કોમ્પ્યૂટર (કમ્પ્યૂટર) : વિવિધ કાર્યક્રમમાં આપેલી સૂચના અનુસાર માહિતીસંગ્રહ અને માહિતીપ્રક્રમણ માટેનું વીજાણુસાધન. તે સંજ્ઞાઓનું ઝડપથી અને ચોકસાઈપૂર્વક રૂપાંતર કરી શકતું મશીન છે.
1970 પછી ભારતમાં કોમ્પ્યૂટરનો બહોળો વિકાસ થયો છે અને વિશ્વના વિકસિત દેશોએ વિજ્ઞાનની આ શાખામાં કરેલ પ્રગતિ સાથે ભારતે તાલ મેળવી લીધેલ છે. એટલું જ નહિ; પરંતુ તે ક્ષેત્રમાં સૉફ્ટવૅર તૈયાર કરવામાં અમુક અંશે અગ્રેસર છે. કોમ્પ્યૂટરની મદદથી ઘણાં બધાં ક્ષેત્રોમાં ક્રાન્તિકારી ફેરફારો થયા છે.
માનવી આદિકાળથી આંગળીઓને આધારે ગણતરી કરતાં શીખ્યો ત્યારે જ જાણ્યેઅજાણ્યે કોમ્પ્યૂટરનો પાયો નંખાયો એમ કહી શકાય. મોટી સંખ્યાઓની ગણતરી કરવા માટે વર્ષો પહેલાં શોધાયેલ મણકાપાટી(abacus)નો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો. ભારતમાં પ્રાથમિક શાળાઓના પહેલા, બીજા ધોરણના વર્ગોમાં મણકાપાટી વપરાતી હતી.
ચાર્લ્સ બાબેજ
1642માં બ્લેઇઝ પાસ્કલ નામના એક ફ્રેંચ ગણિતશાસ્ત્રીએ સરવાળા, બાદબાકી કરવા માટેનું યંત્ર બનાવ્યું. ચક્રોની જુદી જુદી ગતિ પર આધારિત આ યંત્ર ખાસ કરીને સરવાળાયંત્ર (adding machine) જ હતું. 1761માં લાઇબ્નીત્ઝે શોધેલ ગણતરીયંત્ર ગુણાકારની પ્રક્રિયા પણ કરી શકતું હતું. તે સ્વયંસંચાલિત ન હતું. આથી તેને કોમ્પ્યૂટર ગણી શકાય નહિ. આજના કોમ્પ્યૂટરનો પિતા અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક ચાર્લ્સ બાબેજ કહેવાય છે.
ગાણિતિક વિધેયની કિંમત ઝડપથી અને વિશ્વસનીયતાથી કરવા માટે તેમણે 1840માં એક ગણતરીયંત્ર(calculating machine)નું નિર્માણ કર્યું. પરંતુ તેમાં તે પૂરતા સફળ ન થવાથી લોકો આ યંત્રને ‘બાબેજની મૂર્ખાઈ’ કહેતા હતા. અલબત્ત, તેના યંત્રને લગતા નકશાઓ એટલા ચોકસાઈવાળા હતા કે વિખ્યાત બહુરાષ્ટ્રીય I.B.M. કંપનીએ તેને ઉપયોગમાં લીધા હતા. વિવિધ હેતુ માટે વપરાતું પહેલું ઇલેક્ટ્રૉનિક ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) યુનિવર્સિટી ઑવ્ પેન્સિલવેનિયા(યુ.એસ.)ના જે. પી. એકર્ટ અને જે. ડબ્લ્યૂ. મોશલીએ બનાવ્યું હતું. પરંતુ આ યંત્ર વાપરવામાં સહેલું પડે તેવું ન હતું, તેમાં દશાંશ પદ્ધતિ (decimal system) વપરાતી હતી. એનીઆકની ટુકડીમાં 1945માં જ્હૉન-વૉન-ન્યુમાન (1903-57) નામનો હંગેરિયન ગણિતશાસ્ત્રી જોડાયો, તેણે કોમ્પ્યૂટરની અંદરની ગણતરીમાં દ્વિઅંકી પદ્ધતિ(binary system)નો ઉપયોગ કર્યો. વળી સૂચનો અને પ્રોગ્રામના સ્મૃતિસંગ્રહ (memory unit) દ્વારા તેણે કોમ્પ્યૂટરના ઇતિહાસમાં ક્રાન્તિ લાવી દીધી. 1948 પછીના કોમ્પ્યૂટરમાં ન્યુમાનનાં આ બે પ્રદાનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. 1950 બાદ ઇંગ્લૅન્ડ અને યુ.એસ.માં મોટાં અને ક્રમશ: વધારે કાર્યક્ષમ કોમ્પ્યૂટર બનાવવામાં આવ્યાં અને ધંધાઉદ્યોગની કંપનીઓ તે વાપરવા લાગી. આ બધાં કોમ્પ્યૂટરમાં શૂન્યાવકાશ નલિકાઓ (vacuum-tubes) વપરાતી. આમ વૅક્યૂમ-ટ્યૂબ કોમ્પ્યૂટરને પ્રથમ પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર તરીકે ગણી શકાય.
1948માં ત્રણ અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકો વિલિયમ શૉકલી, જ્હૉન બાર્ડીન અને વૉલ્ડર બ્રાઇટને ટ્રાન્ઝિસ્ટર શોધ્યું. તેનો ઉપયોગ પ્રથમ રેડિયોમાં અને ત્યારબાદ કોમ્પ્યૂટરમાં શરૂ થયો. ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરીને બનાવેલાં કોમ્પ્યૂટર બીજી પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર ગણાય છે. તે કદમાં નાનાં, ઝડપી, સસ્તાં અને વધુ ચોકસાઈવાળાં બન્યાં. કોમ્પ્યૂટર ક્ષેત્રે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ(IC)ના ઉપયોગને ત્રીજી પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર ગણવામાં આવે છે. માઇક્રોપ્રોસેસર અથવા ‘ચિપ્સ’ વગેરેનો કોમ્પ્યૂટરના નિર્માણમાં બહોળો ઉપયોગ થયો. આ પ્રકારનાં કોમ્પ્યૂટર એનીઆક કરતાં બે હજાર-ગણી ત્વરાવાળાં હોવા છતાં કિંમતમાં સસ્તાં છે. માઇક્રોસર્કિટ્સનો ઉપયોગ કરી બનાવેલાં કોમ્પ્યૂટર ચોથી પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર ગણાય છે. માઇક્રોકોમ્પ્યૂટરનું મુખ્ય લક્ષણ લઘૂકરણ (miniaturization) છે. હાલમાં વ્યાપકપણે જોવા મળતાં પર્સનલ કોમ્પ્યૂટર ચોથી પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર છે. પાંચમી પેઢીનાં કોમ્પ્યૂટર ‘કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તા’ (artificial intelligence A. I.) ધરાવતાં કોમ્પ્યૂટર ગણાય છે. કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તાની અત્યંત જાણીતી અને ઉપયોગી કોમ્પ્યૂટર પ્રોગ્રામ પદ્ધતિને એક્સપર્ટ સિસ્ટમ કહે છે. આવી સિસ્ટમનો ચિકિત્સાવિજ્ઞાન, ખનિજસંશોધન, રસાયણશાસ્ત્ર, જૈવિકશાસ્ત્ર, ઉપકરણોની સંભાળ (equipment maintenance) વગેરેમાં ઉપયોગ થાય છે. રોબોટને વિવિધ ક્રિયાઓ કરવા શક્તિમાન બનાવવાનું કામ પણ કોમ્પ્યૂટરદત્ત કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તા(Artificial intelligence – AI)થી રોબોટિક્સમાં A.I.નો ઉપયોગ મોટા પ્રમાણમાં થાય છે.
કોમ્પ્યૂટરની કાર્યપદ્ધતિ : કોમ્પ્યૂટરની કાર્યપદ્ધતિ મહદંશે માનવીના મગજની કાર્યપદ્ધતિ સાથે સામ્ય ધરાવે છે. કાર્યપદ્ધતિ આ પ્રમાણે છે : (i) માહિતી કે સૂચના મેળવવી, જેને નિવેશ (input) કહે છે. (ii) માહિતી પર પ્રક્રિયા (processing) કરવી તેને મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ (Central Processing Unit – CPU) કહે છે. (iii) માહિતી બહાર પાડવી તેને નિર્ગમ (output) કહે છે. કોમ્પ્યૂટરના વિવિધ નિવેશ-નિર્ગમ એકમો, મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ અને તેના સંલગ્ન ગૌણ એકમોના સમૂહને ‘હાર્ડવેર’ કહેવામાં આવે છે. કોમ્પ્યૂટર પોતે પ્રક્રિયા કરી જરૂરિયાત પ્રમાણે પરિણામો તૈયાર કરી આપી શકે તે માટે ઉપલબ્ધ યા તૈયાર કરેલા કાર્યક્રમોના સમૂહને ‘સૉફ્ટવૅર’ કહેવામાં આવે છે. કોમ્પ્યૂટરમાં હાર્ડવેરને બસ (bus) ગણીએ તો સૉફ્ટવૅર તે બસનો ડ્રાઇવર (ચાલક) છે. કોમ્પ્યૂટરને જે રીતની સૂચના આપી હોય તે પ્રમાણે તે કામ કરી શકે છે. કોમ્પ્યૂટર સંજ્ઞાઓનું ઝડપથી અને ચોકસાઈપૂર્વક રૂપાંતર કરી શકતું મશીન છે. કોમ્પ્યૂટરમાં સંકેત આપવા, સંકેત ઝીલવા, સંજ્ઞાઓનું રૂપાંતર જે ભાગો તેમજ લૉજિક સર્કિટો અને રજિસ્ટરો હોય તે તેનું હાર્ડવેર છે. નિવેશ એકમ, પ્રક્રિયા એકમ, નિર્ગમ એકમ તેના આવા ભાગો છે જે આકૃતિ 3માં દર્શાવ્યા છે.
આકૃતિ 3 : કોમ્પ્યૂટરના મૂળભૂત ઘટકો
નિવેશ એકમ (input-unit) : કોમ્પ્યૂટરના પ્રક્રિયા એકમમાં સંજ્ઞાઓ આપવાનું કામ નિવેશ એકમ કરે છે. નિવેશ માટેનાં સાધનો બે પ્રકારનાં હોય છે. પ્રથમ પ્રકારમાં સંજ્ઞાઓ ઝીલવામાં આવે છે અને પછી પ્રક્રિયા એકમમાં મોકલવામાં આવે છે. મૅગ્નેટિક ટેપ, ફલૉપી ડિસ્ક, કૉમ્પૅક્ટ ડિસ્ક (CD), પંચકાર્ડ, પંચ ટેપ આ પ્રકારનાં ઉદાહરણો છે. બીજા પ્રકારમાં કીબોર્ડ દ્વારા સંજ્ઞાઓ બારોબાર પ્રક્રિયા એકમમાં મોકલવામાં આવે છે. ‘ઑન લાઇન’ ઇનપુટની રીત અતિ આધુનિક રીત છે. ઇનપુટ પેન, ટચસ્ક્રીન, માઉસ અને માઇક્રોફોન તેનાં મુખ્ય ઉદાહરણો છે. પંચકાર્ડની રીત શરૂઆતમાં પ્રચલિત હતી, હવે તે વપરાતી નથી. ચુંબકીય અસરથી સંજ્ઞાઓ સંગ્રહવાનું સરળ હોવાથી ફ્લૉપી ડિસ્કનો ઇનપુટ માધ્યમ તરીકે વપરાશ વધી ગયો. આ પ્લાસ્ટિક ડિસ્કની બન્ને બાજુએ મૅગ્નેટિક કોટિંગ કરેલું હોય છે. 5.25″ વ્યાસવાળી ડિસ્કમાં એક કેન્દ્રવાળા 40 ટ્રેક (વર્તુળાકાર) હોય છે. દરેક વર્તુળમાં 9 સેક્ટરો હોય છે. સામાન્ય રીતે આ ફલૉપી ડિસ્કની ક્ષમતા 3,60,000 સંકેતવર્ણો (characters) સંગ્રહવાની હોય છે. અન્ય ફ્લોપી ડિસ્ક 3.5″ના પ્રમાણિત વ્યાસમાં પણ ઉપલબ્ધ છે. હવે 21 મી સદીના પ્રથમ દાયકામાં ફ્લૉપી ડિસ્ક પણ જૂની થઈ ગઈ છે. તેની જગ્યા કૉમ્પૅક્ટ ડિસ્કે (CD) લઈ લીધી છે. CD ત્રણ સ્તરની બનેલ હોય છે. ઉપરનું સ્તર એક્રિલિકનું, મધ્યસ્તર ઍલ્યુમિનિયમનું અને નીચેનું સ્તર પૉલિકાર્બોનેટ પ્લાસ્ટિકનું બનેલું હોય છે. તેનો વ્યાસ 12 સેમી. હોય છે. તેમાં 0.5 માઇક્રૉન જાડાઈનો વર્તુળાકારનો ટ્રેક હોય છે અને બે ટ્રેક વચ્ચેનું અંતર 1.6 માઇક્રૉન જેટલું હોય છે. ફ્લૉપી ડિસ્કની ક્ષમતા 1.4 મેગાબાઇટ (MB) જ્યારે કૉમ્પૅક્ટ ડિસ્કની ક્ષમતા 780 MB હોય છે.
કોમ્પ્યૂટરમાં દ્વિઅંકી સંજ્ઞા (binary code) 0 અને 1 વપરાય છે. ફ્લૉપી ડિસ્ક પર રહેલ મૅગ્નેટિક પડ(coating)માં ‘0’ સંજ્ઞા ચુંબકીય ધ્રુવનું સંરેખણ અમુક દિશામાં હોય તો ‘1’ સંજ્ઞા માટે તેથી વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે. વિરુદ્ધ દિશામાં થતી ચુંબકીય અસરોથી દ્વિ-અંકી સંજ્ઞાઓ ઝિલાય છે. કોમ્પ્યૂટર ડિસ્કમાં ‘0’ સંજ્ઞાનું land (સપાટ ભાગ) અને ‘Y’ સંજ્ઞાનું pit (ખાડાવાળા ભાગ) તરીકે નિરૂપણ કરવામાં આવે છે. કૉમ્પૅક્ટ ડિસ્ક (CD) ઑપ્ટિકલ ડિસ્ક તરીકે પણ ઓળખાય છે. કારણ કે ‘Y’ સંજ્ઞા (ખાડો) લેસર પ્રકાશની મદદથી ડિસ્કના ઍલ્યુમિનિયમ સ્તર પર પડે છે. CD પરથી સંજ્ઞાઓ વાંચવા માટે પણ પ્રકાશના સ્ફોટનો જ ઉપયોગ થાય છે.
CD બે પ્રકારની હોય છે. CD-R અને CD-RW. CD-R પર માત્ર એક જ વખત માહિતી સંગ્રહ કરી શકાય છે જ્યારે CD-RW પર એક વખત લખેલી માહિતી ભૂંસી શકાતી હોઈ તે અનેક વાર (1000 વાર) લખીભૂંસી શકાય છે.
યુનિવર્સલ પેન ડ્રાઇવ પણ માહિતી સંગ્રહ કરવા માટે વપરાય છે. તેમાં 1થી 2 GB (109 bito) જેટલી માહિતી સંગ્રહી શકાય છે. તેમાં પણ એકથી વધુ વખત માહિતી લખી-ભૂંસી શકાય છે. વળી ‘પાસવર્ડ’ વડે માહિતી સલામત બનાવી શકાય છે.
કીબોર્ડ બીજા પ્રકારનો નિવેશ એકમ છે. ટાઇપરાઇટરની જેમ કોમ્પ્યૂટરમાં પણ કીબોર્ડ હોય છે. કીબોર્ડની કી દબાવવામાં આવે ત્યારે વિડિયો સ્ક્રીન ઉપર જે સંકેતવર્ણ (character) દેખાય છે તે કૅરેક્ટર પ્રોસેસિંગ યુનિટની સંબંધિત મેમરીમાં જાય છે. ડિસ્પ્લે સ્ક્રીનમાં 24 આડી લાઇનો અને દરેક આડી લાઇનમાં 80 કૅરેક્ટર હોય છે.
મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ (Central Processing Unit) : તે મુખ્યત્વે ત્રણ ક્રિયાઓ કરે છે : (1) મુખ્ય મેમરી વિભાગ સંજ્ઞા (signal) સંગ્રહ કરવાનું કામ કરે છે. (2) ગણિતીય તર્કવિભાગ (Arithmetic Logic Unit) ગણતરીનું તથા તર્કકાર્ય કરે છે. (3) નિયંત્રણ વિભાગ નિયંત્રણ કરે છે. આ એકમને મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ (CPU) કહે છે.
મુખ્ય સ્મૃતિ અથવા સંગ્રહ વિભાગ (main memory or storage section) : આ વિભાગમાં સંજ્ઞા દ્વારા આવેલી માહિતી, આંકડા કે વિગતો એટલે કે ડેટા આવે છે. તેના કાર્યક્રમના અમલ માટે નીચે પ્રમાણે ચાર પેટા વિભાગ પાડવામાં આવે છે : (i) ઇનપુટ સ્ટોરેજ વિભાગ, જેમાં આવેલી માહિતીનો સંગ્રહ કરાય છે. (ii) કાર્યકારી (working) સ્ટોરેજ વિભાગ, જેમાં ડેટા પર જરૂરી કાર્યવાહી કરી વચગાળાના સંગ્રહ તરીકે તેને રાખી મુકાય છે. (iii) આઉટપુટ સ્ટોરેજ વિભાગ, જે પૂરી થયેલી કાર્યવાહીવાળા ડેટાને લાંબા ગાળા માટે સંગ્રહ કરે છે. જરૂર પડે ત્યારે આ સંગૃહીત માહિતીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. (iv) પ્રોગ્રામ સ્ટોરેજ વિભાગ, જેમાં પ્રોગ્રામ પ્રમાણે કાર્યવાહી કરવા માટે જે સૂચનાઓ હોય તેનો સંગ્રહ કરવામાં આવે છે.
સ્મૃતિ એકમ બે પ્રકારના હોય છે : પ્રાથમિક અને ગૌણ સ્મૃતિ એકમો. પ્રાથમિક સ્મૃતિ એકમ, પ્રોગ્રામ અને ડેટાનો સંગ્રહ કરે છે. તેના વિશેષત: સંકલિત પરિપથો હોય છે જેની પ્રત્યેક ચિપ 16,000થી 1,00,000 માહિતી અંશો (bits) સંઘરી શકે છે. કોમ્પ્યૂટર હાર્ડવેરમાં વિકાસ થાય અને કોમ્પ્યૂટરનો અનેકવિધ કાર્યો માટે ઉપયોગ વધતો જાય તેમ સ્મૃતિશક્તિ (memory capacity) વધતી જાય છે. હવે 512 MB સ્મૃતિશક્તિ સામાન્ય છે. મોટેભાગે પ્રાથમિક સ્મૃતિસંગ્રહ યાર્દચ્છિક પ્રાપ્ત સ્મૃતિ (Random Access Memory-RAM) છે. પ્રાથમિક સ્મૃતિના પ્રત્યેક શબ્દને તેના સ્મૃતિસ્થાન મુજબ સંખ્યા, સંકેત કે વિગત (address) હોય છે અને મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ દ્વારા તેને જુદો તારવી શકાય છે. જે પ્રોગ્રામ સતત વપરાશમાં હોય અને પ્રક્રિયાપદ્ધતિ મુજબ બદલવો પડતો ન હોય તેને વાચન-માત્ર-સ્મૃતિ (Read Only Memory-ROM)માં સંગ્રહવામાં આવે છે. ROM એ RAM કરતાં વધારે અનુકૂળ છે અને પાવર બંધ કરવામાં આવે તોપણ તેની સંગ્રહેલી વિગતો તે ગુમાવતું નથી. જ્યારે વિપુલ પ્રમાણમાં ડેટા અને પ્રોગ્રામ સંગ્રહવાના હોય ત્યારે ગૌણ સ્મૃતિની જરૂર પડે છે જે મૅગ્નેટિક ટેપ, ફલૉપી ડિસ્ક, કૉમ્પૅક્ટ ડિસ્ક અને હાર્ડ ડિસ્કથી પ્રાપ્ત થાય છે.
અંકગણિતીય તર્ક વિભાગ (Arithmetic Logic UnitALU) : મુખ્ય સંગ્રહ વિભાગમાં સંગ્રહાયેલ માહિતી જરૂર પડે ત્યારે આ વિભાગમાં લાવવામાં આવે છે. અહીં અંકગણિતીય અને તાર્કિક પ્રક્રિયાઓ જેવી કે સરવાળા, ગુણાકાર, સરખામણી વગેરે થાય છે. અહીં પ્રક્રમિત (processed) માહિતી કાર્યકારી સ્ટોરેજ અથવા આઉટપુટ સ્ટોરેજ વિભાગમાં જાય છે. ધારો કે આપણે સંખ્યા A અને Bનો સરવાળો કરવો છે તો નિયંત્રણ એકમ, સ્મૃતિ એકમ(input storage)ના સ્થાનમાંથી Aને પસંદ કરીને અંકગણિતીય તર્ક એકમમાં મોકલશે અને તેવી જ રીતે Bને પસંદ કરશે, અંકગણિતીય તર્ક એકમમાં Bને Aમાં ઉમેરશે અને જે પરિણામ મળશે તેને કાર્યકારી સ્ટોરેજ અથવા આઉટપુટ સ્ટોરેજમાં મોકલાવશે.
આકૃતિ 4 : જુદા જુદા વિભાગોમાં માહિતી, સૂચનાઓ અને નિયંત્રણ માટેનું હલનચલન
નિયંત્રણ વિભાગ : જે સૂચનાઓ પ્રોગ્રામિંગ દ્વારા નક્કી થઈ હોય તે પ્રમાણે જ કાર્ય થાય તે જોવાનું કામ નિયંત્રણ વિભાગનું છે. આ વિભાગ શરીરમાંના જ્ઞાનતંત્ર જેવો છે. અહીં ગણતરી થતી નથી પરંતુ માહિતીના પ્રત્યાયન(flow)નું નિયંત્રણ થાય છે. એટલે કે આ એકમ બાકીના બધા એકમોની કાર્યવાહીનું નિયંત્રણ કરે છે. અહીં માહિતી ઉપરાંત સૂચનાઓના પ્રત્યાયનનું નિયંત્રણ થાય છે. આકૃતિ 4થી આ બાબત સમજાશે.
નિર્ગમ એકમ (output unit) : નિર્ગમ એકમ દ્વારા પ્રક્રિયા એકમમાં થયેલ અર્થઘટન અને/અથવા માહિતી પાછી મળે છે. કોમ્પ્યૂટરના પ્રક્રિયકમાંથી સાંકેતિક સંજ્ઞાઓ (code symbols) બહાર આવે તેનું નિર્ગમ સાધનો દ્વારા આપણે સમજી શકીએ (વાંચી શકીએ અથવા જોઈ શકીએ) તેવી રીતે પરિવર્તન કરે છે. અમુક વખતે એવું બને કે એક પ્રક્રિયકનું આઉટપુટ બીજા પ્રક્રિયકના ઇનપુટ તરીકે વપરાય. પ્રિન્ટર મશીનો અને ડિસ્પ્લે સ્ક્રીન એ કોમ્પ્યૂટરમાં વપરાતાં બહુ પ્રચલિત નિર્ગમ સાધનો છે. પ્રિન્ટર મુખ્યત્વે ત્રણ પ્રકારનાં હોય છે. એક પ્રકારમાં આખી લાઇન એકીસાથે પ્રિન્ટ થાય છે જેને લાઇન પ્રિન્ટર કહે છે. બીજા પ્રકારમાં એક પછી એક ક્રમમાં કૅરેક્ટર (નિશ્ચિત સંખ્યામાં સંકેતવર્ણનો સમૂહ) છપાય છે. ક્રમિક પ્રિન્ટરમાં dot-matrix-printer પ્રચલિત છે. લાઇનપ્રિન્ટરો પણ બે પ્રકારનાં છે : ડ્રમ પ્રિન્ટર અને ચેઇન અથવા બૅન્ડ પ્રિન્ટર. તેમાં દર મિનિટે 150થી 2500 લાઇનો છાપી શકાય છે. (દરેક લાઇન 96થી 160 કૅરેક્ટરોની બનેલી હોય છે.) આ ઉપરાંત પેજ પ્રિન્ટર એકસાથે આખું પાનું તૈયાર કરી પ્રિન્ટ કરે છે. લેસર પ્રિન્ટર સામાન્ય રીતે આ પ્રકારનું પ્રિન્ટર છે. તેની ઝડપ દર મિનિટે આશરે 4થી 16 પાનાંની હોય છે. નિર્ગમ એકમ તરીકે બીજું સાધન તે ડિસ્પ્લે સ્ક્રીન છે. ડિસ્પ્લે સ્ક્રીન જેમ નિવેશ એકમ તરીકે વપરાય છે તેમ નિર્ગમ એકમ તરીકે પણ વપરાય છે. તે વાપરવામાં સરળ લાગે છે.
ડેટા પર પ્રક્રિયા કરી પરિણામો મેળવવા માટે ઉપભોક્તા કોમ્પ્યૂટર સમજી શકે તેવી ભાષામાં જે કંઈ સૂચનાઓ અને માહિતી આપવાની હોય તે આપે છે. FORTRAN, BASIC, COBOL, PASCAL C, CH (C શાર્પ) વગેરે જાણીતી કોમ્પ્યૂટર ભાષાઓ છે. કોમ્પ્યૂટરને લગતી શબ્દાવલીમાં આ ભાષાઓ ઉચ્ચભાષાઓ કહેવાય છે. અન્ય ઉચ્ચ ભાષાઓ જેવી કે 4 TML, DHTML, PHP, JAVA, SCRIPT, VB SCRIPT, CERIPT વગેરે વેબપેઇજ તૈયાર કરવા માટે વપરાય છે. વેબપેઇજ ઇન્ટરનેટ સાથે જોડાયેલ કોમ્પ્યૂટરમાં સંગ્રહ કરવામાં આવે છે. હકીકતમાં આ ભાષાઓને ખાસ પ્રકારના પ્રોગ્રામો જેને ‘ટ્રાન્સલેટર’ અથવા ‘કોમ્પાઇલર’ કહે છે તેના વડે મશીનની ભાષામાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. એટલે કે સામાન્ય માણસ સમજી શકે તેવા ઉચ્ચ ભાષામાં લખેલા શબ્દોને ‘0’ અને ‘1’ સંજ્ઞામાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. અંકસંબંધી (digital) કોમ્પ્યૂટર તેની મુખ્ય મેમરીમાં સંગ્રહાયેલ અને મશીન ભાષામાં રખાયેલ સૂચનાઓ વડે તૈયાર કરવામાં આવેલ પ્રોગ્રામ પ્રમાણે કામ કરે છે. મશીન ભાષામાં રખાયેલ સૂચનાઓ અને વિગતો દ્વિઅંકી સંજ્ઞા(Coded as binary numbers)માં હોય છે. સ્થાપત્યની ર્દષ્ટિએ મકાનમાં આવેલ જુદા જુદા ભાગોની ગોઠવણી તેમજ દરેક ભાગમાં મળતી સુવિધા જાણી શકાય તેવી રીતે મશીન ભાષામાં કઈ સુવિધા સંજ્ઞાત્મક રીતે સમાવી શકાશે, કેટલાં રજિસ્ટરો છે, વિગત (data) પર પ્રક્રિયા કેવી રીતે થશે, મુખ્ય મેમરીમાંથી I/O સાધનોમાં વિગતનું આદાનપ્રદાન કરવા શી સુવિધાઓ છે વગેરે બાબતોનો કોમ્પ્યૂટર આર્કિટેક્ચરમાં સમાવેશ કરવામાં આવતો હોય છે.
માઇક્રો પ્રોસેસર, માઇક્રો કોમ્પ્યૂટર અને પર્સનલ કોમ્પ્યૂટર : ઇલેક્ટ્રૉનિક સર્કિટમાં વપરાતા ભાગોમાં ક્રમશ: જે ફેરફાર થયો છે તે ઇલેક્ટ્રૉન ટ્યૂબ(diod અને triode)માંથી ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાંથી ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ (ICs) છે. આ પ્રગતિએ ઇલેક્ટ્રૉનિક સાધનોનાં લઘુકરણમાં બહુ મોટો ભાગ ભજવ્યો છે. કોમ્પ્યૂટરમાં પણ મોટા પાયે લઘૂકરણ થયું છે. હવે આખું મધ્યસ્થ પ્રક્રિયા એકમ (CPU) માત્ર IC chipમાંથી તૈયાર કરી શકાય છે. આવી એક-ચિપ-સીપીયુને ‘માઇક્રોપ્રોસેસર’ કહે છે. એવી જ રીતે ઇનપુટ અને આઉટપુટ એકમોને ભેગા કરીને I/O એકમ તરીકે એક એકમમાં રૂપાંતરિત કરાય છે. મેમરી સાધનોમાં પણ લઘૂકરણ સારા પ્રમાણમાં થયું છે. એક ચિપવાળું સીપીયુ, ભેગા કરેલ I/O તેમજ નાના કદની મેમરી વાપરતાં બહુ નાના કદનું કોમ્પ્યૂટર બને છે. આવા કોમ્પ્યૂટરને માઇક્રોકોમ્પ્યૂટર કહે છે. વ્યક્તિ પોતાના અંગત કામ માટે પણ આ વાપરી શકે છે. આવાં કોમ્પ્યૂટર પર્સનલ કોમ્પ્યૂટર PCs તરીકે ઓળખાય છે. તાપમાનનું નિયમન, પ્રવાહી ગતિનું નિયમન, મોટરની ગતિનું નિયમન વગેરે પ્રકારનાં નિયમન માટે બનાવેલાં સાધનો પણ માઇક્રોપ્રોસેસર આધારિત હોય છે. બધા પ્રકારના માઇક્રોપ્રોસેસરે મશીનોનાં સ્વયંસંચાલન અને સ્વનિયમનમાં બહુ મોટો ભાગ ભજવ્યો છે.
કોમ્પ્યૂટર સૉફ્ટવેર : કોમ્પ્યૂટર ઑપરેશન સાથે સંકળાયેલ પ્રોગ્રામો, દસ્તાવેજો, કાર્યપ્રણાલી વગેરે તૈયાર કરવાની કાર્યવાહીને ‘કોમ્પ્યૂટર સૉફ્ટવૅર’ કહે છે. હાર્ડવેરને ભૌતિક સિદ્ધાંતો તેમજ સાધનો સાથે સંબંધ છે, જ્યારે સૉફ્ટવૅરને પ્રોગ્રામો, પ્રક્રિયા વગેરે સાથે સંબંધ છે. તે તર્કબદ્ધ સૂચનાઓ આપે છે. હાર્ડવેરનો ઉપયોગ સૉફ્ટવૅર દ્વારા થાય છે. સૉફટવૅર તૈયાર કરવાના મુખ્ય બે તબક્કાઓ છે. કાર્યક્રમ-વિશ્લેષણ (programming analysis) અને કોમ્પ્યૂટર પ્રોગ્રામ બનાવવા. કોમ્પ્યૂટર વાપરવાનો ઉદ્દેશ કોઈ પણ પ્રશ્ન કે બાબતના નિરાકરણ માટેનો છે. જે બાબતનું નિરાકરણ લાવવું હોય તે બાબતની સ્પષ્ટતા હોવી જરૂરી છે. આ સ્પષ્ટતા કર્યા બાદ પ્રશ્નને લગતી સઘળી માહિતી મેળવવી જોઈએ. આમ, પ્રશ્નને સમગ્રપણે સમજવો જોઈએ. તેને સંબંધિત તેમજ આનુષંગિક બધી વિગતો મેળવવી જોઈએ. આ ક્રિયાને તંત્રવિશ્લેષણ (system analysis) કહેવાય છે. વિશ્લેષણ પછી પ્રશ્નના ઉકેલ માટે સંશ્લેષણ કરવાનું થાય. સંબંધિત બધાં પાસાંને ગોઠવવાની ક્રિયાને system designing કહેવાય છે. ઉપરનાં ત્રણેય કાર્યો થયા બાદ કોમ્પ્યૂટર પ્રોગ્રામ તૈયાર કરવામાં આવે છે. કોમ્પ્યૂટર પ્રોગ્રામ તૈયાર કરવામાં પ્રથમ system flow chart અને program flow chart તૈયાર કરવામાં આવે છે. આ ચાર્ટમાં ચોક્કસ આકારની જુદી જુદી સંજ્ઞાઓ વપરાય છે. પ્રશ્નનાં જુદાં જુદાં પાસાં કઈ રીતે સંકળાય છે તે ચાર્ટ ઉપર ચિત્રિત થાય છે. કોમ્પ્યૂટર સમજે તે પ્રમાણેની સૂચનાઓમાં આખા પ્રશ્નને રૂપાંતર કરી રજૂ કરવો તેને પ્રોગ્રામ તૈયાર કરવો કહેવાય છે. કોમ્પ્યૂટર પ્રોગ્રામ માટે BASIC, FORTRAN, COBOL, PASCAL C, CH, CH વગેરે અનેક કોમ્પ્યૂટર ભાષાઓ ઉપલબ્ધ છે. દરેક ભાષાને પોતાની ખાસિયત તેમજ ઉપયોગિતા હોય છે.
અત્યારે ચોથી પેઢી(fourth-generation)ની પ્રોગ્રામ ભાષાઓ એ અત્યંત આધુનિક કોમ્પ્યૂટર માટે વપરાતી ભાષાઓ છે જેને 4GL કહેવામાં આવે છે. Oracle, Ingres વગેરે આ પ્રકારના 4GL પૅકેજ છે. Sybase Mysql એ ડેટાબેઇઝ (માહિતીનો સમૂહ) તૈયાર કરવા માટેની 4GL ભાષાઓ છે જે માહિતીને રેકૉર્ડ પ્રમાણે કોમ્પ્યૂટરમાં સંગ્રહ કરવા માટે તેમજ જરૂર પડ્યે સરળતાથી જુદા જુદા વર્ગીકરણ મુજબ અલગ તારવવામાં ઉપયોગી થાય છે. અન્ય 4GL ભાષાઓ JAVA, VB, VC++ વગેરે, ‘ફ્રન્ટ એન્ડ’ (વપરાશકાર માટેનું યોગ્ય માળખું) તૈયાર કરવા માટે વપરાય છે. તે કોમ્પ્યૂટર વપરાશકાર સરળતાથી માહિતી દાખલ કરી શકે તેમજ જુદા જુદા પ્રકારના માળખા (જેવા કે ટેબલ, ગ્રીડ, ગ્રાફ)ના સ્વરૂપમાં માહિતી જોઈ શકે/મેળવી શકે. પ્રોગ્રામ તૈયાર કરવો એ અટપટી અને અઘરી બાબત છે. પ્રોગ્રામ બને તેટલો સરળ, તૈયાર કરવામાં ઓછો સમય લે તેવો અને નહિવત્ ભૂલો થાય તેવો હોવો જોઈએ. કોઈ પણ પ્રશ્નના કોમ્પ્યૂટર દ્વારા ઉકેલ માટે ખાસ પ્રોગ્રામ તૈયાર કરાય અથવા પૅકેજ પ્રોગ્રામ તૈયાર હોય તો તેનો ઉપયોગ કરાય. પૅકેજ પ્રોગ્રામ તૈયાર હોય તો તેનો સીધો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઇન્વેન્ટરી કંટ્રોલ ક્યૂઇંગ, લિનિયર પ્રોગ્રામિંગ, વેઇટિંગ લાઇન, ગેમ થિયરી, ટ્રાન્સપૉર્ટૅશન, હિસાબી કામ, બજેટ, ખર્ચાઓ, એમ અનેક પ્રકારના પ્રશ્નો માટે તૈયાર packages મળે છે. હાલની ગણતરી પ્રમાણે 8500થી વધારે packages, 1400 વિક્રેતાઓએ પોતાના ગ્રાહક માટે તૈયાર કરેલા હતા, 2005માં આ સંખ્યા પાંચ ગણી થઈ ગઈ છે.
લૅપટોપ કોમ્પ્યૂટર
કોમ્પ્યૂટર વિનિયોગ (computer applications) : ‘કૉમ્પ્યૂટ’ એટલે ગણતરી કરવી. વાસ્તવમાં કોમ્પ્યૂટર ખૂબ ઝડપી સંગણકયંત્રો છે. હાલમાં આખા વિશ્વમાં અનેક પ્રકારના કોમ્પ્યૂટરનો મોટા પાયા પર ઉપયોગ થાય છે. દાખલા તરીકે ચંદ્ર પરના ઉતરાણની માનવની મહાન સિદ્ધિ લઈએ. અનેક વૈજ્ઞાનિકોએ વર્ષો સુધી કામ કરીને આ શક્ય બનાવ્યું. આ સિદ્ધિ મેળવવામાં સિંહ ફાળો કોમ્પ્યૂટરનો છે. અવકાશયાનને કોઈ ગ્રહ પર ઉતારતા પહેલાં તે અવકાશમાં કયા માર્ગે મુસાફરી કરશે, ગ્રહ ઉપર કયા સ્થળે ઊતરશે અને પૃથ્વી પર પાછું કેવી રીતે આવશે આ બધી બાબતોની જાણકારી અત્યંત ઝડપથી પૃથ્વી પર કંટ્રોલ સ્ટેશન આગળના મોટા કોમ્પ્યૂટરની મદદથી ગણી કાઢવામાં આવે છે. વિમાન પ્રવાસ અને રેલવે પ્રવાસના આરક્ષણ માટે કોમ્પ્યૂટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એર-ઇન્ડિયા દ્વારા આવા આરક્ષણ માટેની શરૂઆત એપ્રિલ 1981થી મુંબઈ એરપૉર્ટ પરથી થઈ. ગુનેગારને શોધવામાં પણ પોલીસ કચેરીઓમાં કોમ્પ્યૂટરનો ઉપયોગ થાય છે. ઑલિમ્પિક રમતગમતોમાં ભાગ લેતા રમતવીરોને સ્પર્ધાઓ દરમિયાન સ્ફૂર્તિવાળા રાખવામાં અને જુસ્સો ટકાવી રાખવામાં મદદરૂપ બનવાના આશયથી તેનો ખોરાક કેટલો, કેવો અને ક્યારે લેવો તે અંગે કોમ્પ્યૂટર વિશ્લેષણ કરીને આદર્શ ખોરાકની ભલામણ સ્પર્ધકને કરે છે. તબીબી વિદ્યામાં દર્દીઓનું પરીક્ષણ કરી રોગચિકિત્સા અને એક્સ-કિરણ દ્વારા પૃથક્કરણ કરી શરીરની અંદરના ફોટા તૈયાર કરે છે. મોટરકારની ઊર્જા-કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતા સુધારવા ઘણીબધી મોટર કંપનીઓ માઇક્રોકોમ્પ્યૂટરનો ઉપયોગ કરે છે. લલિતકલાના ક્ષેત્રમાં પણ સંગીતની સ્વર-રચના અને સ્વર-ગૂંથણીમાં પણ કોમ્પ્યૂટર મદદરૂપ થાય છે. શેક્સપિયરનાં નાટકો જેવી સાહિત્યકૃતિઓના પૃથક્કરણમાં પણ તે વપરાય છે.
ધરતીકંપની આગાહી, સમુદ્રવિજ્ઞાન, હવામાનવિદ્યા, એક્સ-કિરણોનું વિવર્તન, પરમાણુનો નાભિકીય વિસ્ફોટ (nuclear fission) જેવાં ક્ષેત્રોનાં વૈજ્ઞાનિક સંશોધનોમાં આવતી જટિલ ગણતરીઓ ઝડપથી કરવામાં કોમ્પ્યૂટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વ્યક્તિગત ઉપયોગ માટે ખિસ્સામાં રાખી શકાય તેવાં 8-બીટ માઇક્રો-પ્રોસેસરથી, 16 બીટ સુધીના માઇક્રો-પ્રોસેસર મળે છે, જેની કિંમત થોડા સોથી શરૂ કરી થોડા હજાર ડૉલર સુધીની છે.
કોમ્પ્યૂટરનું શકવર્તી પ્રદાન : ચાર રંગનો કોયડો (four colour-problem) નામે જાણીતો થયેલો ગણિતીય કોયડો ઓગણીસમી સદીની શરૂઆતમાં વણઊકલ્યો હતો. ઘણા ગણિતશાસ્ત્રીઓએ તેને ઉકેલવાના પ્રયત્નો કર્યા હતા, પરંતુ સફળતા મળી ન હતી. જોકે તેના પરિપાક રૂપે ગણિતમાં નવી નવી શાખાઓનો ઉદભવ થયો હતો. સંચયાત્મક ગણિત (combinatorial mathematics) આવી જ એક શાખા છે. ‘ફોર કલર પ્રૉબ્લેમ’ નકશામાં રંગ પૂરવા અંગેનો છે. તે મુજબ કોઈ પણ નકશામાં રંગ પૂરતી વખતે બે પડોશી પ્રદેશો માટે એકસરખો રંગ ન વાપરીએ તો રંગ પૂરવા માટે ચાર રંગ પૂરતા છે. વ્યવહારમાં આ બાબત સાચી જણાતી હતી પરંતુ તેની વ્યાપક ગાણિતિક તર્કયુક્ત સાબિતી મળતી ન હતી. ફ્રાન્સિસ ગથ્રીને 1850ના અરસામાં જણાયું કે ઇંગ્લૅન્ડના નકશાને રંગ પૂરવામાં ચાર રંગ પૂરતા છે. પરંતુ ચાર રંગ સમસ્યાનો વ્યાપક ઉકેલ તેમને મળતો ન હતો. નાના ભાઈ ફ્રેડરિક ગથ્રી દ્વારા તેમણે આ સમસ્યા લંડન યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર દ’ મૉર્ગનને જણાવી. ફ્રાન્સિસે આપેલી સાબિતી તેમને ક્ષતિયુક્ત લાગી. દ’ મૉર્ગને પણ આ દિશામાં પ્રયત્ન કર્યો, અનુમાન સાચું જણાયું પણ તર્કયુક્ત સાબિતી ન મળી. દ’ મૉર્ગને પ્રસિદ્ધ આઇરિશ ગણિતશાસ્ત્રી સર વિલિયમ હેમિલ્ટનને આની જાણ કરી, પરંતુ તેમણે તેમાં ખાસ રસ બતાવ્યો નહિ.
1878માં લંડન મૅથેમૅટિકલ સોસાયટીની સભામાં અંગ્રેજ ગણિતશાસ્ત્રી આર્થર કેલેએ ‘ફોર કલર પ્રૉબ્લેમ’ને લગતા ‘કન્જેક્ચર’ની સ્મૃતિ તાજી કરી. પરિણામે તેના ઉકેલ માટે ગણિતશાસ્ત્રીઓમાં ભારે ઉત્તેજના થઈ. આ પ્રવૃત્તિએ વેગ પકડ્યો. અનેક વ્યક્તિઓએ કોયડો ઉકેલવાના દાવા કર્યા પરંતુ તેમાં કોઈ ને કોઈ ક્ષતિ જણાતી. સો વર્ષથી વધુ સમય સુધી આ મથામણ ચાલી. છેવટે 1976માં અમેરિકાની ઇલિનૉય યુનિવર્સિટીના એપલ અને હેકનો આ કોયડો કોમ્પ્યૂટરની મદદથી ઉકેલી કાઢ્યો અને સાબિત કર્યું કે ‘ચાર રંગ પૂરતા’ છે. તેમણે આપેલી સાબિતી ખૂબ અટપટી છે. સાબિત કરવામાં એક હજારથી વધારે કોમ્પ્યૂટર કલાકનો સમય લાગ્યો. સાબિતી સેંકડો પાનાં ભરાય તેટલી લાંબી છે. જુદાં જુદાં 1936 આકૃતિનિરૂપણો તપાસવામાં આવ્યાં. દરેક નિરૂપણ માટે પાંચ લાખ જેટલા કિસ્સા તપાસવામાં આવ્યા. કોઈ વ્યક્તિ રોજ દશ કલાક કામ કરે અને આકૃતિનિરૂપણનો એક કિસ્સો તપાસવામાં તેને એક મિનિટ લાગે તો આ કામ ગણતરીથી પૂરું કરવામાં 4356 વર્ષ કરતાં વધારે સમય લાગે તેમ જણાયું. આથી આ સમસ્યા ઉકેલવામાં કોમ્પ્યૂટરની અનિવાર્યતાની પ્રતીતિ થાય છે. ઇલિનૉય યુનિવર્સિટીએ તેના દરેક ટપાલપત્ર પર ‘Four colour suffice’ મહોર મારી આ શકવર્તી ઘટનાને ગૌરવાન્વિત કરી. પરંતુ કોમ્પ્યૂટરની મદદ સિવાય નિયમોને આધારે તર્કયુક્ત સાબિતી આપવાની ગણિતશાસ્ત્રીઓની મહેચ્છા પૂરી થવાની હજુ બાકી છે. આજે દુનિયાના મોટાભાગના કોમ્પ્યૂટર ઇન્ટરનેટ માધ્યમ દ્વારા જોડાયેલા છે. જેથી કરીને દુનિયાની કોઈ પણ એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ e-mail યુઝર પ્રોગ્રામ દ્વારા સંદેશા મોકલી શકાય છે. તેમજ કંપનીની વેબસાઇટથી કંપનીની માહિતી વિશ્વભરમાં પહોંચાડી શકાય છે. દરેક પ્રકારની ડિઝાઇન કોમ્પ્યૂટર દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. વળી ‘વર્ચ્યુઅલ રિયાલિટી (કૃત્રિમ સત્ય) પ્રોગ્રામ દ્વારા વિમાનચાલકોને વિમાન વગર વિમાન ચલાવવાની તાલીમ આપવામાં આવે છે. ફિલ્મ ઉદ્યોગમાં જોખમી શ્યોનું નિરૂપણ કરવા નકલી અભિનેતાનો સહારો લેવાને બદલે કોમ્પ્યૂટર ટૅક્નૉલોજીનો ઉપયોગ કરાય છે. એનિમેશન ફિલ્મો તૈયાર કરવા FLASH જેવા સૉફ્ટવૅર પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ થાય છે.
ગાયત્રીપ્રસાદ હીરાલાલ ભટ્ટ
એન. એલ. કલથિયા