লজিক গেইট কী? (জ্ঞানমূলক)

বুলিয়ান যোগ (Boolean Addition) এবং বাইনারি যোগ (Binary Addition) দুটি ভিন্ন গাণিতিক প্রক্রিয়া। এদের মধ্যে প্রধান পার্থক্য হলো, বুলিয়ান যোগে কোন ক্যারি (carry) বা হাতে থাকা সংখ্যা উৎপন্ন হয় না, কিন্তু বাইনারি যোগে ক্যারি উৎপন্ন হয় এবং তা পরবর্তী বিটে যুক্ত হয়।

বুলিয়ান যোগ মূলত যৌক্তিক 'OR' গেটের (OR gate) কার্যক্রম অনুসরণ করে, যেখানে আউটপুট শুধুমাত্র 0 এবং 1 এর মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে এবং 1+1=1 হয়। অন্যদিকে, বাইনারি যোগ পাটিগণিতের যোগের নিয়ম মেনে চলে, যেখানে 1+1=10 (অর্থাৎ, 0 এবং হাতে 1), যা একাধিক বিটের সংখ্যা যোগ করার জন্য অপরিহার্য।

দৃশ্যকল্প-১ এ প্রদত্ত বুলিয়ান সমীকরণটি হলো \(F = (A + \overline{B}). BC\)। এই সমীকরণটির সত্যক সারণি অঙ্কনের জন্য প্রথমে ইনপুট চলক A, B এবং C এর সকল সম্ভাব্য সমন্বয় বিবেচনা করতে হবে। একটি বুলিয়ান ফাংশনের সত্যক সারণি হলো এমন একটি তালিকা যেখানে ফাংশনের সকল সম্ভাব্য ইনপুট বিন্যাস এবং সংশ্লিষ্ট আউটপুট মান দেখানো হয়।

সত্যক সারণি তৈরির জন্য প্রথমে ইনপুট A, B, C এর 8টি সম্ভাব্য মানগুলি নেওয়া হয় (কারণ 3টি ইনপুট চলক থাকলে \(2^3 = 8\) টি সম্ভাব্য ইনপুট কম্বিনেশন থাকে)। এরপর, সমীকরণের প্রতিটি অংশের জন্য আলাদা কলাম তৈরি করে ধাপে ধাপে মান নির্ণয় করা হয়। এক্ষেত্রে, প্রথমে \(\overline{B}\) (B এর পরিপূরক), তারপর \((A + \overline{B})\) (A এবং \(\overline{B}\) এর যৌক্তিক যোগ) এবং \(BC\) (B ও C এর যৌক্তিক গুণ) এর মান নির্ণয় করা হয়। সবশেষে, এই অংশগুলোর যৌক্তিক গুণফল \((A + \overline{B}). BC\) বের করে ফাংশন F এর চূড়ান্ত আউটপুট নির্ধারণ করা হয়।

উপরোক্ত ধাপগুলো অনুসরণ করে দৃশ্যকল্প-১ এ বর্ণিত বুলিয়ান সমীকরণ \(F = (A + \overline{B}). BC\) এর সত্যক সারণি নিচে দেওয়া হলো:

দৃশ্যকল্প-২ এ একটি ট্রুথ টেবিল দেওয়া আছে যা একটি নির্দিষ্ট লজিক গেইটকে নির্দেশ করে। ডিজিটাল ইলেকট্রনিক্সে, সার্বজনীন গেইট (Universal Gate) এর ধারণা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এই গেইটগুলো ব্যবহার করে যেকোনো প্রকারের লজিক ফাংশন বা সমীকরণ তৈরি করা সম্ভব। প্রশ্নানুসারে, দৃশ্যকল্প-১ এর সমীকরণটি দৃশ্যকল্প-২ এ নির্দেশিত গেইট দিয়ে বাস্তবায়ন সম্ভব কিনা তা বিশ্লেষণ করা প্রয়োজন।

দৃশ্যকল্প-২ এর ট্রুথ টেবিলটি লক্ষ্য করলে দেখা যায়, ইনপুট P এবং Q উভয়ই যখন 0 (নিম্ন), তখন আউটপুট R 1 (উচ্চ) হয়। অন্য সকল ক্ষেত্রে, অর্থাৎ ইনপুট P অথবা Q এর মধ্যে যেকোনো একটি বা উভয়ই 1 (উচ্চ) হলে আউটপুট R 0 (নিম্ন) হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি কেবলমাত্র NOR গেইটের সাথে মিলে যায়। সুতরাং, দৃশ্যকল্প-২ এ নির্দেশিত গেইটটি হলো একটি NOR গেইট। অন্যদিকে, দৃশ্যকল্প-১ এ প্রদত্ত সমীকরণটি হলো $F = (A+\overline{B}). BC$। যেহেতু NOR গেইট একটি সার্বজনীন গেইট, তাই এটি দিয়ে দৃশ্যকল্প-১ এর সমীকরণটিকে বাস্তবায়ন করা সম্ভব।

NOR গেইটকে সার্বজনীন বলা হয় কারণ এই গেইট ব্যবহার করে মৌলিক গেইটগুলো (NOT, AND, OR) তৈরি করা যায়।

• NOT গেইট তৈরি: একটি NOR গেইটের উভয় ইনপুটকে একই ভেরিয়েবলের সাথে যুক্ত করলে এটি NOT গেইট হিসেবে কাজ করে। যেমন, (A NOR A) = A_complement (A̅).
• OR গেইট তৈরি: দুটি NOR গেইট ব্যবহার করে OR গেইট তৈরি করা যায়। প্রথমে একটি NOR গেইট দিয়ে ইনপুটদ্বয়ের NOR অপারেশন করা হয়, এবং প্রাপ্ত আউটপুটকে আবার একটি NOR গেইটের ইনপুট হিসেবে সংযুক্ত করা হয় (অর্থাৎ, সেই NOR গেটটিকে NOT গেট হিসেবে ব্যবহার করা হয়)। যেমন, ((A NOR B) NOR (A NOR B)) = A+B.
• AND গেইট তৈরি: তিনটি NOR গেইট ব্যবহার করে AND গেইট তৈরি করা যায়। প্রথমে প্রতিটি ইনপুটকে একটি NOR গেইট দিয়ে NOT করা হয়, এবং প্রাপ্ত আউটপুট দুটিকে আরেকটি NOR গেইটের ইনপুট হিসেবে ব্যবহার করা হয়। যেমন, (A̅ NOR B̅) = A.B.

যেহেতু দৃশ্যকল্প-১ এর সমীকরণে (F = (A + B_complement) . BC) OR, NOT এবং AND অপারেশন বিদ্যমান, এবং এই প্রতিটি অপারেশনই NOR গেইট ব্যবহার করে তৈরি করা সম্ভব, তাই সমগ্র সমীকরণটি কেবল NOR গেইট ব্যবহার করে বাস্তবায়ন করা সম্ভব।

সুতরাং, উপরের আলোচনা থেকে এটি সুস্পষ্ট যে, দৃশ্যকল্প-২ এ নির্দেশিত NOR গেইটটি একটি সার্বজনীন গেইট হওয়ার কারণে এর সাহায্যে দৃশ্যকল্প-১ এ প্রদত্ত জটিল বুলিয়ান সমীকরণটিকে সফলভাবে বাস্তবায়ন করা সম্ভব। ডিজিটাল সার্কিট ডিজাইনে সার্বজনীন গেইটগুলির এই ক্ষমতা জটিল লজিক ফাংশন তৈরির ক্ষেত্রে অত্যন্ত কার্যকরী ভূমিকা পালন করে।