टॉप 40 कंप्यूटर Archiटेक्चर साक्षात्कार प्रश्न और उत्तर (2026)
ब्राइस लियो
कंप्यूटर आर्किटेक्चर इंटरव्यू की तैयारी कर रहे हैं? मूल अवधारणाओं को समझना ज़रूरी है, और इसीलिए... कंप्यूटर Archiव्याख्यान साक्षात्कार विषयों से आपको यह समझने में मदद मिलती है कि मूल्यांकन के दौरान भर्तीकर्ता वास्तव में क्या मूल्यांकन करते हैं।
कंप्यूटर आर्किटेक्चर में भूमिकाएँ करियर के नए आयाम प्रस्तुत करती हैं क्योंकि उद्योग जगत में तकनीकी अनुभव और विशेषज्ञता वाले पेशेवरों की माँग बढ़ती जा रही है। इस क्षेत्र में काम करने के लिए विश्लेषणात्मक कौशल और एक ठोस कौशल-समूह की आवश्यकता होती है, जो नए, अनुभवी और मध्यम-स्तरीय उम्मीदवारों को तकनीकी, बुनियादी और उन्नत ज्ञान को वास्तविक दुनिया की ज़िम्मेदारियों के साथ जोड़ते हुए, प्रमुख प्रश्नों और उत्तरों को हल करने में मदद करता है। अधिक पढ़ें…
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शीर्ष कंप्यूटर Archiटेक्चर साक्षात्कार प्रश्न और उत्तर
1) आप कंप्यूटर को कैसे समझाएंगे? Archiवास्तुकला और इसकी प्रमुख विशेषताएं?
कंप्यूटर Archiआर्किटेक्चर, कंप्यूटर सिस्टम के वैचारिक डिज़ाइन, संरचना और परिचालन व्यवहार को संदर्भित करता है। यह परिभाषित करता है कि हार्डवेयर घटक एक साथ कैसे काम करते हैं, निर्देशों का निष्पादन कैसे होता है, मेमोरी कैसे एक्सेस की जाती है, और प्रदर्शन को कैसे अनुकूलित किया जाता है। इसकी विशेषताओं में प्रदर्शन, मापनीयता, अनुकूलता और ऊर्जा दक्षता शामिल हैं। साक्षात्कारों में, अक्सर इस बात पर ज़ोर दिया जाता है कि आर्किटेक्चर विलंबता, थ्रूपुट और निर्देश जीवनचक्र व्यवहार को कैसे प्रभावित करता है।
मुख्य विशेषताएं:
- निर्देश सेट डिज़ाइन - ऑपकोड, एड्रेसिंग मोड और प्रारूप को परिभाषित करता है।
- माइक्रोआर्किटेक्चर – आंतरिक डेटापथ, पाइपलाइन और निष्पादन इकाइयाँ।
- मेमोरी पदानुक्रम डिज़ाइन - कैश, रैम, भंडारण परस्पर क्रिया।
- I/O संगठन - बस प्रकार, बैंडविड्थ और डिवाइस संचार।
- प्रदर्शन कारक - सीपीआई, घड़ी दर, समानांतरता, और खतरे।
उदाहरण: आरआईएससी आर्किटेक्चर सीपीआई प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए सरल निर्देशों को प्राथमिकता देते हैं, जबकि सीआईएससी सिस्टम पाइपलाइन जटिलता की कीमत पर समृद्ध निर्देश प्रदान करते हैं।
2) कंप्यूटर आर्किटेक्चर के विभिन्न प्रकार क्या हैं, और वे कैसे भिन्न हैं?
कंप्यूटर आर्किटेक्चर को निर्देश रणनीति, प्रसंस्करण क्षमता, मेमोरी शेयरिंग और समानांतरता के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। प्रत्येक प्रकार के अपने विशिष्ट फायदे और नुकसान होते हैं जो मोबाइल उपकरणों, सर्वरों या एम्बेडेड सिस्टम जैसे उपयोग के मामलों पर निर्भर करते हैं।
प्रमुख प्रकार
| Archiबनावट प्रकार | मुख्य गुण | विशिष्ट उपयोग का मामला |
|---|---|---|
| वॉन न्यूमैन | निर्देशों और डेटा के लिए साझा मेमोरी | सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग |
| हावर्ड | अलग निर्देश और डेटा मेमोरी | डीएसपी, माइक्रोकंट्रोलर |
| RISC | सरल निर्देश, निश्चित प्रारूप | एआरएम प्रोसेसर |
| CISC | जटिल निर्देश, परिवर्तनशील प्रारूप | x86 आर्किटेक्चर |
| एसआईएसडी/एमआईएसडी/एमआईएमडी/एसआईएमडी | फ्लिन की वर्गीकरण श्रेणियाँ | समानांतर प्रणालियाँ |
उदाहरण: ARM (RISC-आधारित) मोबाइल उपकरणों के लिए बिजली की खपत को कम करता है, जबकि Intel x86 CISC शक्तिशाली डेस्कटॉप का समर्थन करता है।
3) निर्देश जीवनचक्र क्या है, और इसमें कौन-कौन से चरण शामिल हैं?
निर्देश जीवनचक्र उस चरण-दर-चरण प्रवाह को संदर्भित करता है जिसके माध्यम से प्रत्येक मशीन निर्देश CPU के अंदर से गुजरता है। इस जीवनचक्र को समझने से सूक्ष्म-वास्तुशिल्प व्यवहार, पाइपलाइनिंग और प्रदर्शन संबंधी बाधाओं के बारे में जागरूकता प्रदर्शित होती है।
जीवनचक्र में आमतौर पर निम्नलिखित शामिल हैं:
- लाना - स्मृति से निर्देश पुनः प्राप्त करना।
- समझाना - ऑपकोड और ऑपरेंड की व्याख्या करना।
- निष्पादित करना - ALU या तर्क संचालन करना।
- मेमोरी एक्सेस - यदि आवश्यक हो तो डेटा पढ़ना या लिखना।
- वापस लिखना - परिणामों के साथ रजिस्टरों को अद्यतन करना।
उदाहरण: पाइपलाइन प्रणालियों में, प्रत्येक चरण को अन्य निर्देशों के साथ ओवरलैप किया जाता है, जिससे थ्रूपुट में सुधार होता है, लेकिन डेटा और नियंत्रण संबंधी खतरे उत्पन्न होते हैं।
4) RISC और CISC आर्किटेक्चर में सबसे महत्वपूर्ण अंतर कहां है?
RISC और CISC के बीच मुख्य अंतर निर्देश जटिलता, निष्पादन चक्र और सूक्ष्म-वास्तुशिल्प विकल्पों में निहित है। RISC पूर्वानुमानित प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए कम, एकसमान निर्देशों का उपयोग करता है, जबकि CISC प्रोग्राम की लंबाई कम करने के लिए जटिल बहु-चक्र निर्देशों का उपयोग करता है।
तुलना तालिका
| फ़ैक्टर | RISC | CISC |
|---|---|---|
| निर्देश जटिलता | सरल और एकरूप | जटिल और परिवर्तनशील |
| प्रति निर्देश चक्र | अधिकतर एकल-चक्र | मल्टी चक्र |
| फायदे | पूर्वानुमानशीलता, उच्च थ्रूपुट | संक्षिप्त कार्यक्रम, शक्तिशाली निर्देश |
| नुकसान | बड़ा कोड आकार | उच्च शक्ति, पाइपलाइन कठिन |
| उदाहरण | एआरएम | इंटेल x86 |
आधुनिक वास्तुकला में, संकर डिजाइन दोनों दृष्टिकोणों की विशेषताओं का मिश्रण है।
5) पाइपलाइन खतरा क्या है, इसकी व्याख्या करें तथा इसके विभिन्न प्रकारों की सूची बनाएं।
पाइपलाइन खतरा एक ऐसी स्थिति है जो पाइपलाइन में अगले निर्देश को उसके निर्धारित चक्र में निष्पादित होने से रोकती है। खतरे रुकावट पैदा करते हैं, CPI दक्षता कम करते हैं, और समन्वयन समस्याएँ पैदा करते हैं।
तीन प्राथमिक प्रकारों में शामिल हैं:
- संरचनात्मक खतरे - हार्डवेयर संसाधन संघर्ष (जैसे, साझा मेमोरी)।
- डेटा खतरे - निर्देशों के बीच निर्भरता (RAW, WAR, WAW).
- खतरों पर नियंत्रण - शाखाकरण अनुदेश प्रवाह को बदल देता है।
उदाहरण: RAW (लिखने के बाद पढ़ें) खतरा तब उत्पन्न होता है जब किसी निर्देश को ऐसे मान की आवश्यकता होती है जो पिछले निर्देश ने अभी तक नहीं लिखा है। फ़ॉरवर्डिंग, ब्रांच प्रेडिक्शन और खतरा पहचान इकाइयाँ जैसी तकनीकें इन समस्याओं को कम करती हैं।
6) कैश मेमोरी स्तर क्या हैं और वे महत्वपूर्ण क्यों हैं?
कैश मेमोरी, अक्सर एक्सेस किए जाने वाले डेटा को प्रोसेसर के पास संग्रहीत करके, एक्सेस विलंबता को कम करके, CPU के प्रदर्शन को बेहतर बनाती है। कैश स्तर, गति, आकार और लागत के संतुलन के लिए डिज़ाइन की गई पदानुक्रमित परतों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
कैश स्तर
- L1 कैश - सबसे तेज़ और सबसे छोटा; निर्देश और डेटा कैश में विभाजित।
- L2 कैश - बड़ा लेकिन धीमा; साझा या निजी।
- L3 कैश - सबसे बड़ा और सबसे धीमा; अक्सर कोर में साझा किया जाता है।
लाभों में शामिल हैं: मेमोरी की अड़चनें कम हुईं, औसत मेमोरी एक्सेस समय (AMAT) कम हुआ, और CPI में सुधार हुआ।
उदाहरण: आधुनिक सीपीयू प्रदर्शन आवश्यकताओं के आधार पर समावेशी या अनन्य कैश रणनीतियों का उपयोग करते हैं।
7) कौन से कारक सीपीयू प्रदर्शन को सबसे अधिक प्रभावित करते हैं?
सीपीयू का प्रदर्शन वास्तुशिल्प डिज़ाइन, निर्देश दक्षता, मेमोरी पदानुक्रम और समानांतरता पर निर्भर करता है। कंपनियाँ आईपीसी, सीपीआई, एसपीईसी बेंचमार्क और थ्रूपुट गणना जैसे मेट्रिक्स का उपयोग करके प्रदर्शन का मूल्यांकन करती हैं।
प्रमुख कारकों में शामिल हैं:
- घड़ी की गति - उच्च GHz से रॉ निष्पादन दर में सुधार होता है।
- CPI और निर्देश गणना - कुल निष्पादन समय को प्रभावित करता है।
- पाइपलाइन दक्षता – स्टालों को न्यूनतम करता है।
- कैश व्यवहार - महंगी मेमोरी एक्सेस को कम करता है।
- शाखा भविष्यवाणी गुणवत्ता - नियंत्रण खतरों को कम करता है।
- कोर गणना और समानांतरवाद - बहु-थ्रेडेड प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
उदाहरण: कम क्लॉक स्पीड लेकिन अत्यधिक कुशल पाइपलाइन वाला सीपीयू, तेज लेकिन खराब अनुकूलित आर्किटेक्चर से बेहतर प्रदर्शन कर सकता है।
8) वर्चुअल मेमोरी कैसे काम करती है और इससे क्या लाभ मिलते हैं?
वर्चुअल मेमोरी, एड्रेस ट्रांसलेशन का उपयोग करके भौतिक मेमोरी को अमूर्त करती है जिससे एक विशाल, निरंतर मेमोरी स्पेस का भ्रम पैदा होता है। इस अमूर्तता को पेज टेबल, टीएलबी और एमएमयू जैसे हार्डवेयर सपोर्ट का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है।
लाभ:
- RAM से बड़े प्रोग्राम चलाने में सक्षम बनाता है।
- अलगाव और प्रणाली स्थिरता बढ़ जाती है.
- कुशल मेमोरी साझाकरण की अनुमति देता है.
- प्रोग्रामिंग मॉडल को सरल बनाता है.
उदाहरण: पेजिंग वर्चुअल पेजों को भौतिक फ़्रेमों में मैप करता है। जब डेटा मेमोरी में नहीं होता है, तो पेज फ़ॉल्ट आवश्यक डेटा को डिस्क से RAM में ले जाता है।
9) मल्टीप्रोसेसिंग और मल्टीथ्रेडिंग में क्या अंतर है?
हालाँकि दोनों का उद्देश्य प्रदर्शन को बढ़ाना है, लेकिन समानांतर निष्पादन प्राप्त करने के लिए वे अलग-अलग रणनीतियाँ अपनाते हैं। मल्टीप्रोसेसिंग कई सीपीयू या कोर पर निर्भर करता है, जबकि मल्टीथ्रेडिंग एक प्रक्रिया को हल्के निष्पादन इकाइयों में विभाजित करता है।
तुलना तालिका
| पहलू | बहु | multithreading |
|---|---|---|
| निष्पादन इकाइयाँ | एकाधिक CPU/कोर | एक प्रक्रिया के भीतर कई थ्रेड |
| याद | अलग मेमोरी स्पेस | शेयर्ड मेमोरी |
| फायदे | उच्च विश्वसनीयता, सच्ची समानता | हल्का, कुशल संदर्भ स्विचिंग |
| नुकसान | उच्च हार्डवेयर लागत | दौड़ की स्थिति का जोखिम |
| उदाहरण | मल्टी-कोर ज़ीऑन प्रोसेसर | समवर्ती अनुरोधों को संभालने वाले वेब सर्वर |
वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में, प्रणालियाँ अक्सर दोनों को संयोजित करती हैं।
10) क्या आप निर्देश सेट में प्रयुक्त विभिन्न एड्रेसिंग मोड का वर्णन कर सकते हैं? Archiटेक्चर?
एड्रेसिंग मोड यह निर्दिष्ट करते हैं कि निर्देश निष्पादन के दौरान ऑपरेंड कैसे प्राप्त किए जाते हैं। ये निर्देश डिज़ाइन में बहुमुखी प्रतिभा जोड़ते हैं और प्रोग्राम की संक्षिप्तता, कंपाइलर जटिलता और निष्पादन गति को प्रभावित करते हैं।
सामान्य एड्रेसिंग मोड में शामिल हैं:
- तुरंत - Operaऔर मूल्य सीधे अनुदेश में शामिल है।
- रजिस्टर करें - Operaऔर CPU रजिस्टर में संग्रहीत किया जाता है।
- प्रत्यक्ष - पता फ़ील्ड मेमोरी स्थान की ओर इशारा करता है।
- अप्रत्यक्ष - पता फ़ील्ड अंतिम पता वाले रजिस्टर या मेमोरी की ओर इशारा करता है।
- इंडेक्स किए गए – आधार पता प्लस सूचकांक मूल्य.
- आधार रजिस्टर - गतिशील मेमोरी एक्सेस के लिए उपयोगी।
उदाहरण: अनुक्रमित एड्रेसिंग का व्यापक रूप से सरणियों में उपयोग किया जाता है, जहां सूचकांक ऑफसेट लक्ष्य तत्व को निर्धारित करता है।
11) सीपीयू के मुख्य घटक क्या हैं, और वे कैसे परस्पर क्रिया करते हैं?
एक केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (सीपीयू) कई महत्वपूर्ण घटकों से बनी होती है जो निर्देशों को सहयोगात्मक रूप से निष्पादित करते हैं। इसकी दक्षता नियंत्रण तर्क, अंकगणितीय परिपथों और मेमोरी इंटरफ़ेस के बीच समन्वय पर निर्भर करती है।
ज़रूरी भाग:
- नियंत्रण इकाई (सीयू) - निर्देशों को डिकोड करके निष्पादन प्रवाह का प्रबंधन करता है।
- अंकगणित तर्क इकाई (ALU) - गणितीय और तार्किक संचालन करता है।
- रजिस्टर - उच्च गति अस्थायी भंडारण प्रदान करें।
- कैश - हाल ही के डेटा को संग्रहीत करके विलंबता को कम करता है।
- बस इंटरफ़ेस - सीपीयू और बाह्य उपकरणों के बीच डेटा स्थानांतरित करता है।
उदाहरण: ADD निर्देश के दौरान, CU इसे डिकोड करता है, ALU जोड़ करता है, और परिणाम रजिस्टरों में वापस लिखे जाते हैं - यह सब पाइपलाइन की गहराई के आधार पर कुछ क्लॉक चक्रों के भीतर होता है।
12) हार्डवायर्ड और माइक्रोप्रोग्राम्ड कंट्रोल यूनिट के बीच अंतर स्पष्ट करें।
नियंत्रण इकाई यह निर्धारित करती है कि सीपीयू निर्देशों को कैसे निष्पादित करता है, और इसे निम्न रूप में डिज़ाइन किया जा सकता है कठोर or माइक्रोप्रोग्राम्ड.
| Feature | हार्डवायर्ड नियंत्रण | माइक्रोप्रोग्राम्ड नियंत्रण |
|---|---|---|
| डिज़ाइन | संयोजन तर्क सर्किट का उपयोग करता है | नियंत्रण स्मृति और सूक्ष्म निर्देशों का उपयोग करता है |
| गति | प्रत्यक्ष सिग्नल पथों के कारण तेज़ | धीमा लेकिन अधिक लचीला |
| परिवर्तन | बदलना मुश्किल | फर्मवेयर के माध्यम से संशोधित करना आसान |
| प्रयोग | RISC प्रोसेसर | CISC प्रोसेसर |
उदाहरण: इंटेल x86 परिवार जटिल निर्देशों का समर्थन करने के लिए एक माइक्रोप्रोग्राम्ड नियंत्रण इकाई का उपयोग करता है, जबकि ARM कोर आमतौर पर गति और ऊर्जा दक्षता के लिए हार्डवायर्ड डिजाइन का उपयोग करते हैं।
13) निर्देश-स्तरीय समानांतरता (ILP) प्रदर्शन को कैसे बेहतर बनाती है?
निर्देश-स्तरीय समांतरता एक प्रोसेसर पाइपलाइन के भीतर एक साथ कई निर्देशों को निष्पादित करने में सक्षम बनाती है। यह अवधारणा थ्रूपुट को बढ़ाती है और निष्क्रिय CPU चक्रों को कम करती है।
आईएलपी को सक्षम करने वाली तकनीकें:
- पाइपलाइनिंग – निष्पादन चरणों को ओवरलैप करता है।
- सुपरस्केलर निष्पादन - प्रति घड़ी एकाधिक निर्देश.
- आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन - स्वतंत्र निर्देशों को पहले निष्पादित करता है।
- सट्टा निष्पादन - स्टालों से बचने के लिए भविष्य की शाखाओं की भविष्यवाणी करता है।
उदाहरण: आधुनिक इंटेल और एएमडी प्रोसेसर, ILP का कुशलतापूर्वक उपयोग करने के लिए गतिशील शेड्यूलिंग और रजिस्टर पुनर्नामकरण का उपयोग करके प्रति चक्र 4-6 निर्देशों को निष्पादित करते हैं।
14) कंप्यूटर सिस्टम में मेमोरी के विभिन्न प्रकार क्या हैं?
कंप्यूटर मेमोरी को लागत, क्षमता और पहुंच की गति को संतुलित करने के लिए पदानुक्रमिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है।
मेमोरी के प्रकार
| प्रकार | विशेषताएँ | उदाहरण |
|---|---|---|
| प्राथमिक मेमरी | अस्थिर और तेज़ | RAM, कैश |
| माध्यमिक स्मृति | गैर-वाष्पशील और धीमा | एसएसडी, एचडीडी |
| तृतीयक भंडारण | बैकअप के लिए | ऑप्टिकल डिस्क |
| रजिस्टर | सबसे तेज़, सबसे छोटा | सीपीयू आंतरिक |
| वर्चुअल मेमोरी | तार्किक अमूर्तता | पेजिंग तंत्र |
उदाहरण: सीपीयू द्वारा अक्सर उपयोग किया जाने वाला डेटा कैश में रहता है, जबकि पुराना डेटा दीर्घकालिक उपयोग के लिए एसएसडी पर रहता है।
15) पाइपलाइनिंग की अवधारणा क्या है, और इसके फायदे और नुकसान क्या हैं?
पाइपलाइनिंग निर्देश निष्पादन को कई चरणों में विभाजित करती है ताकि कई निर्देशों को एक साथ संसाधित किया जा सके।
फायदे
- उच्चतर थ्रूपुट
- CPU संसाधनों का कुशल उपयोग
- बेहतर निर्देश निष्पादन दर
नुकसान
- पाइपलाइन खतरे (डेटा, नियंत्रण, संरचनात्मक)
- खतरे का पता लगाने और अग्रेषित करने में जटिलता
- शाखा-भारी कोड के साथ घटता प्रतिफल
उदाहरण: 5-चरणीय पाइपलाइन (फ़ेच, डिकोड, एक्ज़ीक्यूट, मेमोरी, राइट-बैक) पाइपलाइन भरने के बाद प्रति क्लॉक लगभग एक निर्देश की अनुमति देती है, जिससे CPI में नाटकीय रूप से सुधार होता है।
16) प्राथमिक और द्वितीयक भंडारण के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?
प्राथमिक भंडारण सक्रिय डेटा के लिए तीव्र, अस्थिर पहुंच प्रदान करता है, जबकि द्वितीयक भंडारण दीर्घकालिक अवधारण प्रदान करता है।
| Feature | प्राथमिक भंडारण | सहायक कोष |
|---|---|---|
| अस्थिरता | परिवर्तनशील | गैर वाष्पशील |
| गति | बहुत ऊँचा | मध्यम |
| उदाहरण | RAM, कैश | एचडीडी, एसएसडी |
| उद्देश्य | अस्थायी डेटा प्रबंधन | स्थायी भंडारण |
| प्रति बिट लागत | हाई | निम्न |
उदाहरण: जब कोई प्रोग्राम निष्पादित होता है, तो उसका कोड त्वरित पहुंच के लिए द्वितीयक भंडारण (SSD) से प्राथमिक मेमोरी (RAM) में लोड किया जाता है।
17) इंटरप्ट कैसे काम करता है और इसके विभिन्न प्रकार क्या हैं?
इंटरप्ट एक संकेत है जो तत्काल ध्यान देने योग्य किसी घटना को संभालने के लिए CPU निष्पादन को अस्थायी रूप से रोक देता है। इंटरप्ट की सेवा के बाद, सामान्य निष्पादन फिर से शुरू हो जाता है।
व्यवधान के प्रकार:
- हार्डवेयर व्यवधान - I/O डिवाइस द्वारा ट्रिगर किया गया.
- सॉफ्टवेयर में बाधा - प्रोग्राम या सिस्टम कॉल द्वारा आरंभ किया गया।
- मास्केबल इंटरप्ट्स - नजरअंदाज किया जा सकता है.
- गैर-मास्केबल इंटरप्ट्स - तुरंत सर्विसिंग करानी होगी।
उदाहरण: कीबोर्ड इनपुट एक हार्डवेयर इंटरप्ट उत्पन्न करता है, जो मुख्य कार्य को पुनः शुरू करने से पहले कुंजी को संसाधित करने के लिए एक इंटरप्ट हैंडलर को आमंत्रित करता है।
18) माइक्रोप्रोग्रामिंग के फायदे और नुकसान क्या हैं?
माइक्रोप्रोग्रामिंग, संग्रहीत सूक्ष्म निर्देशों के माध्यम से सीपीयू के भीतर नियंत्रण संकेत उत्पन्न करने की एक लचीली विधि प्रदान करता है।
फायदे
- आसान संशोधन और डिबगिंग
- जटिल निर्देश कार्यान्वयन को सरल बनाता है
- विभिन्न मॉडलों में अनुकूलता बढ़ाता है
नुकसान
- हार्डवेयर्ड नियंत्रण की तुलना में धीमा निष्पादन
- अतिरिक्त नियंत्रण मेमोरी की आवश्यकता है
- माइक्रोकोड जटिलता बढ़ाता है
उदाहरण: IBM सिस्टम/360 श्रृंखला ने विभिन्न अनुदेश सेटों का अनुकरण करने के लिए माइक्रोप्रोग्रामिंग का उपयोग किया, जिससे मॉडल संगतता संभव हुई।
19) बसें सीपीयू, मेमोरी और आई/ओ डिवाइसों के बीच संचार को कैसे सुगम बनाती हैं?
बसें साझा संचार मार्ग हैं जो कंप्यूटर घटकों के बीच डेटा, पते और नियंत्रण संकेतों को स्थानांतरित करते हैं।
बसों के मुख्य प्रकार
| बस प्रकार | समारोह |
|---|---|
| डेटा बस | घटकों के बीच डेटा ले जाता है |
| पता बस | मेमोरी या I/O स्थान निर्दिष्ट करता है |
| नियंत्रण बस | सिंक्रनाइज़ेशन और सिग्नल प्रबंधित करता है |
उदाहरण: एक 64-बिट डेटा बस प्रति चक्र 64 बिट डेटा संचारित कर सकती है, जो समग्र सिस्टम बैंडविड्थ पर सीधा प्रभाव डालती है।
20) कंप्यूटर सिस्टम में I/O प्रोसेसर की क्या भूमिका है?
I/O प्रोसेसर (IOP) CPU से स्वतंत्र रूप से परिधीय परिचालनों को संभालते हैं, तथा डेटा-गहन कार्यों को ऑफलोड करके सिस्टम थ्रूपुट को बढ़ाते हैं।
प्रमुख भूमिकाओं:
- डिस्क, प्रिंटर और नेटवर्क के साथ संचार प्रबंधित करें।
- I/O कार्यों में CPU की भागीदारी कम करें।
- DMA (डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस) का उपयोग करके अतुल्यकालिक स्थानान्तरण का समर्थन करें।
उदाहरण: मेनफ्रेम प्रणालियों में, समर्पित IOPs बड़े पैमाने पर I/O कतारों को संभालते हैं, जबकि CPU कम्प्यूटेशनल कार्यों पर ध्यान केंद्रित करता है, जिससे कुशल समानांतरता प्राप्त होती है।
21) आप मूल प्रदर्शन समीकरण का उपयोग करके सीपीयू प्रदर्शन की गणना कैसे करते हैं?
सीपीयू प्रदर्शन को अक्सर निम्न सूत्र का उपयोग करके मापा जाता है:
सीपीयू समय=निर्देश गणना×सीपीआई×घड़ी चक्र समय\text{सीपीयू समय} = \text{निर्देश गणना} \times \text{सीपीआई} \times \text{घड़ी चक्र समय}सीपीयू समय=निर्देश गणना×सीपीआई×घड़ी चक्र समय
या समकक्ष,
सीपीयू समय=निर्देश गणना×सीपीआईघड़ी दर\text{सीपीयू समय} = \frac{\text{निर्देश गणना} \times \text{सीपीआई}}{\text{घड़ी दर}}सीपीयू समय=घड़ी दरनिर्देश गणना×सीपीआई
कहाँ:
- निर्देश गणना (IC) कुल निष्पादित निर्देशों का प्रतिनिधित्व करता है.
- सीपीआई (प्रति निर्देश चक्र) प्रति निर्देश लिया गया औसत चक्र है।
- घड़ी चक्र समय घड़ी की गति का व्युत्क्रम है।
उदाहरण: 2 CPI और 2 GHz क्लॉक के साथ 1 बिलियन निर्देशों को निष्पादित करने वाले CPU का CPU समय (1×10⁹ × 2) / (2×10⁹) = 1 सेकंड होता है।
पाइपलाइनिंग और कैशिंग जैसे अनुकूलन का उद्देश्य बेहतर थ्रूपुट के लिए CPI को न्यूनतम करना है।
22) कैश कोहेरेन्सी क्या है, और यह मल्टीप्रोसेसर सिस्टम में महत्वपूर्ण क्यों है?
कैश सुसंगतता एक ही मेमोरी लोकेशन की प्रतियों को संग्रहीत करने वाले कई कैशों के बीच एकरूपता सुनिश्चित करती है। मल्टी-कोर सिस्टम में, यदि एक कोर किसी चर को अद्यतन करता है, तो तार्किक शुद्धता बनाए रखने के लिए अन्य सभी को अद्यतन मान देखना होगा।
सामान्य कैश सुसंगतता प्रोटोकॉल
| प्रोटोकॉल | तंत्र | उदाहरण |
|---|---|---|
| मेसी | संशोधित, अनन्य, साझा, अमान्य स्थितियाँ | इंटेल x86 सिस्टम |
| मोसी | बेहतर साझाकरण के लिए “स्वामित्व” स्थिति जोड़ता है | AMD प्रोसेसर |
| एमएसआई | अनन्य स्वामित्व के बिना सरलीकृत संस्करण | बुनियादी एसएमपी |
उदाहरण: सुसंगतता के बिना, दो कोर पुराने डेटा के आधार पर गणना कर सकते हैं, जिससे गलत प्रोग्राम व्यवहार हो सकता है - विशेष रूप से साझा-मेमोरी मल्टीप्रोसेसिंग में।
23) पाइपलाइनिंग खतरों के विभिन्न प्रकार और उनके समाधान क्या हैं?
पाइपलाइन के खतरे निर्देशों को लगातार चक्रों में क्रियान्वित होने से रोकते हैं। इन्हें टकराव की प्रकृति के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
| प्रकार | विवरण | सामान्य समाधान |
|---|---|---|
| डेटा खतरा | निर्देशों के बीच निर्भरता | अग्रेषण, स्टाल सम्मिलन |
| नियंत्रण खतरा | शाखा या कूद अनुक्रम को बाधित करता है | शाखा पूर्वानुमान, विलंबित शाखाकरण |
| संरचनात्मक खतरा | हार्डवेयर संसाधन विवाद | पाइपलाइन दोहराव या संसाधन शेड्यूलिंग |
उदाहरण: लोड-उपयोग डेटा खतरे में, बाद के पाइपलाइन चरणों से डेटा अग्रेषित करने से एक या अधिक रुकावटें समाप्त हो सकती हैं, जिससे दक्षता में सुधार हो सकता है।
24) सुपरस्केलर की व्याख्या करें Archiतकनीक और इसके लाभ.
सुपरस्केलर आर्किटेक्चर एक प्रोसेसर को प्रति क्लॉक चक्र में कई निर्देश जारी करने और निष्पादित करने की अनुमति देता है। यह कई निष्पादन इकाइयों, निर्देश प्राप्ति और डिकोड पाइपलाइनों, और गतिशील शेड्यूलिंग पर निर्भर करता है।
लाभ:
- अनुदेश प्रवाह में वृद्धि.
- निर्देश-स्तर समानांतरता (आईएलपी) का बेहतर उपयोग।
- निष्क्रिय CPU संसाधनों में कमी.
उदाहरण: इंटेल कोर प्रोसेसर समानांतर ALU और FPU का उपयोग करके प्रति घड़ी 4 माइक्रो-ऑपरेशन तक जारी कर सकते हैं।
हालाँकि, सुपरस्केलर निष्पादन में रुकावटों से बचने के लिए परिष्कृत शाखा पूर्वानुमान और रजिस्टर का नाम बदलने की आवश्यकता होती है।
25) SIMD, MIMD और MISD आर्किटेक्चर के बीच क्या अंतर है?
ये विभिन्न प्रकार की समानताओं को दर्शाते हैं जिन्हें वर्गीकृत किया गया है फ्लिन का वर्गीकरण.
| Archiटेक्चर | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| एसआईएसडी | एकल निर्देश, एकल डेटा | पारंपरिक सीपीयू |
| सिमड | एकल निर्देश, एकाधिक डेटा | GPU, वेक्टर प्रोसेसर |
| एमआईएमडी | एकाधिक निर्देश, एकाधिक डेटा | मल्टीकोर सीपीयू |
| मिस्ड | एकाधिक निर्देश, एकल डेटा | दोष-सहिष्णु प्रणालियाँ |
उदाहरण: GPUs एक साथ पिक्सेल प्रसंस्करण के लिए SIMD का लाभ उठाते हैं, जबकि मल्टीकोर सिस्टम (MIMD) स्वतंत्र थ्रेड्स को एक साथ निष्पादित करते हैं।
26) शाखा पूर्वानुमान आधुनिक सीपीयू में प्रदर्शन को कैसे बेहतर बनाता है?
शाखा पूर्वानुमान, सशर्त शाखाओं के समाधान से पहले उनके परिणाम का अनुमान लगाकर नियंत्रण खतरों को कम करता है।
पूर्वानुमानकर्ता सटीकता बढ़ाने और पाइपलाइन स्टॉल को न्यूनतम करने के लिए ऐतिहासिक डेटा का उपयोग कर सकते हैं।
शाखा भविष्यवक्ता के प्रकार:
- स्थैतिक भविष्यवाणी - निर्देश प्रकार के आधार पर (उदाहरण के लिए, पिछड़ी शाखाओं को लिया गया माना जाता है)।
- गतिशील भविष्यवाणी - संतृप्त काउंटरों का उपयोग करके निष्पादन इतिहास से सीखता है।
- हाइब्रिड भविष्यवाणी - कई रणनीतियों को जोड़ती है।
उदाहरण: एक गहरी पाइपलाइन में 95% सटीक शाखा भविष्यवक्ता सैकड़ों चक्रों को बचा सकता है जो अन्यथा शाखा गलत भविष्यवाणियों के कारण नष्ट हो जाते।
27) मल्टीकोर प्रोसेसर के प्रमुख फायदे और नुकसान क्या हैं?
| पहलू | फायदे | नुकसान |
|---|---|---|
| प्रदर्शन | समानांतर प्रसंस्करण से थ्रूपुट में सुधार होता है | खराब स्केलिंग के साथ घटते प्रतिफल |
| पावर दक्षता | प्रति कार्य कम शक्ति | जटिल तापीय प्रबंधन |
| लागत | प्रति सिलिकॉन अधिक गणना | निर्माण के लिए महंगा |
| सॉफ्टवेयर | समानांतर अनुप्रयोगों को सक्षम करता है | जटिल थ्रेडिंग मॉडल की आवश्यकता होती है |
उदाहरण: यदि सॉफ्टवेयर इसका समर्थन करता है तो 8-कोर वाला सीपीयू एक साथ 8 कार्य कर सकता है, लेकिन थ्रेड सिंक्रोनाइजेशन ओवरहेड वास्तविक दुनिया के लाभ को कम कर सकता है।
28) डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस (डीएमए) सिस्टम दक्षता में कैसे सुधार करता है?
डीएमए बाह्य उपकरणों को सीपीयू की भागीदारी के बिना सीधे मुख्य मेमोरी में और उससे डेटा स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। यह तंत्र डेटा स्थानांतरण के दौरान सीपीयू को अन्य संचालन करने के लिए स्वतंत्र करता है।
लाभ:
- तेज़ I/O डेटा संचलन.
- सीपीयू ओवरहेड कम हो गया।
- समवर्ती CPU और I/O निष्पादन का समर्थन करता है।
उदाहरण: जब किसी डिस्क से कोई फ़ाइल पढ़ी जाती है, तो DMA नियंत्रक डेटा को RAM में ले जाता है, जबकि CPU अन्य निर्देशों का प्रसंस्करण जारी रखता है, जिससे थ्रूपुट में सुधार होता है।
29) अनुदेश प्रारूप डिजाइन को कौन से कारक प्रभावित करते हैं?
निर्देश प्रारूप डिजाइन यह निर्धारित करता है कि मशीन निर्देश के भीतर ऑपोड, ऑपरेंड और एड्रेसिंग मोड को कैसे दर्शाया जाता है।
प्रमुख घटक:
- निर्देश सेट जटिलता – आरआईएससी बनाम सीआईएससी.
- मेमोरी संगठन - शब्द या बाइट-पता योग्य.
- प्रोसेसर गति - छोटे प्रारूप डिकोडिंग गति में सुधार करते हैं।
- लचीलापन बनाम कॉम्पैक्टनेस - एकाधिक एड्रेसिंग मोड को संतुलित करना।
उदाहरण: RISC आर्किटेक्चर तीव्र डिकोडिंग के लिए निश्चित-लंबाई वाले 32-बिट निर्देशों का पक्षधर है, जबकि CISC कोड घनत्व बढ़ाने के लिए परिवर्तनीय लंबाई का उपयोग करता है।
30) कंप्यूटर आर्किटेक्चर डिजाइन में भविष्य के रुझान क्या हैं?
उभरते आर्किटेक्चर पर ध्यान केंद्रित ऊर्जा दक्षता, विशेषज्ञता और समानांतर मापनीयता एआई और डेटा-गहन कार्यभार को पूरा करने के लिए।
प्रमुख रुझान:
- विषम कंप्यूटिंग - सीपीयू, जीपीयू, टीपीयू का एकीकरण।
- चिपलेट-आधारित डिज़ाइन - मापनीयता के लिए मॉड्यूलर डाई आर्किटेक्चर।
- क्वांटम और न्यूरोमॉर्फिक प्रसंस्करण – गैर-पारंपरिक प्रतिमान.
- RISC-V को अपनाना – नवाचार के लिए ओपन-सोर्स आर्किटेक्चर।
- इन-मेमोरी और नियर-डेटा कंप्यूटिंग – डेटा स्थानांतरण लागत में कमी।
उदाहरण: एप्पल की एम-सीरीज चिप्स सीपीयू, जीपीयू और न्यूरल इंजन को एक ही डाई पर संयोजित करती हैं, तथा सख्त आर्किटेक्चरल एकीकरण के माध्यम से प्रति वाट प्रदर्शन को अनुकूलित करती हैं।
31) सट्टा निष्पादन कैसे काम करता है, और इसके सुरक्षा निहितार्थ क्या हैं (स्पेक्टर, मेल्टडाउन)?
सट्टा निष्पादन एक ऐसी तकनीक है जिसमें एक प्रोसेसर सशर्त शाखाओं के परिणाम की भविष्यवाणी करता है और पाइपलाइन में रुकावटों को रोकने के लिए बाद के निर्देशों को समय से पहले निष्पादित करता है। यदि भविष्यवाणी सही है, तो प्रदर्शन में सुधार होता है; यदि नहीं, तो सट्टा परिणामों को त्याग दिया जाता है और सही पथ निष्पादित किया जाता है।
हालांकि, स्पेक्ट्रे और मेल्टडाउन कमजोरियां सट्टा निष्पादन के दुष्प्रभावों का फायदा उठाते हैं। ये हमले संरक्षित मेमोरी सामग्री का अनुमान लगाने के लिए कैश व्यवहार में समय के अंतर का उपयोग करते हैं।
- काली छाया अनधिकृत मेमोरी तक पहुंचने के लिए शाखा पूर्वानुमानकर्ताओं में हेरफेर करता है।
- मंदी सट्टा विशेषाधिकार वृद्धि के माध्यम से स्मृति अलगाव को बायपास करता है।
शमन: हार्डवेयर-स्तरीय पैच, शाखा पूर्वानुमान फ्लशिंग और सट्टा अवरोध निर्देशों का उपयोग करें जैसे LFENCE.
32) टेम्पोरल और स्थानिक लोकेलिटी के बीच अंतर को उदाहरण सहित समझाइए।
संदर्भ की स्थानीयता यह बताती है कि प्रोग्राम किस प्रकार पूर्वानुमानित पैटर्न में डेटा तक पहुंचते हैं, जिसका कैश फायदा उठाता है।
| प्रकार | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| अस्थायी इलाका | हाल ही में एक्सेस किए गए डेटा का पुन: उपयोग करना | लूप काउंटर का बार-बार उपयोग किया गया |
| स्थानिक इलाका | आसन्न मेमोरी स्थानों तक पहुँचना | अनुक्रमिक सरणी ट्रैवर्सल |
उदाहरण: एक सरणी के माध्यम से पुनरावृति करते हुए, पढ़ना A[i] पता चलता है स्थानिक स्थानीयता (चूँकि मेमोरी पते सन्निहित होते हैं), चर को बार-बार एक्सेस करते समय sum पता चलता है अस्थायी स्थान.
आधुनिक कैश डिजाइन दोनों गुणों पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, तथा कैश मिस को न्यूनतम करने के लिए आसन्न ब्लॉकों को प्रीफ़ेच करते हैं।
33) वर्णन करें कि आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन सुपरस्केलर प्रोसेसिंग से किस प्रकार भिन्न है।
जबकि सुपरस्केल प्रोसेसर प्रति चक्र कई निर्देश जारी करते हैं, आउट-ऑफ-ऑर्डर (OoO) डेटा निर्भरता के कारण पाइपलाइन स्टॉल से बचने के लिए निर्देशों को गतिशील रूप से पुनःक्रमित करके निष्पादन आगे बढ़ता है।
| Feature | सुपरस्केल | आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन |
|---|---|---|
| लक्ष्य | समानांतर निष्पादन | विलंबता छिपाना |
| निर्धारण | स्थैतिक (क्रम में जारी) | गतिशील (हार्डवेयर-आधारित) |
| निर्भरता प्रबंधन | सीमित | पुनःक्रमित बफ़र्स और आरक्षण स्टेशनों का उपयोग करता है |
उदाहरण: यदि कोई अंकगणितीय निर्देश डेटा की प्रतीक्षा करता है, तो OoO अनुसूचक रुकने के बजाय स्वतंत्र निर्देशों को निष्पादित करने की अनुमति देता है, जिससे CPU उपयोग में नाटकीय रूप से सुधार होता है।
34) रजिस्टर पुनर्नामकरण क्या है, और यह झूठी निर्भरताओं को कैसे समाप्त करता है?
रजिस्टर का नाम बदलने से हटा दिया जाता है गलत डेटा निर्भरताएँ (WAW और WAR) जो तब होता है जब एकाधिक निर्देश एक ही आर्किटेक्चरल रजिस्टर का उपयोग करते हैं।
प्रोसेसर इन तार्किक रजिस्टरों को मैप करता है भौतिक रजिस्टर एक का उपयोग रजिस्टर उपनाम तालिका (RAT), यह सुनिश्चित करना कि स्वतंत्र अनुदेश धाराएं एक साथ आगे बढ़ सकें।
उदाहरण: यदि दो निर्देश क्रमिक रूप से R1 पर लिखे जाते हैं, तो पुनर्नामकरण से अधिलेखन या प्रतीक्षा से बचने के लिए अलग-अलग भौतिक रजिस्टर (P5, P6) निर्दिष्ट किए जाते हैं।
यह सक्षम करता है समानता सुपरस्केलर और आउट-ऑफ-ऑर्डर आर्किटेक्चर में सही प्रोग्राम सिमेंटिक्स को संरक्षित करते हुए।
35) स्थैतिक और गतिशील निर्देश शेड्यूलिंग की तुलना करें।
निर्देश निर्धारण, रुकावटों को कम करने और पाइपलाइन दक्षता में सुधार करने के लिए निष्पादन के क्रम को निर्धारित करता है।
| प्रकार | द्वारा संचालित | तकनीक | लचीलापन |
|---|---|---|---|
| स्थैतिक शेड्यूलिंग | संकलक | लूप अनरोलिंग, निर्देश पुनर्व्यवस्था | रनटाइम पर सीमित |
| गतिशील शेड्यूलिंग | हार्डवेयर | टॉमसुलो का एल्गोरिदम, स्कोरबोर्डिंग | रनटाइम स्थितियों के अनुकूल |
उदाहरण: स्थैतिक शेड्यूलिंग निष्पादन से पहले निर्देश क्रम की पूर्व-योजना बना सकती है, जबकि टॉमसुलो का एल्गोरिदम उपलब्ध संसाधनों और डेटा तत्परता के आधार पर निर्देशों को गतिशील रूप से पुनःक्रमित करता है - अप्रत्याशित कार्यभार में ILP में सुधार करता है।
36) नॉन-यूनिफ़ॉर्म मेमोरी एक्सेस (NUMA) सिस्टम स्केलेबिलिटी में कैसे सुधार करते हैं?
NUMA आर्किटेक्चर मेमोरी को ज़ोन में विभाजित करता है, जिनमें से प्रत्येक ज़ोन विशिष्ट CPU के भौतिक रूप से करीब होता है, जिससे स्थानीय मेमोरी संचालन के लिए एक्सेस गति में सुधार होता है।
जबकि सभी प्रोसेसर सभी मेमोरी तक पहुंच सकते हैं, स्थानीय पहुँच से तेज हैं दूरस्थ वाले.
लाभ:
- मल्टी-सॉकेट सिस्टम के लिए बेहतर स्केलेबिलिटी।
- यूनिफ़ॉर्म मेमोरी एक्सेस (UMA) की तुलना में कम विवाद।
- समानांतर डेटा स्थानीयता अनुकूलन सक्षम करता है.
उदाहरण: 4-सॉकेट सर्वर में, प्रत्येक CPU का अपना स्थानीय मेमोरी बैंक होता है। NUMA के लिए अनुकूलित अनुप्रयोग थ्रेड्स और उनके मेमोरी आवंटन को उसी CPU नोड पर स्थानीय रखते हैं, जिससे विलंबता में उल्लेखनीय कमी आती है।
37) बताएं कि हाइपर-थ्रेडिंग तकनीक प्रदर्शन को कैसे बढ़ाती है।
हाइपर-थ्रेडिंग (HT), इंटेल का कार्यान्वयन एक साथ मल्टीथ्रेडिंग (SMT), एक एकल भौतिक कोर को आर्किटेक्चरल स्टेट्स (रजिस्टर) की प्रतिलिपि बनाकर, लेकिन निष्पादन इकाइयों को साझा करके, एक साथ कई थ्रेड्स को निष्पादित करने की अनुमति देता है।
लाभ:
- बेहतर CPU उपयोग.
- थ्रेड इंटरलीविंग के कारण पाइपलाइन स्टॉल्स में कमी आई।
- बहुथ्रेडेड अनुप्रयोगों के लिए बेहतर थ्रूपुट.
उदाहरण: एचटी के साथ एक 4-कोर सीपीयू, ओएस के लिए 8 तार्किक प्रोसेसर के रूप में दिखाई देता है, जो एक साथ कई थ्रेड्स के निष्पादन की अनुमति देता है, जो विशेष रूप से वेब सर्वर और डेटाबेस संचालन जैसे कार्यभार में फायदेमंद है।
हालाँकि, HT प्रदर्शन को दोगुना नहीं करता है - आमतौर पर पेशकश करता है 20–30% लाभ, कार्यभार समानता पर निर्भर करता है।
38) समानांतर मेमोरी सिस्टम के प्रकार और लाभ क्या हैं?
समानांतर मेमोरी प्रणालियां एकाधिक मेमोरी मॉड्यूलों के बीच एक साथ डेटा स्थानांतरण की अनुमति देती हैं, जिससे बैंडविड्थ और एक्सेस स्पीड में सुधार होता है।
| प्रकार | विवरण | उदाहरण |
|---|---|---|
| इंटरलीव्ड मेमोरी | समानांतर पहुंच के लिए मेमोरी को बैंकों में विभाजित किया गया | मल्टी-चैनल DDR सिस्टम |
| शेयर्ड मेमोरी | एकाधिक प्रोसेसर एक ही मेमोरी स्पेस साझा करते हैं | एसएमपी सिस्टम |
| वितरित स्मृति | प्रत्येक प्रोसेसर में स्थानीय मेमोरी होती है | Clusterएस, NUMA |
| हाइब्रिड मेमोरी | साझा + वितरित को जोड़ता है | बड़े पैमाने पर एचपीसी सिस्टम |
लाभ:
- बढ़ा हुआ थ्रूपुट
- समानांतर प्रसंस्करण में बाधाओं में कमी
- बेहतर मापनीयता
उदाहरण: मल्टी-चैनल DDR5 प्रणालियों में, इंटरलीविंग मेमोरी एड्रेस को चैनलों में वितरित करता है, जिससे उच्च प्रभावी बैंडविड्थ संभव होती है।
39) पावर-अवेयर आर्किटेक्चर थर्मल थ्रॉटलिंग और क्लॉक गेटिंग का प्रबंधन कैसे करते हैं?
आधुनिक CPUs में गतिशील शक्ति प्रबंधन प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता को संतुलित करने के लिए।
तकनीक:
- घड़ी गेटिंग: स्विचिंग पावर को कम करने के लिए निष्क्रिय सर्किट में घड़ी को निष्क्रिय करता है।
- गतिशील वोल्टेज और आवृत्ति स्केलिंग (डीवीएफएस): कार्यभार के आधार पर वोल्टेज और घड़ी की गति को समायोजित करता है।
- थर्मल थ्रॉटलिंग: तापमान सीमा तक पहुंचने पर स्वचालित रूप से आवृत्ति कम हो जाती है।
उदाहरण: इंटेल का टर्बो बूस्ट तापीय और विद्युत बाधाओं के तहत सक्रिय कोर के लिए क्लॉक आवृत्ति को गतिशील रूप से बढ़ाता है, जबकि एएमडी का प्रिसिजन बूस्ट प्रति-कोर अनुकूली स्केलिंग लागू करता है।
ये तकनीकें बैटरी जीवन को बढ़ाती हैं और पोर्टेबल उपकरणों को अधिक गर्म होने से बचाती हैं।
40) पाइपलाइन डिजाइन में थ्रूपुट और विलंबता के बीच व्यापार-नापसंद पर चर्चा करें।
थ्रूपुट मापता है कि प्रति इकाई समय में कितने निर्देश पूरे होते हैं, जबकि विलंबता एक निर्देश को पूरा करने में लगने वाले समय को दर्शाती है। आम तौर पर पाइपलाइन चरणों में वृद्धि थ्रूपुट में सुधार करता है लेकिन विलंबता बढ़ाता है प्रति निर्देश.
| अदला - बदली | विवरण |
|---|---|
| अधिक चरण | उच्चतर थ्रूपुट, लेकिन अधिक जोखिम प्रबंधन |
| कम चरण | कम विलंबता, कम समानांतरता |
| शाखा-भारी कार्यभार | गलत भविष्यवाणी के लिए अधिक दंड भुगतना पड़ सकता है |
उदाहरण: एक गहन पाइपलाइन वाला 20-चरणीय CPU उच्च थ्रूपुट प्राप्त करता है, लेकिन भारी शाखा दंड लगाता है। इसके विपरीत, एक सरल 5-चरणीय RISC पाइपलाइन में विलंबता कम होती है और खतरे से निपटना आसान होता है।
इसलिए, पाइपलाइन की गहराई दक्षता, जटिलता और कार्यभार के प्रकार के बीच एक डिज़ाइन संतुलन है।
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1) क्या आप RISC और CISC आर्किटेक्चर के बीच अंतर समझा सकते हैं?
उम्मीदवार से अपेक्षित: निर्देश सेट डिजाइन दर्शन की समझ और पाइपलाइन दक्षता, प्रदर्शन और हार्डवेयर जटिलता के लिए निहितार्थ।
उदाहरण उत्तर: "RISC आर्किटेक्चर एक छोटे और अधिक अनुकूलित निर्देश सेट का उपयोग करते हैं जो तेज़ निष्पादन और आसान पाइपलाइनिंग को बढ़ावा देता है। CISC आर्किटेक्चर में अधिक जटिल निर्देश शामिल होते हैं जो बहु-चरणीय संचालन निष्पादित कर सकते हैं, जिससे कोड का आकार कम हो सकता है लेकिन हार्डवेयर जटिलता बढ़ सकती है। दोनों के बीच चुनाव डिज़ाइन प्राथमिकताओं जैसे कि शक्ति दक्षता, प्रदर्शन, या सिलिकॉन क्षेत्र पर निर्भर करता है।"
2) कैश स्तर (L1, L2, L3) CPU प्रदर्शन को कैसे बेहतर बनाते हैं?
उम्मीदवार से अपेक्षित: स्मृति पदानुक्रम और विलंबता न्यूनीकरण रणनीतियों की स्पष्ट समझ।
उदाहरण उत्तर: "कैश स्तर सीपीयू और मुख्य मेमोरी के बीच प्रदर्शन के अंतर को कम करते हैं। L1 कैश सबसे छोटा और सबसे तेज़ होता है, जो सीपीयू कोर के सबसे करीब स्थित होता है। L2 एक बड़ा लेकिन थोड़ा धीमा बफर प्रदान करता है, जबकि L3 सभी कोर के लिए साझा क्षमता प्रदान करता है। यह पदानुक्रम सुनिश्चित करता है कि बार-बार एक्सेस किया जाने वाला डेटा प्रोसेसर के जितना संभव हो सके उतना करीब रहे, जिससे विलंबता कम हो और थ्रूपुट में सुधार हो।"
3) ऐसी स्थिति का वर्णन करें जहां आपने हार्डवेयर बाधाओं का विश्लेषण करके सिस्टम प्रदर्शन को अनुकूलित किया।
उम्मीदवार से अपेक्षित: वास्तुशिल्प ज्ञान का उपयोग करके हार्डवेयर बाधाओं का निदान और समाधान करने की क्षमता।
उदाहरण उत्तर (आवश्यक वाक्यांश 1 का उपयोग करता है): "अपनी पिछली भूमिका में, मैंने एक एम्बेडेड सिस्टम के प्रदर्शन लॉग का विश्लेषण किया था जो अत्यधिक मेमोरी स्टॉल से ग्रस्त था। मैंने खराब कैश उपयोग को मुख्य बाधा के रूप में पहचाना। मेमोरी एक्सेस पैटर्न को पुनर्गठित करके और स्थानिक स्थानीयता में सुधार करके, निष्पादन समय में उल्लेखनीय कमी आई।"
4) पाइपलाइनिंग क्या है, और आधुनिक सीपीयू डिजाइन में यह क्यों महत्वपूर्ण है?
उम्मीदवार से अपेक्षित: अनुदेश-स्तरीय समानता की समझ।
उदाहरण उत्तर: "पाइपलाइनिंग निर्देश निष्पादन को कई चरणों में विभाजित करती है, जिससे कई निर्देशों को एक साथ संसाधित किया जा सकता है। इससे क्लॉक स्पीड बढ़ाए बिना थ्रूपुट बढ़ जाता है। यह आधुनिक सीपीयू में उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए आवश्यक है।"
5) मुझे उस समय के बारे में बताइए जब आपको किसी गैर-तकनीकी हितधारक को जटिल वास्तुकला अवधारणा समझानी पड़ी हो।
उम्मीदवार से अपेक्षित: संचार कौशल और तकनीकी अवधारणाओं को सरल बनाने की क्षमता।
उदाहरण उत्तर (आवश्यक वाक्यांश 2 का उपयोग करता है): "पिछले पद पर, मैंने एक परियोजना प्रबंधक को गलत मार्ग पूर्वानुमानों वाली यातायात प्रणाली के उदाहरण का उपयोग करके शाखा पूर्वानुमान विफलताओं के प्रभाव को समझाया था। इससे प्रबंधक को यह समझने में मदद मिली कि अतिरिक्त अनुकूलन कार्य क्यों आवश्यक था और सुधारों को प्राथमिकता देने में सहायता मिली।"
6) आप ऐसी स्थिति को कैसे संभालेंगे जहां सीपीयू को बार-बार पाइपलाइन खतरों का सामना करना पड़ता है?
उम्मीदवार से अपेक्षित: खतरे का पता लगाने, अग्रेषण, स्टॉल चक्र और डिजाइन ट्रेड-ऑफ का ज्ञान।
उदाहरण उत्तर: "मैं सबसे पहले यह पहचान करूँगा कि खतरे डेटा, नियंत्रण या संरचनात्मक संघर्षों से उत्पन्न होते हैं। डेटा खतरों के लिए, मैं अग्रेषण पथों का मूल्यांकन करूँगा या निर्भरता श्रृंखलाओं को कम करने के लिए निर्देशों को पुनर्व्यवस्थित करूँगा। नियंत्रण खतरों के लिए, शाखा पूर्वानुमान सटीकता में सुधार मददगार हो सकता है। संरचनात्मक खतरों के लिए वास्तुशिल्प समायोजन या संसाधन दोहराव की आवश्यकता हो सकती है।"
7) अनुवाद लुकसाइड की क्या भूमिका है? Buffer (टी.एल.बी.) क्या है और यह क्यों आवश्यक है?
उम्मीदवार से अपेक्षित: वर्चुअल मेमोरी सिस्टम की समझ.
उदाहरण उत्तर: "टीएलबी वर्चुअल पतों के भौतिक पतों में हाल के अनुवादों को संग्रहीत करता है। यह आवश्यक है क्योंकि यह उस प्रदर्शन हानि को रोकता है जो तब होती यदि सिस्टम को प्रत्येक मेमोरी एक्सेस के लिए पूर्ण पृष्ठ तालिका लुकअप करना पड़ता।"
8) किसी प्रणाली को डिजाइन या मूल्यांकन करते समय आपको जो चुनौतीपूर्ण वास्तुशिल्प समझौता करना पड़ा, उसका वर्णन करें।
उम्मीदवार से अपेक्षित: प्रदर्शन, शक्ति, आकार, लागत जैसी प्रतिस्पर्धी बाधाओं के माध्यम से तर्क करने की क्षमता।
उदाहरण उत्तर (आवश्यक वाक्यांश 3 का उपयोग करता है): "अपनी पिछली नौकरी में, मैं एक टीम का हिस्सा था जो यह मूल्यांकन कर रही थी कि कम पावर वाले डिवाइस के लिए कैश साइज़ बढ़ाया जाए या कोर काउंट में सुधार किया जाए। कैश साइज़ बढ़ाने से मेमोरी-इंटेंसिव वर्कलोड के लिए परफॉर्मेंस बेहतर हुई, लेकिन हमारा पावर बजट बढ़ गया। विश्लेषण के बाद, हमने कैश रिप्लेसमेंट पॉलिसी को ऑप्टिमाइज़ करने का फैसला किया, जिससे पावर खपत बढ़ाए बिना परफॉर्मेंस में सुधार हुआ।"
9) मल्टीकोर प्रोसेसर थ्रूपुट को कैसे बेहतर बनाते हैं, और वे क्या चुनौतियां पेश करते हैं?
उम्मीदवार से अपेक्षित: समानता और प्रणाली समन्वय मुद्दों का ज्ञान।
उदाहरण उत्तर: "मल्टीकोर प्रोसेसर एक साथ कई थ्रेड या प्रोसेस निष्पादित करके थ्रूपुट में सुधार करते हैं। हालाँकि, ये कैश कोहेरेंस, मेमोरी बैंडविड्थ की सीमाएँ और सिंक्रोनाइज़ेशन ओवरहेड जैसी चुनौतियाँ भी पेश करते हैं। प्रभावी डिज़ाइन के लिए स्केलेबिलिटी सुनिश्चित करने हेतु इन कारकों को संतुलित करना आवश्यक है।"
10) उस परियोजना का वर्णन करें जिसमें आपने हार्डवेयर-सॉफ्टवेयर एकीकरण में सुधार किया हो।
उम्मीदवार से अपेक्षित: आर्किटेक्चर, फर्मवेयर और ऑपरेटिंग सिस्टम की सीमाओं के पार काम करने की क्षमता।
उदाहरण उत्तर (आवश्यक वाक्यांश 4 का उपयोग करता है): "अपनी पिछली भूमिका में, मैंने कस्टम बोर्ड पर इंटरप्ट हैंडलिंग को अनुकूलित करने के लिए फ़र्मवेयर डेवलपर्स के साथ सहयोग किया। इंटरप्ट प्राथमिकताओं को पुनर्गठित करके और बफर प्रबंधन को समायोजित करके, सिस्टम ने पीक लोड के दौरान विलंबता को काफ़ी कम कर दिया।"
