විභාගය ඉලක්ක කරගත් වැදගත් සටහන
මෙම වාර්තාව ශ්‍රී ලංකා GCE A/L ICT විෂය නිර්දේශයේ 12 ශ්‍රේණියේ දෙවන ඒකකය වන **'පරිගණකය හැඳින්වීම'** ගැඹුරින් ආවරණය කරයි. මෙම ඒකකය සමස්ත විෂය පථයේ **4%** ක පමණ දළ ලකුණු බරක් දරන අතර, එය පරිගණක ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය (Architecture) සහ දෘඪාංග පිළිබඳ පදනම සපයයි.
1.1. පරිගණක පරම්පරා සහ තාක්ෂණික වෙනස්කම් (Computer Generations)
පරිගණක තාක්ෂණයේ පරිණාමය, වසර 80 කට අධික කාලයක් පුරා සිදු වූ ප්‍රධාන දෘඪාංග විප්ලවයන් මත පදනම් වී ඇත.
Table 1: පරිගණක පරම්පරා සහ ප්‍රධාන තාක්ෂණය
| පරම්පරාව | කාලය | ප්‍රධාන දෘඪාංග තාක්ෂණය |
|---|---|---|
| 1 වන (First) | 1940s-1950s | රික්තක නල (Vacuum Tubes) |
| 2 වන (Second) | 1950s-1960s | ට්‍රාන්සිස්ටර (Transistors) |
| 3 වන (Third) | 1960s-1970s | ඒකාබද්ධ පරිපථ (Integrated Circuits - IC) |
| 4 වන (Fourth) | 1970s-1980s | ක්ෂුද්‍ර සකසනය (Microprocessor) / LSI / VLSI |
| 5 වන (Fifth) | 1980s-වර්තමානය | කෘත්‍රිම බුද්ධිය (AI) / ULSI / සමාන්තර සැකසීම (Parallel Processing) |
1.2. පරිගණක ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය (Computer Architecture)
වොන් නියුමන් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය (Von Neumann Architecture)
නවීන පරිගණකවල මූලික සැලසුමයි. එහි ප්‍රධාන ලක්ෂණය වන්නේ **ගබඩා කළ ක්‍රමලේඛ සංකල්පය (Stored Program Concept)** වේ. මෙහිදී උපදෙස් (Instructions) සහ දත්ත (Data) යන දෙකම ගබඩා කරන්නේ **එකම ප්‍රධාන මතකයේ (Main Memory)** ය. දත්ත සහ උපදෙස් ලබා ගැනීමට ඇත්තේ **එකම සන්නිවේදන මාර්ගයක් (Single Bus / Shared Bus)** පමණි.
- මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය මුලින්ම ඉදිරිපත් කරන ලද්දේ **John von Neumann** විසිනි.
- මෙම පොදු බස් මාර්ගය (Single Bus) භාවිතා කිරීම නිසා ඇතිවන වේග පාලනය **Von Neumann Bottleneck** ලෙස හඳුන්වයි.
- දෙවන මතක ඒකකයක් නොමැති වීම නිසා මෙම සැලසුම **පරිගණක කේතයන්හි වෙනස්කම් සිදුකිරීමට පහසුයි** (Self-modifying code).
හාර්වඩ් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය (Harvard Architecture)
මෙහිදී උපදෙස් සඳහා **වෙනම මතකයක්** (Instruction Memory) සහ දත්ත සඳහා **වෙනම මතකයක්** (Data Memory) භාවිතා කරයි. ඒ අනුව, උපදෙස් සහ දත්ත ලබා ගැනීමට **වෙනම සන්නිවේදන මාර්ග (Separate Buses)** භාවිතා වේ. මේ නිසා එකවර දත්ත සහ උපදෙස් ලබා ගැනීමට හැකි අතර, **ඉතා වේගවත් සැකසීමක්** අවශ්‍ය වන DSP (Digital Signal Processing) පද්ධතිවල බහුලව භාවිතා වේ.
- **Harvard Architecture**හි ප්‍රධාන වාසිය වන්නේ **වේගවත් සැකසුම** (Higher throughput) වන අතර, එය **Microcontrollers** සහ **Digital Signal Processors (DSP)** සඳහා සුදුසුය.
- **Von Neumann** යනු **සාමාන්‍ය පරිගණක (General Purpose Computers)** සඳහා වන සම්මත ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයයි.
- විභාගයේදී මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්ප දෙකෙහි **වෙනස්කම්** වගුවක් ලෙස ඉදිරිපත් කිරීමට සූදානම්ව සිටින්න.
1.3. මධ්‍ය සැකසුම් ඒකකය (Central Processing Unit - CPU)
CPU යනු පරිගණකයේ 'මොළය' වන අතර, සියලුම ගණිතමය, තාර්කික සහ පාලන මෙහෙයුම් සිදු කරනු ලබයි.
CPU හි ප්‍රධාන සංරචක:
- **පාලන ඒකකය (Control Unit - CU):** සියලු CPU මෙහෙයුම් සම්බන්ධීකරණය කර, උපදෙස් නිවැරදිව ක්‍රියාත්මක කිරීම පාලනය කරයි. (Fetch, Decode පාලනය කරයි).
- **ගණිතමය හා තාර්කික ඒකකය (Arithmetic Logic Unit - ALU):** සියලු ගණිතමය (එකතු කිරීම, අඩු කිරීම) සහ තාර්කික (සංසන්දනය, AND, OR) මෙහෙයුම් සිදු කරයි.
- **රෙජිස්ටර (Registers):** CPU තුළ ඉතා වේගයෙන් දත්ත හෝ උපදෙස් තාවකාලිකව ගබඩා කර තබා ගන්නා කුඩා මතක ස්ථාන.
ප්‍රධාන රෙජිස්ටර සහ ඒවායේ කාර්යයන්
- **ක්‍රමලේඛ ගණකය (Program Counter - PC):** ඊළඟට ක්‍රියාත්මක කළ යුතු උපදෙසෙහි මතක ලිපිනය තබා ගනී.
- **මතක ලිපින රෙජිස්ටරය (Memory Address Register - MAR):** මතකයේ කියවීමට හෝ ලිවීමට අවශ්‍ය ස්ථානයේ ලිපිනය තබා ගනී.
- **මතක දත්ත රෙජිස්ටරය (Memory Data Register - MDR):** මතකයෙන් කියවන දත්ත හෝ මතකයට ලිවිය යුතු දත්ත තාවකාලිකව තබා ගනී.
- **වත්මන් උපදෙස් රෙජිස්ටරය (Current Instruction Register - CIR/IR):** මතකයෙන් ලබාගත් උපදෙස, විකේතනය (Decode) සඳහා තබා ගනී.
- **MAR** සහ **MDR** යන දෙකම **ප්‍රධාන මතකය (Main Memory)** හා සෘජුවම සම්බන්ධ වේ.
- **PC** යනු **උපදෙස් චක්‍රයේ** (Instruction Cycle) අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගෙන යන ප්‍රධාන රෙජිස්ටරයයි.
- **CIR** යනු **Decode** කිරීමේ පියවරට උපදෙස සූදානම් කරන ස්ථානයයි.
1.4. උපදෙස් චක්‍රය (Instruction Cycle)
උපදෙස් චක්‍රය යනු CPU විසින් මතකයෙන් උපදෙස් ලබාගෙන, විකේතනය කර, ක්‍රියාත්මක කිරීම සඳහා අනුගමනය කරනු ලබන චක්‍රීය ක්‍රියාවලියයි.
පියවර ත්‍රිත්වය:
- **ආහාරනය (Fetch):**
ක්‍රියාවලිය: **PC** හි ඇති ලිපිනය **MAR** වෙත පිටපත් කෙරේ. එම ලිපිනය ඔස්සේ මතකයෙන් උපදෙස **MDR** හරහා **CIR** වෙත පටවනු ලබයි. උපදෙස ලබාගත් පසු PC අගය එකකින් වැඩිවේ.
- **විකේතනය (Decode):**
ක්‍රියාවලිය: **CU** මඟින් **CIR** හි ඇති උපදෙස කියවා, එය කුමන මෙහෙයුමක්ද යන්න අර්ථ නිරූපණය කරයි. (පාලන සංඥා ජනනය කරයි).
- **ක්‍රියාත්මක කිරීම (Execute):**
ක්‍රියාවලිය: **ALU, CU** සහ අනෙකුත් CPU සංරචක මඟින් විකේතනය කළ උපදෙසේ සඳහන් මෙහෙයුම සිදු කරනු ලබයි.
ව්‍යුහගත ප්‍රශ්න සඳහා Fetch පියවරේ අනුපිළිවෙල මෙසේ ඉදිරිපත් කරන්න:
- (1) PC හි අන්තර්ගතය MAR වෙත යයි (MAR ← PC).
- (2) PC අගය ඊළඟ උපදෙස සඳහා වැඩි වේ (PC ← PC + 1).
- (3) MAR හි ලිපිනයට අදාළ උපදෙස MDR වෙත පටවනු ලබයි.
- (4) MDR හි අන්තර්ගතය CIR වෙත පිටපත් කෙරේ.
📥 සටහන් PDF බාගත කරන්න
සියලුම සටහන් පහසුවෙන් මුද්‍රණය කර ගැනීම සඳහා PDF ගොනුවක් ලෙස බාගත කර ගත හැකිය.
⬇️ PDF ගොනුව බාගත කරන්න (Download)කරුණාකර: මෙම සබැඳිය ඔබට අවශ්‍ය සැබෑ PDF ගොනුවට වෙනස් කරන්න.