প্রসেসরের ঘড়ি-চক্র ও যান্ত্রিক চক্র
ব্যবস্থার বাইরের একক · রাশি: সমতালের ব্যবধান আর গণনা-কাজের মাপ
2004 সালের হেমন্তে ইন্টেল সেই প্রসেসরের নির্মাণ বাতিল করে দিল যার দশ গিগাহার্টজে চলার কথা ছিল, আর সেটা কারিগরি ব্যর্থতা ছিল না, ছিল একটা ভৌত দেয়াল মেনে নেওয়া: দ্বিগুণ দ্রুত চালানো চিপ চারগুণ ক্ষমতা চাইত আর সোজা গলে যেত। ত্রিশ বছর ধরে চলা কম্পাঙ্কের দৌড় একটি দিনেই শেষ হলো, আর তার সঙ্গে বাক্সের গায়ে লেখা সংখ্যা দিয়ে যন্ত্র বিচারের অভ্যাসও।
চক্র নিজে ঘড়ি-সংকেতের দুই কিনারের মধ্যেকার ব্যবধান, সেই ধাপ যা দিয়ে চিপের সব সমতালে চলা অংশ একসঙ্গে পাল্টায়। তার বিপরীত হলো কম্পাঙ্ক, আর তাই পাঁচ গিগাহার্টজে চক্র থাকে ন্যানোসেকেন্ডের দুই দশমাংশ, যার মধ্যে আলো ছয় সেন্টিমিটার যায় আর তামার পথে সংকেত তার চেয়েও কম — চিপের চওড়ার চেয়ে কম।
01 · সংজ্ঞা
চক্র হলো ঘড়ি-সংকেতের পর্যায়কাল, অর্থাৎ দুই সমনাম কিনারের ব্যবধান যেখানে চিপের সমতালে চলা উপাদানগুলি একসঙ্গে অবস্থা বদলায়। যান্ত্রিক চক্র হলো চক্রের সেই পূর্ণ সংখ্যা যাতে প্রসেসর একটি সমাপ্ত কাজ করে; উৎপাদন-সারিওয়ালা যন্ত্রে তার জায়গা নেয় উল্টো মাপ — প্রতি নির্দেশে চক্রের সংখ্যা, যার নিজের বিপরীত বলে দেয় এক চক্রে কতগুলি নির্দেশ সারি ছেড়ে বেরোয়।
চক্রের দৈর্ঘ্য প্রকৃতি ঠিক করে না, ঠিক করে চিপে পথের বিন্যাস: তা দুই দ্বিস্থায়ীর মধ্যেকার সবচেয়ে ধীর পথের চেয়ে ছোট হতে পারে না, দ্বিস্থায়ীর নিজের বিলম্ব আর প্রাচলের ছড়ানোর ফাঁক ধরে। এখান থেকেই নকশাকারের চেনা চাল — লম্বা যুক্তি-পথকে উৎপাদন-সারির দুই ধাপে কাটা: চক্র অর্ধেক হয়, কম্পাঙ্ক দ্বিগুণ হয়, আর নির্দেশ এখন গোটা সিঁড়ি বেয়ে ওঠে।
তবে কম্পাঙ্ককে সীমিত করে যুক্তি নয়, ক্ষমতা: গতিশীল খরচ কম্পাঙ্কের সঙ্গে আর বিভবের বর্গের সঙ্গে বাড়ে, আর বিভব তুলতেই হয় যাতে বর্তনী বাড়ানো কম্পাঙ্কে কুলিয়ে ওঠে। তাপ তাই মোটামুটি কম্পাঙ্কের ঘনের মতো চলে, আর এই ঘনীয় নির্ভরতাতেই গিগাহার্টজের দৌড় চারের কাছাকাছি থেমে গেল।
শেষে, চক্র এমন একক যার দৈর্ঘ্য স্থির নয়। বিদ্যুৎ-ব্যবস্থাপনা ভার আর তাপমাত্রা বুঝে কম্পাঙ্ক সেকেন্ডে শত শত বার বদলায়, তাই চক্রের সংখ্যা দেখে কেটে যাওয়া সময় বিচার করা যায় না, করা কাজ বিচার করা যায়: চক্র-গণক সেকেন্ড গোনে না, গোনে গণনার ধাপ, আর এখানেই তার আসল মূল্য।
কম্পাঙ্ককে সরকনি দিয়ে চালান আর দুটি বক্ররেখা লক্ষ করুন যারা উল্টো দিকে সরে যায়। সবুজটি সেই দূরত্ব যা সংকেত এক চক্রে পাড়ি দেয়: কম্পাঙ্ক যত উঁচু, সেই পথ তত ছোট, আর পাঁচ গিগাহার্টজে তা চিপের চেয়েও ছোট হয়ে দাঁড়ায়। লালচেটি হলো স্মৃতির দিকে ফেরা চক্রে কত পড়ে: ন্যানোসেকেন্ডে তার বিলম্ব প্রায় বদলায় না, তাই চক্রে তা কেবল বাড়ে।
কাজকে ধাপে কেটে নকশাকার চক্র ছোট করেন, কিন্তু একটিমাত্র নির্দেশ এখন গোটা সেই সিঁড়ি বেয়ে ওঠে, আর তার নিজের বিলম্ব কমে না, বাড়ে। লাভ তখনই দেখা দেয় যখন ধাপগুলি ভিন্ন নির্দেশে ভরা থাকে, আর ভুল আঁচ করা লাফে গোটা সারি খালি করতে হয় — যত গভীর, তত দামি।
02 · রূপান্তর
কম্পাঙ্ক, পর্যায়কাল, কাজ
কম্পাঙ্ক বা চক্রের দৈর্ঘ্য দিন, আর পাতা দেখাবে বিপরীত, এক চক্রে সংকেতের পথ আর স্মৃতিতে প্রবেশের দাম চক্রে। প্রথম পরিবার সংজ্ঞা অনুসারে নির্ভুল, দ্বিতীয়টি একটি কেন্দ্রের গড়ের উপরে দাঁড়ানো, তৃতীয়টি আজকের স্মৃতি-সোপানের চেনা বিলম্বের উপরে।
পথে সংকেতের গতি ধরা হয়েছে আলোর গতির ছয় দশমাংশ; পাতার সূক্ষ্ম সেটিংয়ে তা অর্ধেকে বদলানো যায়।
কম্পাঙ্ক ধরে কেবল একরকম কেন্দ্রেরই তুলনা চলে, কারণ প্রতি নির্দেশে চক্রের সংখ্যা স্থাপত্যভেদে কয়েক গুণ আলাদা: এক যন্ত্র এক চক্রে চারটি নির্দেশ নেয়, আরেকটি কষ্টে একটি। ঠিক এজন্যই গিগাহার্টজের সংখ্যা বিজ্ঞাপন থেকে সরে গেল, আর তার জায়গায় এল পরীক্ষার সেট যারা আর চক্র মাপে না, মাপে করা কাজ।
| মান | মন্তব্য | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · মাত্রার ক্রম
লগারিদমীয় স্কেল: চক্র থেকে পরিকল্পকের সময়-জানালা পর্যন্ত04 · মাপার যন্ত্র
চক্র কী দিয়ে নির্ধারিত আর কী দিয়ে গোনা হয়
চক্রের উৎস স্ফটিকের একটি পাত, যা সাধারণত কয়েক ডজন মেগাহার্টজে প্রায় এক কোটি ভাগের এক ভাগ নির্ভুলতায় কাঁপে। চিপে গিগাহার্টজ তার থেকে আসে না, আসে এই আদর্শ কম্পাঙ্ককে গুণ করে, ফলে গোটা যন্ত্রের স্থিরতা উত্তরাধিকারে পায় চালের দানার মাপের এক খনিজ টুকরো থেকে।
দশা-বদ্ধ ফাঁস দোলকের ভাগ করা কম্পাঙ্ককে আদর্শের সঙ্গে মেলায় আর দশা না মেলা পর্যন্ত তাকে সাধে; ভাজক বদলে কম্পাঙ্ক চলতে চলতেই বদলায়। এটিই বিদ্যুৎ-ব্যবস্থাপনাকে দেয় সেই সুযোগ যে বিশ্রামে চক্রকে কয়েকশো মেগাহার্টজে নামায় আর কয়েক সেকেন্ডের জন্য টার্বোয় তোলে, যতক্ষণ তাপের ফাঁক থাকে।
কেন্দ্রের ভিতরে নিবন্ধক বসে আছে যারা চক্র, সমাপ্ত নির্দেশ, গুপ্ত স্মৃতির ফসকানো আর ভুল আঁচ করা লাফ গোনে, আর সেগুলি চলতি কর্মসূচি থেকেই সরাসরি পড়া যায়। এই সংখ্যাগুলি থেকেই মেলে প্রতি নির্দেশে চক্রের সংখ্যা — কোড কোনো নির্দিষ্ট চিপে কতটা ভালো বসেছে তার একমাত্র সৎ মাপ।
চক্র নিজে দেখতে হলে এমন যন্ত্র চাই যা কিনারা ধরে কয়েক পিকোসেকেন্ড বিভেদনে, আর সেই যন্ত্রই দেখায় সেসব ব্যাপার যার জন্য কম্পাঙ্ক আর উপরে ওঠে না: দশার কাঁপন, চিপের নানা কোণে সংকেতের অসম পৌঁছানো আর লম্বা লাইনে কিনারার বসে যাওয়া।
05 · লেখার নিয়ম
চক্র আর হার্টজ এক জিনিস নয়
কম্পাঙ্ক লেখা হয় হার্টজে, মেগা আর গিগায় উপসর্গ বড় হাতের অক্ষরে, আর চক্রের সংখ্যা কোনো একক ছাড়াই পূর্ণ সংখ্যা হিসেবে, যেহেতু চক্র SI একক নয়। কর্মক্ষমতার সূচক বড় হাতের অক্ষরে, বিন্দু ছাড়া আর কোন কেন্দ্রের তা জানিয়ে লেখা হয়; কম্পাঙ্ক আর কর্মক্ষমতা এক রাশিতে মেশানো চলে না।
প্রথম লেখাটি দুটি আলাদা রাশি মিশিয়ে ফেলে: চক্রের সংখ্যা মাত্রাহীন, অথচ হার্টজ কম্পাঙ্ক মাপে। দ্বিতীয়টি উপসর্গের অক্ষরের আকার ভাঙে, যা মেগা আর গিগায় বাধ্যতামূলক। তৃতীয়টি কম্পাঙ্ক ধরে এমন স্থাপত্যের তুলনা করে যাদের প্রতি নির্দেশে চক্র কয়েক গুণ আলাদা, আর এমন তুলনা থেকে কিছুই আসে না। চতুর্থটি পরিবর্তনশীল রাশিকে স্থির ধরে নেয়।
06 · প্রতিবেশী একক
পাশেই দাঁড়িয়ে সেই এককগুলি যারা একই কাজ অন্য দিক থেকে মাপে: হার্টজ সংকেতের নিজের কম্পাঙ্ক হিসেবে, প্রতি সেকেন্ডে ভাসমান-বিন্দু ক্রিয়ার সংখ্যা আর এক চক্রে পড়া নির্দেশের সংখ্যা। কম্পাঙ্ক আর সারির আচরণ জানা হলেই সবগুলি একে অপর থেকে বেরিয়ে আসে।
কম্পাঙ্ক, SI একক
মাত্রাহীন মাপ
গণনা-কাজের মাপ
Simetrium-এর নথিগুলির মধ্যে পাশে আছে হার্ৎজ, যা কম্পাঙ্ক দেয়, সেকেন্ড আর তার ভগ্ন উপসর্গগুলি, unix time, যেখানে সীমাও যন্ত্র-শব্দই ঠিক করে, আর বিট s বাইট, যা দিয়ে মাপা হয় চক্র যা বহন করে।
07 · ঐতিহাসিক অংশ
ত্রিশ বছরের দৌড় আর বাতিলের একটি দিন
একটিমাত্র চিপের প্রথম প্রসেসর এমন কম্পাঙ্কে চলত যা আজকের চিপ মাইক্রোসেকেন্ডের ভগ্নাংশে পেরিয়ে যায়, আর একটি নির্দেশে তার আট চক্র লাগত। যান্ত্রিক চক্র তখন আক্ষরিক ধারণা ছিল: নির্দেশ পড়া, খোলা, তথ্য আনা, গোনা আর লেখা — প্রতিটি ধাপ নিজের চক্র নিত, আর সবাই কড়াভাবে পালা করে চলত।
ধাপগুলি যেই ভিন্ন নির্দেশে একসঙ্গে কাজ করতে শিখল, চেনা মাপ ভেঙে গেল: নির্দেশ তখনও পাঁচ চক্র নিত, কিন্তু সারি থেকে বেরোত প্রতি চক্রে। গণনা উল্টে দিতে হলো আর প্রতি নির্দেশে চক্রের কথা বলা শুরু হলো, যা ভালো যন্ত্রে একের নিচে নামল — অর্থাৎ এক চক্রেই একের বেশি নির্দেশ শেষ হয়।
একত্রিশ ধাপের উৎপাদন-সারিওয়ালা স্থাপত্য কম্পাঙ্কের খাতিরে গড়া হয়েছিল আর ঠেকল তাপে: প্রতিশ্রুত দশ গিগাহার্টজ এমন শীতলীকরণ চাইত যা টেবিলের বাক্সে অকল্পনীয়। প্রকল্প বন্ধ হলো আর শিল্প ফিরল বহু কেন্দ্রের দিকে — এজন্য নয় যে তা ভালো, বরং এজন্য যে খরচের ঘনীয় বৃদ্ধি অন্য পথ রাখেনি।
আজকের কেন্দ্রের একটি কম্পাঙ্ক নেই: বিশ্রামে তা কয়েকশো মেগাহার্টজে নামে, ভারে পাঁচ গিগাহার্টজের দিকে ওঠে আর তাপের ফাঁক যতক্ষণ থাকে ধরে রাখে। পাতার সংখ্যা হয়ে দাঁড়াল অনুকূল অবস্থায় দেওয়া প্রতিশ্রুতি, আর তা দিয়ে যন্ত্রের তুলনা নির্মাতা আর সমালোচক দুজনেই ছেড়ে দিয়েছেন।
এমন একক যার দৈর্ঘ্য মাপের মধ্যেই বদলায়
চক্র মাপবিদের জন্য অসুবিধাজনকভাবে সাজানো: তার দৈর্ঘ্য কোনো আদর্শ ঠিক করে না, ঠিক করে চিপে পথের বিন্যাস, আর তা একই প্রসেসরে সেকেন্ডে শত শত বার বদলায়, যেহেতু বিদ্যুৎ-ব্যবস্থাপনা কম্পাঙ্ককে ভার আর তাপমাত্রার সঙ্গে মেলায়। তাই চক্র-গণক সময় মাপার কাজে লাগে না, বাইরে থেকে ঘড়ির মতো দেখালেও, আর যে কর্মসূচি তাকে বিশ্বাস করে সে ততটাই ভুল করে যতটা কম্পাঙ্ক সরেছে।
তবে যে কাজের জন্য চক্রের জন্ম, তার পক্ষে সে যেকোনো সময়-এককের চেয়ে ভালো। চক্র গুনে আমরা স্থিতিকাল মাপি না, মাপি গণনা-কাজের পরিমাণ, আর তাই প্রতি নির্দেশে চক্রের সংখ্যা কম্পাঙ্কের যেকোনো বদলেও তুলনীয় থাকে — সে বলে কোড চিপে কতটা ভালো বসেছে, কত সেকেন্ড গেছে তা নয়।
তালিকা · মাপের একক
প্রতিটি রাশির জন্য একটি নথি
SI-এর সাতটি মূল একক, নিজস্ব নামওয়ালা বাইশটি উদ্ভূত একক, আর ব্যবস্থার বাইরের সেই রাশিগুলি যেগুলি ছাড়া প্রযুক্তিও চলে না, পঞ্জিকাও নয়।