Comment des portes logiques très simples transforment des informations binaires en calculs, en mémoire… et en ordinateurs.
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Informations binaires, règles & classifications
Rôles clés, décision automatisée & mémorisation
Fondements mathématiques & symboles ANSI/IEEE
Des relais électromécaniques aux puces de 3 nm
Processeurs (UAL), ascenseurs, feux & automates (API)
Synthèse globale et avenir du calcul numérique
Un ensemble de règles et d’éléments qui traitent des informations sous forme de 0 et de 1, pour prendre des décisions et commander des actions.
La sortie dépend uniquement des entrées présentes : mêmes entrées, même sortie.
La sortie dépend aussi de ce qui s’est passé avant : le circuit possède une mémoire.
Un système logique est un ensemble de règles et d’éléments qui traitent des informations sous forme de 0 et de 1.
Cliquez sur l’interrupteur.
Chaque case est un bit. Cliquez pour changer la lettre.
Textes, images, sons, vidéos : dans un ordinateur, tout est stocké sous forme de bits.
Partout où une machine doit réagir seule à une situation, un système logique est à l’œuvre.
Choisir une action selon des conditions : « si ceci ET cela, alors… ».
porte d’accès, alarmeAdditionner, comparer, compter : le travail de l’unité de calcul.
processeur, calculatriceRetenir un bit, puis des milliards : l’état d’une machine, des données.
registres, mémoire vivePiloter des moteurs, des voyants, des vannes à partir de capteurs.
ascenseur, usine, feuxUne question fermée (oui/non) devient un bit. En combinant ces bits avec une règle, on prend une décision.
| Badge | Code | Porte |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
En 1854, George Boole écrit la logique sous forme d’équations. En 1937, Claude Shannon montre qu’elle permet d’analyser et de concevoir les circuits à relais et à interrupteurs.
Les deux côtés sont toujours égaux. On peut donc construire un NAND avec des NON et un OU, ou simplifier un circuit sans changer son comportement.
Un composant électronique qui reçoit une ou plusieurs entrées binaires et produit une sortie selon une règle précise.
Un ordinateur utilise des milliards de portes logiques pour exécuter des opérations et traiter des données. Appuyez sur → pour prendre du recul.
En reliant une porte XOR et une porte ET, on additionne deux bits. C’est la brique de base de tout calcul.
| A | B | C | S |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
Deux portes NOR branchées en boucle : chaque sortie revient à l’entrée de l’autre. Le circuit se souvient d’un bit.
| S | R | Q | Effet |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | = | mémorise la valeur |
| 1 | 0 | 1 | écrit un 1 |
| 0 | 1 | 0 | efface (écrit 0) |
| 1 | 1 | – | interdit |
Un automate programmable industriel (API) enchaîne des milliers de règles de ce type, en boucle, en quelques millisecondes.
Le système logique traite toute information sous forme de 0 et de 1 et représente des décisions simples.
ET, OU, NON, NAND, NOR, XOR : chacune transforme ses entrées en une sortie selon une règle précise.
Assemblées, elles calculent, mémorisent et forment les processeurs de nos appareils.
Les portes logiques transforment des informations binaires en opérations utiles et rendent possible le fonctionnement de l’électronique numérique moderne.
Les règles de Boole restent les mêmes ; c’est la manière de fabriquer les portes qui évolue.
Certaines couches des transistors ne mesurent plus que quelques atomes d’épaisseur : chaleur et fuites de courant deviennent de vrais défis.
Un qubit peut être dans une superposition de 0 et de 1 ; des portes quantiques manipulent ces états pour certains calculs.
Des circuits inspirés du cerveau, pour faire de l’intelligence artificielle en consommant moins d’énergie.
Utiliser la lumière plutôt que les électrons pour transporter, et peut-être traiter, l’information plus vite.
Merci pour votre attention. Les portes logiques n’ont plus de secrets pour vous… ou presque.