Première NSI • Logique • QCM /20

Algèbre de Boole et circuits logiques

Comprendre les portes logiques, calculer des expressions et construire une table de vérité en manipulant les entrées d'un circuit.

1 AND 0 = 0
1 OR 0 = 1
1 XOR 1 = 0

1. Variables booléennes

Une variable booléenne ne peut prendre que deux valeurs : vrai (1) ou faux (0).

En informatique, les expressions booléennes servent à prendre des décisions, écrire des conditions et concevoir des circuits électroniques.

NOT — NON

Inverse la valeur : NOT 0 = 1 ; NOT 1 = 0.

AND — ET

Vaut 1 uniquement si les deux entrées valent 1.

OR — OU inclusif

Vaut 1 si au moins une entrée vaut 1.

XOR — OU exclusif

Vaut 1 si les deux entrées sont différentes.

2. Tables de vérité

On énumère toutes les combinaisons possibles des entrées.

ABA AND BA OR BA XOR BNOT A
000001
010111
100110
111100

Attention : le OU logique (OR) est inclusif : lorsque A = 1 et B = 1, le résultat vaut 1. Pour XOR, il vaut 0.

3. Calculer et simplifier des expressions

Les parenthèses permettent de préciser l'ordre des opérations.

Exemple : (A OR B) AND NOT A. Pour A = 0 et B = 1 : (0 OR 1) AND NOT 0 = 1 AND 1 = 1.

Identités utiles

A AND 1 = A ; A OR 0 = A ; A AND 0 = 0 ; A OR 1 = 1.

A AND NOT A = 0 ; A OR NOT A = 1.

Lois de De Morgan

NOT (A AND B) = (NOT A) OR (NOT B).

NOT (A OR B) = (NOT A) AND (NOT B).

En Python

a = True
b = False
print(a and b)      # False
print(a or b)       # True
print(not a)        # False
print(a != b)        # True : XOR pour deux booléens

En Python, les opérateurs logiques sont and, or et not. Pour des booléens, a != b correspond à XOR.

4. Circuits logiques

Les portes logiques sont des composants qui réalisent physiquement les opérations booléennes.

Une porte possède une ou plusieurs entrées et une sortie. En combinant des portes, on peut réaliser des circuits plus complexes, comme un additionneur.

Exemple d'un demi-additionneur : pour deux bits A et B, la somme vaut A XOR B et la retenue vaut A AND B.

5. Laboratoire interactif

Teste une porte logique et un circuit composé.

Atelier A — Simulateur de portes

AND00Sortie

Le voyant devient vert lorsque la sortie vaut 1.

Atelier B — Circuit composé

Avec les mêmes entrées A et B, calcule (A OR B) AND NOT A.

Demi-additionneur

Atelier C — Générateur de table de vérité

6. Exercices corrigés

Essaie de résoudre chaque exercice avant de lire sa correction.

Exercice 1. Compléter la table de vérité de NOT (A AND B).

Pour (A,B) = (0,0), (0,1), (1,0), (1,1), les résultats sont 1, 1, 1, 0.

Exercice 2. Simplifier A OR (A AND B).

Le résultat vaut toujours A : si A = 1, l'expression vaut 1 ; si A = 0, les deux termes valent 0. C'est la loi d'absorption.

Exercice 3. Un demi-additionneur reçoit A = 1 et B = 1. Donner la somme et la retenue.

Somme = 1 XOR 1 = 0 ; retenue = 1 AND 1 = 1. Cela représente 10₂, soit 2₁₀.

7. QCM — 20 questions

Une réponse par question, correction et note sur 20.