माइक्रोप्रोसेसर

संदर्भ

इसरो और चंडीगढ़ की सेमीकंडक्टर प्रयोगशाला (Semiconductor Laboratory-SCL) ने अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर VIKRAM3201 और KALPANA3201 विकसित किए हैं।

संबंधित तथ्य

• VIKRAM3201 प्रक्षेपण वाहनों की कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों में उपयोग के लिए पहला पूर्णतः ‘भारत में निर्मित’ 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर है।

माइक्रोप्रोसेसर के बारे में

• एक छोटी इलेक्ट्रॉनिक चिप, जो कंप्यूटर या किसी अन्य इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के मस्तिष्क के रूप में कार्य करती है।
• यह डिजिटल सिस्टम में अंकगणितीय संचालन, तर्क निर्णय और डेटा हैंडलिंग जैसे केंद्रीय प्रसंस्करण कार्य करता है।
• एक बहुउद्देशीय, प्रोग्राम करने योग्य, घड़ी-चालित, रजिस्टर-आधारित इलेक्ट्रॉनिक उपकरण।
• माइक्रोप्रोसेसर की भूमिका
  • मैमोरी नामक स्टोरेज से बाइनरी निर्देश पढ़ता है।
  • बाइनरी डेटा को इनपुट के रूप में स्वीकार करता है, डेटा को प्रोसेस करता है और आउटपुट के रूप में परिणाम प्रदान करता है।

माइक्रोप्रोसेसर के मूल कार्य

• डेटा प्रोसेसिंग: जोड़, घटाना और तुलना जैसे कार्य करके आने वाले डेटा को प्रोसेस करता है।
• कंट्रोल यूनिट: मैमोरी से निर्देशों की व्याख्या और निष्पादन करके सिस्टम के संचालन को निर्देशित करता है।
• अंकगणितीय तर्क इकाई (ALU): गणितीय गणना और लॉजिकल ऑपरेशन संचालित करता है।
• डेटा मूवमेंट: रजिस्टर, मेमोरी और इनपुट/आउटपुट डिवाइस के बीच डेटा को मूव करता है।

माइक्रोप्रोसेसर के प्रकार

• 8-बिट माइक्रोप्रोसेसर: एक बार में 8 बिट डेटा प्रोसेसिंग सकते हैं।
• 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर: एक बार में 16 बिट डेटा प्रोसेसिंग सकते हैं।
• 32-बिट माइक्रोप्रोसेसर: एक बार में 32 बिट डेटा प्रोसेसिंग सकते हैं, ज्यादा क्षमतावान और कुशल।
• 64-बिट माइक्रोप्रोसेसर: आधुनिक प्रोसेसर 64 बिट डेटा प्रोसेसिंग में सक्षम हैं। वे बेहतर प्रदर्शन और बड़ी मेमोरी सपोर्ट प्रदान करते हैं।

आधुनिक प्रौद्योगिकी में माइक्रोप्रोसेसरों का महत्त्व 

• कंप्यूटर और लैपटॉप: कंप्यूटर और लैपटॉप में प्रोसेसिंग और नियंत्रण कार्यों को सक्षम करने वाला प्राथमिक घटक है।
• स्मार्टफोन: ARM-आधारित माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग अधिकांश स्मार्टफोन में उनकी पॉवर दक्षता और उच्च प्रदर्शन के कारण किया जाता है।
• एंबेडेड सिस्टम: नियंत्रण और प्रोसेसिंग कार्यों को सक्षम करने के लिए उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव सिस्टम, घरेलू उपकरणों और औद्योगिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
• इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT): स्मार्ट डिवाइस का अभिन्न अंग, संचार, डेटा प्रोसेसिंग और कनेक्टिविटी को सक्षम करता है।

अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में माइक्रोप्रोसेसर

• विश्वसनीयता: अंतरिक्ष मिशनों के लिए माइक्रोप्रोसेसर अत्यधिक विश्वसनीय होने चाहिए और विकिरण, तापमान में उतार-चढ़ाव तथा शारीरिक आघात जैसी चरम पर्यावरणीय स्थितियों को झेलने में सक्षम होने चाहिए।
• अंतरिक्ष मिशन: VIKRAM3201 (ISRO द्वारा विकसित) जैसे माइक्रोप्रोसेसरों का उपयोग अंतरिक्ष वाहनों में नेविगेशन, मार्गदर्शन और नियंत्रण के लिए किया जाता है।

माइक्रोप्रोसेसर विकास कार्यक्रम (Microprocessor Development Programme-MDP) के बारे में इसे केंद्रीय इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय (MeitY), भारत सरकार द्वारा शुरू एवं वित्तपोषित किया गया है। मिशन उद्देश्य: स्वदेशी रूप से माइक्रोप्रोसेसरों, संबंधित IP और संपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र का डिजाइन एवं विकास करना, ताकि रणनीतिक, औद्योगिक तथा वाणिज्यिक क्षेत्रों में विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने वाले पूर्ण स्वदेशी उत्पाद विकास को सक्षम किया जा सके। MDP के तहत  32-बिट/64-बिट शक्ति प्रोसेसर आईआईटी मद्रास द्वारा डिजाइन किया गया है तथा 180NM, SCL मोहाली और 22NM, इंटेल फाउंड्री का उपयोग करके निर्मित किया गया है। VEGA प्रोसेसर के 64-बिट सिंगल/डुअल/क्वाड-कोर वेरिएंट को C-DAC द्वारा डिजाइन किया गया है तथा 130NM सिलटेरा फाउंड्री और 180NM SCL फाउंड्री में निर्माण के लिए भेजा गया है। 64-बिट क्वाड-कोर AJIT प्रोसेसर को आईआईटी बॉम्बे द्वारा डिजाइन किया जा रहा है।

VIKRAM3201 और KALPANA3201 के बारे में

VIKRAM3201

• भारत का पहला पूर्णतः स्वदेशी 32-बिट स्पेस माइक्रोप्रोसेसर है।
• चंडीगढ़ के SCL में CMOS सेमीकंडक्टर फैब में निर्मित किया गया है।
• VIKRAM1601 (वर्ष 2009 से ISRO के एवियोनिक्स में उपयोग किया जाने वाला 16-बिट प्रोसेसर) को प्रतिस्थापित करेगा।
• कस्टम सुविधाएँ
• • फ्लोटिंग-पॉइंट कंप्यूटेशन क्षमता।
  • Ada प्रोग्रामिंग भाषा (कंपाइलर, असेंबलर, लिंकर, सिम्युलेटर जिसे ISRO द्वारा इन-हाउस विकसित किया गया है) का समर्थन करता है।
• सत्यापन
  • PSLV-C60 मिशन (POEM-4 मॉड्यूल) के मिशन प्रबंधन कंप्यूटर में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया। 
• महत्त्व
  • भारत में अपनी तरह का पहला, अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए उच्च-विश्वसनीयता वाले माइक्रोप्रोसेसरों में आत्मनिर्भर भारत को बढ़ावा देना।
  • प्रक्षेपण वाहनों के नेविगेशन, मार्गदर्शन और नियंत्रण में उपयोग किया जाता है।

KALPANA3201

• 32-बिट SPARC V8 RISC माइक्रोप्रोसेसर।
• IEEE 1754 इंस्ट्रक्शन सेट आर्किटेक्चर पर आधारित (फ्लोटिंग-पॉइंट नंबरों को दर्शाने के लिए सबसे आम मानक IEEE 754 है)।
• ओपन-सोर्स सॉफ्टवेयर टूलसेट के साथ संगतता के लिए डिजाइन किया गया।
• फ्लाइट सॉफ्टवेयर के साथ परीक्षण किया गया।

फ्लोटिंग पॉइंट संगणना किसी सिस्टम (जैसे माइक्रोप्रोसेसर) की वास्तविक संख्याओं पर गणितीय संचालन करने की क्षमता को संदर्भित करता है, जो बहुत बड़ी, बहुत छोटी हो सकती हैं या जिनमें दशमलव शामिल हो सकते हैं। फ्लोटिंग-पॉइंट संख्याएँ: एक दशमलव बिंदु के साथ दर्शाया जाता है, जो संख्या के महत्त्वपूर्ण अंकों के सापेक्ष ‘फ्लोट’ होता है। यह कंप्यूटर को फिक्स्ड-पॉइंट प्रतिनिधित्व की तुलना में मूल्यों की एक बहुत व्यापक श्रेणी को सँभालने की अनुमति देता है, जो केवल सीमित सीमा वाले पूर्णांक या संख्याओं को सँभाल सकता है।

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