பிகினர்ஸ் லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள்

ஆரம்பநிலையினருக்கான லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் – படிப்படியாக டிஜிட்டல் வடிவமைப்பைக் கற்றுக்கொள்ளுங்கள்.

உங்களுடைய தினமும் பயன்படுத்தக்கூடிய கம்பியூட்டர், கால்குலேட்டர், டிஜிட்டல் வாட்ச் மற்றும் ஆட்டோமாடிக் வாஷிங் மெஷின்கள் உங்கள் கட்டளைகளை ஏற்று எப்படி தானாக முடிவெடுத்து துல்லியமான ரிசல்ட் கொடுக்கிறது என்று தெரியுமா? இந்த ஆச்சரியமான உண்மைக்குக் காரணம் டிஜிட்டல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் இல் அடிப்படையில் பயன்படுத்தப்படும் 0 மற்றும் 1 என்ற எண்களே. லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் இயங்க இந்த இரண்டு பைனரி நம்பர்களே அடிபடியும் காரணமும் ஆகும்.

இந்த லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் தான் நாம் நம் ப்ரொஜெக்டில் பயன்படுத்தும் டிஜிட்டல் லாஜிக் கெட்டுகளை செயல்பட வைக்கின்றன என்று தெரியுமா? எனவே லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் லாஜிக் கேட்டுகளின் மூளை என்று சொல்லலாம். இந்த மூளையாகச் செயல்படும் லாஜிக் சர்க்யூட்டுகளைத்தான் எப்படி? என்ன? எவ்வாறு இயங்குகின்றன என்ற ரகசியத்தை உதாரணங்களுடன் இந்த போஸ்டில் விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளன. எனவே போஸ்டை கடைசிவரை ஒரு முறைக்கு இரு முறை படித்து லாஜிக் சர்க்யூடைபற்றி சந்தேகமின்றி தெரிந்துகொள்ளுங்கள். எளிமையான தமிழில் ஆங்கில உதவியுடன் விளக்கம் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. வாருங்கள், மேற்கொண்டு படிப்போம்.

அறிமுகம்

உங்கள் கணினி, ஸ்மார்ட்போன், மேலும் தினசரி பயன்படுத்தும் வாஷிங் மெஷின் போன்ற சாதனங்கள் அனைத்தும் லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் (Logic Circuits) அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன. லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் இயந்திரங்கள் தானாக முடிவெடுக்கவும், அவற்றிடமிருந்து எதிர்பார்க்கப்படும் செயல்பாடுகளைச் செய்யவும் உதவுகின்றன. லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் இல்லையெனில், இன்றைய நவீன இயந்திரங்களே இருக்க முடியாது.

லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் பற்றி அறிந்து கொள்ள உங்களுக்கு ஆர்வமில்லையா? மேலும், அவை டிஜிட்டல் தொழில்நுட்பத்தை எவ்வாறு செயல்படச் செய்கின்றன என்பதை தெரிந்து கொள்ள விரும்புகிறீர்களா? அப்படியானால், லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் குறித்த அனைத்தையும் எளிதாகவும் படிப்படியாகவும் கற்றுக்கொள்ள இந்தக் கட்டுரை உங்களுக்கு உதவும்.

டிஜிட்டல் மின்னணுவியலின் (Digital Electronics) இதயம் லாஜிக் சர்க்யூட்டுகளே என்று கூறலாம். அனைத்து டிஜிட்டல் மின்னணு சாதனங்களிலும், லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் உள்ளீட்டு (Input) தகவல்களை செயலாக்கி, முடிவெடுத்து, அதற்கேற்ற வெளியீட்டை (Output) வழங்குகின்றன.

லாஜிக் சர்க்யூட் என்றால் என்ன?

0 மற்றும் 1 என்ற இரண்டு மதிப்புகளை மட்டுமே பயன்படுத்தி செயல்படும் மின்னணு சுற்று (Electronic Circuit) லாஜிக் சர்க்யூட் (Logic Circuit) எனப்படுகிறது.
டிஜிட்டல் மின்னணுவியலில் 0 மற்றும் 1 ஆகியவை பைனரி எண்கள் (Binary Numbers) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

டிஜிட்டல் மின்னணுவியலில் இந்த பைனரி எண்களின் பொருள் பின்வருமாறு:
0 → OFF, LOW, NO அல்லது FALSE
1 → ON, HIGH, YES அல்லது TRUE
0                    1
OFF               ON
LOW             HIGH
NO               YES
FALSE              TRUE

இந்தப் பதிவில், லாஜிக் கேட்களின் (Logic Gates) அடிப்படை கூறுகளாக விளங்கும் லாஜிக் எலிமென்ட்கள் (Logic Elements) குறித்து விளக்கப்படங்களுடன் விரிவாகப் பார்க்கப் போகிறோம். எனவே நண்பர்களே, லாஜிக் சர்க்யூட்டுகளின் அடித்தளமாக விளங்கும் இந்த அடிப்படை கூறுகளை கவனமாகக் கற்றுக்கொள்ளுங்கள்.

ராஜு மற்றும் கோபு ஆகிய இருவரும், தங்களது படிப்பை முடித்த பிறகு டிஜிட்டல் மின்னணு திட்டங்களை (Digital Electronics Projects) உருவாக்குவதற்கான திறனையும் அறிவையும் வளர்த்துக்கொள்ள லாஜிக் கேட்களை ஆழமாகக் கற்றுக்கொள்ள ஆர்வம் காட்டினர்.

லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள்

லாஜிக் கேட்கள் (Logic Gates) டிஜிட்டல் மின்னணுவியலின் அடிப்படை கட்டுமானக் கூறுகள் (Building Blocks) ஆகும். கணினிகள், கால்குலேட்டர்கள், ஸ்மார்ட்போன்கள், போக்குவரத்து சிக்னல்கள் மற்றும் டிஜிட்டல் கடிகாரங்கள் அனைத்தும் லாஜிக் கேட்களின் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன.

கொடுக்கப்படும் உள்ளீடுகள் (Inputs), அவை எவ்வாறு செயல்பட வேண்டும் என்பதை தீர்மானிக்க உதவுகின்றன. எனவே, லாஜிக் கேட்களை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்வது டிஜிட்டல் மின்னணுவியலைக் கற்றுக்கொள்வதற்கான முதல் முக்கியமான படியாகும்.

லாஜிக் எலிமென்ட்கள் என்பது எளியதாக இருந்தாலும் சிக்கலானதாக இருந்தாலும் அனைத்து டிஜிட்டல் சாதனங்களையும் உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அடிப்படை சுற்றுகளாகும்.

டிஜிட்டல் அமைப்புகளில் இரண்டு அடிப்படை வகை லாஜிக் சுற்றுகள் உள்ளன:

முடிவெடுக்கும் சுற்றுகள் (Decision-Making Circuits)
நினைவக சுற்றுகள் (Memory Circuits)

முடிவெடுக்கும் சர்க்யூட்டுகள் (Decision-Making Circuits)

இவை பைனரி உள்ளீடுகளை கண்காணித்து, உள்ளீட்டின் நிலைகள் மற்றும் லாஜிக் கூறுகளின் செயல்பாட்டு பண்புகளின் அடிப்படையில் வெளியீட்டை உருவாக்குகின்றன.

நினைவக சர்க்யூட்டுகள் (Memory Circuits)
இவை பைனரி தரவுகளை சேமிக்கப் பயன்படுகின்றன.
இவை லாஜிக் கேட்களின் முதுகெலும்பாக இருப்பதால், வரவிருக்கும் பதிவுகளில் ஒவ்வொன்றையும் விரிவாகப் பார்ப்போம்.

லாஜிக் கேட்கள் (Logic Gates)

டிஜிட்டல் மின்னணுவியலில் மூன்று அடிப்படை முடிவெடுக்கும் கூறுகள் உள்ளன.
அவை:

• AND Gate
• OR Gate
• NOT Gate (Inverter / Negation Gate)

இந்த கேட்கள் கூட்டல், கழித்தல் போன்ற அடிப்படை கணித செயல்பாடுகளை ஒப்பிடும்போது மிகவும் எளிமையானவை. இந்த லாஜிக் அமைப்புகளின் நடைமுறை பயன்பாடுகளை சுற்றுகளின் (Circuits) வடிவில் புரிந்துகொள்வதே நமது நோக்கமாகும். இந்த கேட்களை நடைமுறையில் செயல்படுத்தும்போது, சுற்றின் லாஜிக் நிலைகளை தெளிவாக வரையறுப்பது மிகவும் அவசியம்.

உதாரணமாக:
0V / 5V
Switch Open / Closed
போன்ற நிலைகள், பைனரி எண்களான 0 மற்றும் 1 உடன் தெளிவாக இணைக்கப்பட வேண்டும்.

ஒரு லாஜிக் கேட் என்பது ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பைனரி உள்ளீடுகளில் தர்க்கச் செயல்பாட்டை (Logical Operation) மேற்கொண்டு, ஒரு பைனரி வெளியீட்டை வழங்கும் மின்னணு சுற்றாகும்.
இங்கு:
உள்ளீடுகள் = 0 அல்லது 1
வெளியீடு = 0 அல்லது 1

டிஜிட்டல் அமைப்புகள் 2, 3, 5 அல்லது 10 போன்ற எண்களை நேரடியாகப் புரிந்துகொள்ளாது என்பதை நாம் புரிந்துகொள்ள வேண்டும். அவை 0 மற்றும் 1 ஆகியவற்றை மட்டுமே புரிந்துகொள்ளும். அதனால் இந்த எண் முறை பைனரி லாஜிக் (Binary Logic) எனப்படுகிறது. இந்த பைனரி லாஜிக் லாஜிக் சுற்றுகளில் பயன்படுத்தப்படுவதால் அவை லாஜிக் கேட்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன.

லாஜிக் கேட்களின் வகைகள்

டிஜிட்டல் அமைப்புகளில் மொத்தம் ஏழு வகையான லாஜிக் கேட்கள் உள்ளன.

• AND Gate
• OR Gate
• NOT Gate
• NAND Gate
• NOR Gate
• XOR Gate
• XNOR Gate

முன்னர் பார்த்ததுபோல், முதல் மூன்று கேட்கள் அடிப்படை லாஜிக் சுற்றுகள் ஆகும். மற்ற கேட்கள் அனைத்தும் இந்த அடிப்படை லாஜிக்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட சிக்கலான அமைப்புகளாகும்.
மேலும், இவற்றை மூன்று பிரிவுகளாக வகைப்படுத்தலாம்:

அடிப்படை கேட்கள் (Basic Gates)

• AND
• OR
• NOT

யுனிவர்சல் கேட்கள் (Universal Gates)

• NAND
• NOR

ஒப்பீட்டு லாஜிக் கேட்கள் (Comparison Logic Gates)

• XOR
• XNOR

ஒரு பார்வையில் லாஜிக் கேட்கள்

1. AND Gate

செயல்பாடு: அனைத்து உள்ளீடுகளும் 1 ஆக இருந்தால் மட்டுமே வெளியீடு 1 ஆகும்.
A      B       Output
0      0            0
0      1             0
1      0             0
1      1             1

2. OR Gate

செயல்பாடு: குறைந்தபட்சம் ஒரு உள்ளீடு 1 ஆக இருந்தால் வெளியீடு 1 ஆகும்.
A                B              Output
0                0                  0
0                 1                  1
1                 0                  1
1                 1                  1

3. NOT Gate

செயல்பாடு: உள்ளீட்டின் எதிர்மறை மதிப்பை வெளியீடாக வழங்கும்.
Input              Output
0                          1
1                          0

4. NAND Gate

செயல்பாடு: அனைத்து உள்ளீடுகளும் 1 ஆக இருந்தால் மட்டுமே வெளியீடு 0 ஆகும்.
A                B              Output
0                 0                 1
0                 1                  1
1                 0                  1
1                 1                  0

5. NOR Gate

செயல்பாடு: அனைத்து உள்ளீடுகளும் 0 ஆக இருந்தால் மட்டுமே வெளியீடு 1 ஆகும்.
A            B             Output
0            0                 1
0            1                  0
1             0                 0
1             1                  0

6. XOR Gate

செயல்பாடு: உள்ளீடுகள் வேறுபட்டிருந்தால் மட்டுமே வெளியீடு 1 ஆகும்.
A           B              Output
0              0               0
0              1                1
1              0                1
1              1                0

7. XNOR Gate

செயல்பாடு: இரண்டு உள்ளீடுகளும் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால் மட்டுமே வெளியீடு 1 ஆகும்.
A            B                Output
0            0                   1
0            1                   0
1             0                  0
1             1                   1

லாஜிக் சர்க்யூட்டுகளின் வகைகள்

டிஜிட்டல் மின்னணுவியலில் இரண்டு முக்கியமான லாஜிக் சர்க்யூட்டுகள் உள்ளன.

Combinational Logic Circuits
Sequential Logic Circuits

இவை அன்றாட டிஜிட்டல் மின்னணு அமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

1. Combinational Logic Circuits

இந்த சுற்றுகளின் வெளியீடு தற்போதைய உள்ளீடுகளை (Current Inputs) மட்டுமே சார்ந்துள்ளது.
எனவே, இவை எந்த தரவையும் சேமித்து வைக்காது.
எடுத்துக்காட்டுகள்
Adders
Subtractors
Multiplexers
Encoders
Decoders

2. Sequential Logic Circuits

இந்த சுற்றுகள் தகவல்களை சேமித்து வைக்க முடியும்.
இவற்றின் வெளியீடு:
தற்போதைய உள்ளீடுகள் (Present Inputs)
முந்தைய வெளியீடுகள் (Previous Outputs)
ஆகிய இரண்டையும் சார்ந்துள்ளது.
எனவே, இவை Flip-Flop போன்ற நினைவக கூறுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.
எடுத்துக்காட்டுகள்
Counters
Registers
Memory Devices
Digital Clocks

லாஜிக் கேட்களின் பயன்பாடுகள்

முன்னர் கூறியதுபோல், லாஜிக் கேட்கள் அனைத்து டிஜிட்டல் மின்னணு சாதனங்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
அவற்றில் சில:

• Computers
• Calculators
• Digital Clocks
• Smartphones
• Washing Machines
• Security Systems
• Traffic Lights
• Robotic Machines

இவற்றின் செயல்பாட்டு அமைப்புகள் அனைத்தும் லாஜிக் கேட்களை அடிப்படையாகக் கொண்டவை.

முடிவுரை

0 மற்றும் 1 என்ற இரண்டு மதிப்புகளை மட்டுமே பயன்படுத்தி, முழு டிஜிட்டல் தொழில்நுட்ப உலகமும் அதன் குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகளை திறம்படச் செய்கிறது. டிஜிட்டல் உலகில் உண்மையான முடிவெடுப்பவர்கள் லாஜிக் கேட்களே. எனவே, டிஜிட்டல் அமைப்புகளின் அடிப்படை கட்டுமானக் கூறுகளாக லாஜிக் கேட்கள் விளங்குகின்றன.

இந்தக் கட்டுரையில் லாஜிக் கேட்கள் குறித்து விரிவாகப் பார்த்தோம். வரவிருக்கும் பதிவுகளில் ஒவ்வொரு லாஜிக் கேட்டையும் தனித்தனியாக ஆழமாக ஆராயப் போகிறோம். எனவே, டிஜிட்டல் மின்னணுவியல் துறையில் சரியான அறிவையும் திறமையையும் பெற, இந்த விவாதங்களை கவனமாகப் படித்து புரிந்துகொள்ளுங்கள்.

இந்தக் கட்டுரைக்கு அதிகமான தேடல் வருகையை (SEO Traffic) பெற உதவும் SEO Title, Meta Description, Hook மற்றும் Focus Keywords ஆகியவற்றையும் நான் தயாரித்து தரலாம்.