Leçon 5 : La logique combinatoire et l'ALU
On a vu des portes logiques qui calculent AND, OR et NOT, et on a vu comment les nombres s'écrivent en binaire. Maintenant, on va relier les deux : prendre des portes simples et construire à partir d'elles un circuit qui calcule vraiment — qui additionne deux nombres. Chaque circuit de cette leçon e
Si tu donnes les mêmes bits à quelques portes logiques, elles renvoient toujours la même réponse — elles n'ont pas de mémoire. Dans cette leçon, on combine ce genre de portes en une petite machine à additionner, puis dans la grosse calculatrice du CPU appelée l'ALU.
- Logique combinatoire
- Un circuit dont la sortie est déterminée uniquement par les entrées à l'instant présent, sans mémoire d'un état antérieur. Les mêmes entrées donnent toujours la même sortie.
- Demi-additionneur
- Un circuit qui additionne deux bits uniques et produit deux bits en sortie : une somme via une porte XOR, et une retenue via une porte AND.
- Additionneur complet
- Un circuit qui additionne trois bits — deux bits d'entrée et une retenue entrante — et produit un bit de somme et un bit de retenue sortante.
- Retenue
- Le bit qu'on « retient » pour la colonne suivante quand la somme de la colonne actuelle dépasse ce qu'un seul chiffre peut contenir (en binaire, quand la somme vaut 2 ou plus).
- Additionneur à propagation de retenue
- Une chaîne d'additionneurs complets, un par colonne de bits ; la retenue sortante de chaque étage alimente la retenue entrante de l'étage suivant et « se propage » le long de la chaîne.
- Multiplexeur
- Un sélecteur : un circuit avec plusieurs lignes d'entrée qui en choisit une pour la faire passer vers la sortie, selon des lignes de sélection qui agissent comme un aiguillage.
- ALU (unité arithmétique et logique)
- Un grand circuit combinatoire au cœur du CPU qui effectue des opérations arithmétiques et logiques (addition, soustraction, AND, OR, comparaisons). Un opcode sélectionne quelle opération s'exécute.
- Opcode
- Un court motif de bits qui indique à l'ALU quelle opération effectuer sur les entrées — comme un numéro de menu qui sélectionne l'action souhaitée.
- Indicateurs d'état (flags)
- Des bits individuels que l'ALU positionne pour rendre compte du résultat : un indicateur zéro quand le résultat vaut 0, un indicateur de retenue quand une retenue déborde de la largeur du nombre.
