलेटाइल (पावर बंद होने पर डेटा खो जाता है)
37. रूटिंग एल्गोरिथ्म = स्रोत से गंतव्य तक पैकेट ट्रांसफर का रास्ता तय करती है
38. माइक्रो-ऑपरेशन = रजिस्टरों में संचित डेटा पर निष्पादित ऑपरेशन
39. एसोसिएटिव मेमोरी = कंटेंट एड्रेसेबल मेमोरी
40. गार्बेज कलेक्शन = स्वतः मेमोरी प्रबंधन तकनीक