மைய முறைவழி அலகின் (CPU) பரிணாமம்

கணினித் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி: மைய முறைவழி அலகின் (CPU) சுவாரசியமான பரிணாமம்

இன்றைய நவீன உலகில், உள்ளங்கையில் அடங்கும் ஸ்மார்ட்போன்கள் முதல் விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் ஈடுபடும் சூப்பர் கணினிகள் வரை அனைத்திற்கும் ஆதாரமாக விளங்குவது மைய முறைவழி அலகு (Central Processing Unit – CPU) ஆகும்.

கணினியின் மூளையாகச் செயல்படும் இந்த CPU, பல தசாப்தங்களாகப் பல்வேறு வியக்கத்தக்க மாற்றங்களைக் கடந்து வந்துள்ளது. ஒரு காலத்தில் ஒரு பெரிய அறையை ஆக்கிரமித்திருந்த கணினிகள் இன்று ஒரு சிறிய சில்லுக்குள் அடங்கிவிட்டன. இந்த மாற்றத்தை மைய முறைவழி அலகிற்காகப் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னணுத் தொழினுட்பத்தின் அடிப்படையில் நான்கு தலைமுறைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

1. முதலாம் தலைமுறை: வெற்றிடக் குழாய்களின் காலம் (1940-1956)

கணினி வரலாற்றின் தொடக்கக் காலத்தில், மைய முறைவழி அலகுகள் வெற்றிடக் குழாய்களை (Vacuum Tubes) அடிப்படையாகக் கொண்டு இயங்கின. இந்தத் தலைமுறைக் கணினிகள் உருவத்தில் மிகவும் பிரம்மாண்டமானவை; பொதுவாக இவை ஒரு பெரிய அறையின் அளவை ஒத்திருந்தன.

• தொழினுட்பம்: சுமார் 18,000 வெற்றிடக் குழாய்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன.
• சவால்கள்: இந்த வெற்றிடக் குழாய்கள் அதிக அளவு வெப்பத்தை வெளியிட்டதால், அவற்றைக் குளிர்விக்கப் பிரம்மாண்டமான குளிரூட்டும் முறைமைகள் தேவைப்பட்டன. மேலும், இவை அதிக மின்சாரத்தை நுகர்ந்தன.
• வேகம்: இவற்றின் தொழிற்படும் வேகம் மில்லிசெக்கனில் (ms) அளவிடப்பட்டது.
• உதாரணங்கள்: ENIAC, UNIVAC, EDVAC போன்றவை இத்தலைமுறைக்குச் சிறந்த உதாரணங்களாகும்.

2. இரண்டாம் தலைமுறை: திரான்சிஸ்றர்களின் வருகை (1956-1963)

1950-களின் நடுப்பகுதியில் திரான்சிஸ்றர்கள் (Transistors) கண்டுபிடிக்கப்பட்டமை கணினித் துறையில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியது. இவை வெற்றிடக் குழாய்களுக்குப் பதிலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன.

• மாற்றங்கள்: முதலாம் தலைமுறையுடன் ஒப்பிடும்போது, இத்தலைமுறைக் கணினிகள் அளவில் சிறியதாகவும், குறைந்த வெப்பத்தை வெளியிடுபவையாகவும் மாறின.
• செயல்திறன்: மின் நுகர்ச்சி கணிசமாகக் குறைந்ததுடன், தொழிற்படும் வேகம் மைக்ரோசெக்கனில் (Ms) அளவிடப்பட்டது.
• உதாரணங்கள்: IBM 7030 மற்றும் CDC 1604 போன்றவை இக்காலகட்டத்தின் அடையாளங்களாகும்.

3. மூன்றாம் தலைமுறை: ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் (1964-1971)

தொழினுட்ப வளர்ச்சி அடுத்த கட்டத்தை எட்டியபோது, பல ஆயிரக்கணக்கான திரான்சிஸ்றர்களை ஒரு சிறிய சிலிக்கான் சில்லில் அடக்க முடிந்தது. இதுவே ஒன்றிணைந்த சுற்றுகள் (Integrated Circuits – IC) என அழைக்கப்படுகிறது.

• முன்னேற்றம்: கணினிகள் மேசை மீது வைக்கத்தக்க அளவில் சிறியதாக மாறின.
• வேகமும் விலையும்: இவற்றின் வேகம் நனோசெக்கனில் (ns) அளவிடப்பட்டது. முந்தைய தலைமுறைகளை விட இவை விலை குறைவாகவும் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்டவையாகவும் இருந்தன.
• உதாரணங்கள்: IBM 360 மற்றும் CDC 6600 ஆகியவை இத்தலைமுறைக்கு உதாரணங்களாகும்.

4. நான்காம் தலைமுறை: நுண்முறைவழியாக்கி மற்றும் தற்காலம் (1971 முதல் இன்று வரை)

1971-ஆம் ஆண்டில் நுண்முறைவழியாக்கி (Microprocessor) அறிமுகப்படுத்தப்பட்டவுடன், மைய முறைவழி அலகின் பரிணாமம் அதன் உச்சத்தை எட்டியது. இது மில்லியன் கணக்கான ஒன்றிணைந்த சுற்றுகளை ஒரே சில்லில் கொண்டுள்ள ஒரு அதிசக்தி வாய்ந்த கருவியாகும்.

• சிறப்பம்சங்கள்: இவை அளவில் மிகச் சிறியவை, ஆனால் முந்தைய தலைமுறை கணினிகளை விடப் பல ஆயிரம் மடங்கு அதிக வேகத்தில் செயல்படுகின்றன.
• வேகம்: தற்போதைய CPU-களின் வேகம் பிக்கோசெக்கனில் (ps) அல்லது MIPS (Million of instructions per second) என்ற அலகில் அளவிடப்படுகிறது..
• நவீன காலம்: இன்று நாம் பயன்படுத்தும் லேப்டாப்கள், டெஸ்க்டாப் கணினிகள் அனைத்தும் இத்தலைமுறையைச் சார்ந்தவையே.

மைய முறைவழி அலகின் கதி (Clock Speed)

பரிணாம வளர்ச்சியில் வன்பொருளின் அளவு குறைந்த அதேவேளையில், அதன் வேகம் அபரிமிதமாக அதிகரித்துள்ளது. ஒரு செக்கனில் CPU எத்தனை அறிவுறுத்தல்களைச் செயல்படுத்துகிறது என்பதே கடிகாரக் கதி (Clock Speed) எனப்படும்.

இது தொடக்கத்தில் ஹேட்ஸ் (Hz) அலகில் அளவிடப்பட்டது. இன்று நவீன கணினிகளில் இது மெகாஹேட்ஸ் (MHz) மற்றும் கிகாஹேட்ஸ் (GHz) அலகுகளில் அளவிடப்படுகிறது.

• 1~MHz = 1,000,000~Hz.
• 1~GHz = 1,000,000,000~Hz.

மைய முறைவழி அலகின் இந்தப் பரிணாமம் வெறும் வேகத்தை மட்டும் அதிகரிக்கவில்லை; அது தொழில்நுட்பத்தை மனிதர்களுக்கு இன்னும் நெருக்கமாக்கியுள்ளது. ஒரு பெரிய அறையில் தொடங்கிய இந்த பயணம், இன்று நமது சட்டைப் பைக்குள் அடங்கிவிட்டது.