Input-Output processing
I/O Processing (Input/Output Processing) Computer Science का एक बहुत ही basic लेकिन super important concept है। यह essentially एक bridge की तरह काम करता है |
I/O Processing ना हो, तो Computer सिर्फ एक inert box की तरह रहेगा – ना data ले पाएगा, ना result दिखा पाएगा।
Three main steps of I/O Processing
- Input : बाहर से data और instructions को computer के अंदर लाना।
- Processing : CPU द्वारा इन डेटा पर calculations और operations करना।
- Output : Processing के बाद results user तक पहुँचाना।
यह process हमेशा एक continuous cycle की तरह चलता है।
Example :
- आप Microsoft Word में लिखते हैं → text input होता है
- CPU इसे process करता है → letters screen पर दिखते हैं
- Screen पर text display होता है → output user को मिल जाता है
I/O Devices – Main Assistant of Computer
(I/O डिवाइस – कंप्यूटर के मुख्य सहायक)
1. Input Devices
ये devices user से data और commands लेकर computer को भेजते हैं –
- Keyboard : Typing के लिए
- Mouse : Selection और navigation के लिए
- Scanner : Paper documents या images को digital format में बदलने के लिए
- Microphone : Audio record करने के लिए
- Webcam : Video recording और video calls के लिए
- Joystick : Video games खेलने के लिए
- Touchscreen : Smartphones/tablets में direct screen input के लिए
2. Output Devices
ये devices processed data को user तक दिखाते या सुनाते हैं –
- Monitor : Text, images और videos display करने के लिए
- Printer : Documents को paper पर print करने के लिए
- Speakers/Headphones : Audio सुनने के लिए
- Projector : Presentations या movies बड़े screen पर दिखाने के लिए
3. Input-Output (Bi-directional) Devices
कुछ devices input और output दोनों कर सकते हैं –
- Touchscreen : Input touch के द्वारा, output screen पर display
- CD/DVD Drive : Data read (input) और write (output) दोनों
- Network Interface Card (NIC) : Data send (output) और receive (input) दोनों
I/O Processing Cycle – Step by Step
Step 1 – Input Operation
- Input devices (Keyboard, Mouse, Scanner, Microphone) से raw data CPU को भेजा जाता है।
- CPU के Input Buffer में यह data temporarily store होता है।
- Example : User Keyboard से “HELLO” type करता है।
Step 2 – Input Processing
- CPU या I/O Controller raw data को processable form में convert करता है।
- Validation और Error checking यहाँ होती है।
- Example : Typed characters को ASCII या binary में convert करना।
Step 3 – Data Transfer to CPU
- Input device से data system bus के माध्यम से CPU तक पहुंचता है।
- CPU के registers या memory में temporarily store किया जाता है।
- Example : “HELLO” stored in CPU registers for further processing।
Step 4 – Processing by CPU
- CPU के ALU (Arithmetic Logic Unit) और Control Unit data पर operations perform करते हैं।
- Example : किसी number को add करना या character को uppercase में बदलना।
Step 5 – Output Operation
- Processed data को Output Buffer में भेजा जाता है।
- Output devices (Monitor, Printer, Speaker) के माध्यम से user तक पहुँचाया जाता है।
- Example : Screen पर “HELLO” दिखाई देना।
Step 6 – Completion & Feedback
- Output देने के बाद system एक completion signal generate करता है।
- CPU और I/O devices ready हो जाते हैं अगले operation के लिए।
- Feedback से errors detect और correct किए जा सकते हैं।
I/O Processing Cycle Flowchart
[Step 1: Input Operation]
↓
[Step 2: Input Processing]
↓
[Step 3: Data Transfer to CPU]
↓
[Step 4: Processing by CPU]
↓
[Step 5: Output Operation]
↓
[Step 6: Completion & Feedback]
↓
[Next Operation]
Types of I/O Processing (I/O Processing के प्रकार)
I/O Processing तीन मुख्य प्रकार के होते हैं –
- Programmed I/O
- Interrupt-Driven I/O
- Direct Memory Access (DMA)
1. Programmed I/O (Programmed Input/Output)
CPU Direct I/O devices को control करता है, और data transfer manage करता है। CPU हर step पर device का status check करता है।
Working :
- CPU I/O device को check करता है, कि वो ready है, या busy।
- CPU data को read या write करता है।
- Data transfer या process complete होने के बाद CPU next instruction execute करता है।
2. Interrupt-Driven I/O
CPU बार-बार device check नहीं करता। Device खुद CPU को interrupt signal भेजता है, जब वो ready होता है।
Working :
- CPU normal process कर रहा होता है।
- Device ready होने पर CPU को interrupt भेजता है।
- CPU interrupt handle करके data transfer करता है।
3. Direct Memory Access (DMA)
CPU को data transfer में involve नहीं होना पड़ता। DMA controller सीधे memory और I/O devices के बीच data transfer करता है।
- High-speed devices के लिए best method है।
Working :
- CPU DMA controller को data transfer की request देता है।
- DMA controller memory और device के बीच data move करता है।
- Transfer complete होने पर DMA CPU को interrupt भेजता है।
Challenges in I/O Processing (I/O प्रोसेसिंग में चुनौतियाँ)
- Speed Mismatch : CPU की processing speed बहुत high होती है, जबकि I/O devices slow होते हैं।
- CPU Overhead : Programmed I/O में CPU को बार-बार device status check करना पड़ता है।
- Data Loss or Errors : High-speed data transfer में buffer overflow या electrical/ mechanical errors data को प्रभावित कर सकते हैं।
- Complex Hardware/Software Design : Interrupt-driven और DMA techniques में hardware और software design complicated हो जाता है।
- Synchronization Issues : CPU, memory और I/O devices के बीच timing mismatch होने पर data corruption या delay हो सकता है।
- Interrupt Overload : Interrupt-driven I/O में devices बार-बार CPU को interrupt भेजते हैं।
