02 Les portes logiques

Principe

Le processeur d’un ordinateur est composé de milliards de transistors. Ces transistors comparent des tensions électriques, afin de réaliser des calculs (opérations logiques). Ce sont ces calculs, effectués en grands nombres, les uns à la suite des autres, qui permettent à l’ordinateur d’effectuer des calculs complexes.

Un ou plusieurs transistors permettent de réaliser des « portes logiques » qui correspondent à des fonctions logiques de base.

Portes logiques

Elles sont appelées ainsi car elles fonctionnent comme des « portes ». Des données entrent par ces portes (entrées), subissent un traitement (fonction logique), puis ressortent sous forment d’une donnée résultat (sortie).

4 opérations logiques de base (OUI/NON/ET/OU) peuvent être effectuées au moyen d’un ou plusieurs transistors. Leur fonctionnement pourrait être illustré par des schémas électriques simplifiés où le transistor est représenté par un interrupteur.

On peut classer ces portes logiques en fonction du nombre d’entrées.

Portes à 1 entrée

Porte OUI 

La sortie (S) correspond à l’entrée (E).

  • l’interrupteur E est ouvert : la lampe S est éteinte.
  • l’interrupteur E est fermé : la lampe S est allumée.

On obtient en sortie, la même chose qu’en entrée.

Interrupteur ELampe SES
ouvertéteinte00
ferméallumée11

Porte NON 

La sortie (S) est l’inverse de l’entrée (E).

  • l’interrupteur E est ouvert : la lampe S est allumée.
  • l’interrupteur E est fermé : la lampe S est éteinte.

On obtient en sortie, l’inverse de l’entrée.

Interrupteur ELampe SES
ouvertallumée01
fermééteinte10

Les portes à 2 entrées 

Porte ET 

  • l’interrupteur E1 est ouvert ET et E2 est ouvert : la lampe S est éteinte.
  • E1 est fermé ET E2 est ouvert : la lampe S est éteinte.
  • E1 est ouvert ET E2 est fermé : la lampe S est éteinte.
  • E1 est fermé ET E2 est fermé : la lampe S est allumée.
Interrupteur E1Interrupteur E2Lampe SE1E2S
ouvertouvertéteinte000
ouvertfermééteinte010
ferméouvertéteinte100
ferméferméallumée111

Pour obtenir 1 en sortie, il faut que toutes les entrées soient à 1.

Porte OU 

  • E1 est fermé OU E2 est fermé
  • la lampe S est allumée
  • sinon la lampe S est éteinte
Interrupteur E1Interrupteur E2Lampe SE1E2S
ouvertouvertéteinte000
ouvertferméallumée011
ferméouvertallumée101
ferméferméallumée111

La lampe C est présente ici uniquement pour éviter un court-circuit lorsque les 2 interrupteurs sont fermés en même temps.

Pour obtenir 1 en sortie, il faut qu’au moins une entrée soit à 1.

Autres portes logiques

Il existe 4 autres portes logiques dérivées des portes précédentes (→ Pour aller plus loin).

Sources

Pour aller plus loin

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