Brevet FR2625355A1 — publié le 19890630

"Dispositif pour l'enseignement de l'algèbre de boole" L'invention concerne un dispositif pour l'enseignement de l'algèbre de boole. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il se compose d'un bottier électronique contenant - une série de commutateurs d'entrée alignés ; - des registres associés à des voyants mettant en évidence l'état de ces registres, ces registres étant reliés, entre eux, par une ligne de bus de données accessible par des commutateurs associés chacun à un de ces registres - une série de voyants associés à la ligne de bus pour mettre en évidence l'accès des informations à cette ligne de bus - une unité arithmétique et logique (UAL) reliée à des registres, constituant les registres d'entrée, de sortie et de commande de cette UAL ; - une mémoire reliée à un registre constituant un registre d'entrée et de sortie de cette mémoire ;; - ces voyants et commutateurs étant visibles, respectivement accessibles, sur l'une des faces du bottier, cette face du boiter comportant la représentation schématique des registres, UAL, mémoire et des conducteurs de liaison afin de matérialiser sur ce schéma, par l'allumage des voyants, la position et le changement de position des bits d'information en fonction des opérations réalisées, sur le mot introduit, par l'actionnement des divers commutateurs. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la mémoire est matérialisée sur le schéma par des voyants disposés en rangées et colonnes simulant, lors de leur allumage, le contenu de chaque adresse de la mémoire, cette adresse étant établie par deux commutateurs, respectivement d'incrémentation et de décrémentation logiques de l'adresse, ces commutateurs étant associés à une série de voyants matérialisant l'adresse de la donnée pointée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif est relié à un système d'affichage, alimenté par une liaison série, pour la visualisation des fonctions exécutées, des moyens étant prévus'pour effectuer le multiplexage des voyants dans les intervalles de temps séparant l'envoi de deux bits consécutifs vers le système d'affichage. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur l'unique dessin ci-3oint qui est, en vue de dessus, la représentation de la face supérieure du bottier du dispositif. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation d'un dispositif qui permet de faire cquérlr à des débutants en informatique la structure des machines programmables, c'est-à-dire de leur faire assimiler les notions d'unité centrale de mémoire , d'unité d'échange de Buffer, de bus, de terminal, de liaisons série, de liaisons parallèles etc.. Ce dispositif se compose d'un bottier 1 contenant l'ensemble des composants électroniques du dispositif et qui sont reliés par des conducteurs afin de constituer un circuit électrique dont le schéma est représenté sur la face supérieure du bottier. Comme cela est représenté sur le dessin ci-Joint, cette face supérieure comporte ainsi, sous une forme synoptique, la représentation d'un registre d'entrée d'informations 3, d'un registre de sortie d'informations 4, d'un registre de données 5, d'une mémoire 6 et d'une unité arithmétique et logique (UAL) 7. L'entrée de cette (UAL) est reliée à deux accumulateurs 8 et 9 et la sortie est reliée à un registre de transfert 10 tandis que cette (UAL) 7 est également reliée à un registre d'instructions 11. Les liaisons électriques reliant ces composants sont représentées en 12 sur la face supérieure du boiter afin de simuler la ligne de bus assurant le transfert des données. Dans ltexemple représenté, cette ligne de bus comporte quatre conducteurs. Dans le circuit électronique du dispositif sont insérés des voyants qui sont disposés à proximité ou sur les composants du circuit afin de matérialiser le transfert des informations sur ces conducteurs. L'allumage d'un voyant met ainsi en évidence l'état logique 1 alors que son extinction met en évidence l'état logique 0. Ce circuit comporte ainsi une série de quatre voyants 13 matérialisant le transfert des informations vers le registre d'entrée 3, une série de quatre voyants 14 matérialisant la sortie des informations du registre de sortie 4, une série de quatre voyants 15 associée à la ligne de bus 12 et mettant en évidence le cheminement des informations par cette ligne de bus et une série de quatre voyants 16 matérialisant le transfert des informations du registre de données 5 vers la mémoire 6. Deux séries de quatre voyants 17 et 18 sont également prévus pour matérialiser le transfert des informations des accumulateurs 8 ou 9 vers 1'(UAL) 7.Une série de quatre voyants 19 matérialise la sortie des informations de 1'(UAL) 7 vers le registre de transfert 10 et une série de quatre voyants 20 matérialise le transfert des informations depuis le registre d'instructions 11 et vers 1'(UAL) 7. Aux extrémités des alignements de quatre voyants (13 ... 20) sont prévues les lettres F et f matérialisant respectivement dans l'algèbre de Boole les bits de poids fort et les bits de poids faible. La mémoire du dispositif qui est schématisée en 6 sur la face supérieure du bottier comprend également des voyants 61 disposés en colonnes et rangées et formant huit rangées de quatre voyants chacune. Les différentes rangées de voyants représentent les différents étages de la mémoire et la combinaison de l'allumage et de l'extinction des voyants de chaque rangée matérialise le contenu de chaque étage de mémoire; Cette mémoire 6, ainsi matérialisée sur le schéma, comprend également trois voyants 62 disposés en position adjacente de la représentation de la mémoire 6, ces trois voyants étant destinés à mettre en évidence le numéro de la case active de la mémoire6 (rangées des voyants 61) qui est en cours de traitement. Ce circuit électronique comprenant les composants électroniques, les conducteurs de liaison et les voyants, comporte également des commutateurs qui traversent la face supérieure du bottier afin de pouvoir être actionnés par l'élève. Ces commutateurs comprennent ainsi un commutateur de mise en marche 21. Une série de quatre commutateurs 22 devant être actionnée par l'élève pour déterminer en algèbre de Boole l'information qui va être traitée par le dispositif, ces commutateurs 22 étant reliés chacun au registre d'entrée 3 par l'un des voyants de la série de quatre voyants 13. Au registre d'entrée 3 est associé un commutateur 23 devant être actionné par l'élève pour assurer le transfert des informations vers la ligne de bus ce qui est mis en évidence par l'allumage correspondant des voyants de la série de voyants 15. Egalement, un commutateur 24 est associé au registre de sortie d'informations 4, cette sortie d'informations étant mise en évidence de manière correspondante par la série de quatre voyants 14 lorsque le commutateur 24 est actionné. Les informations disponibles sur la ligne de bus 12 et qui sont matérialisées par l'allumage des voyants 15 peuvent être transférées à 1'(UAL) 7 par l'actionnement de l'un ou l'autre des commutateurs 25 et 26 qui sont associés respectivement aux accumulateurs 8 et 9. Lorsque ces commutateurs 25 ou 26 sont actionnés, le transfert des informations vers 1'(UAL) 7 est mis en évidence par l'allumage correspondant des séries de vQyants 17 et 18. Le transfert des instructions de calcul vers 1'(UAL) 7 est effectué par l'actionnement du commutateur 27 associé au registre d'informations 11, ce transfert d'impulsions étant mis en évidence par l'allumage correspondant de la série de voyants 20. Lorsque l'élève a amené dans l'accumulateur 7 les informations disponibles dans les accumulateurs 8 et 9, et qu'il a également introduit dans cet (UAL) 7 des informations désirées, par le registre d'informations 11, cette unité arithmétique et logique 7 effectue l'opé- ration prévue dont le résultat est mis en évidence par l'allumage correspondant des voyants de la série de voyants 19. Ce résultat de calcul peut alors être amené sur la ligne de bus 15 par l'actionnement du commutateur 28 associé au registre de transfert 10, ce transfert des informations étant à nouveau mis en évidence sur la ligne de bus 12 par l'allumage correspondant des voyants 15. Le résultat de cette information peut alors être introduit dans la mémoire 6. Pour cela, l'élève actionne l'un ou l'autre des commutateurs 29 ou 30 qui établissent, respectivement par incrémentation et décrémentation, chaque adresse de la mémoire, cette adresse étant mise en évidence par l'allumage correspondant des voyants 62. Pour introduire les données disponibles sur la ligne de bus 12, dans la mémoire 6, l'relève actionne le commutateur 31 associé au registre de données 5, le transfert de ces données étant mis en évidence par l'allumage des voyants 16 d'une manière correspondant à celle des voyants 15 et par l'allumage identique de la rangée de voyants 61 correspondant à l'adresse pointée par l'actionnement des commutateurs 29 ou 30 et mis en évidence par les voyants 62. Lorsqu'on désire extraire de la mémoire 6 les données de l'une des adresses de la mémoire, il suffit que l'opérateur pointe cette adresse par l'actionnement de l'un ou l'autre des commutateurs 29 ou 30 et lorsque l'adresse correspondante est mise en évidence par les voyants 62, il convient alors qu'il actionne le commutateur 32 qui transfère la donnée de cette adresse de la mémoire sur la ligne de bus 12. Ce transfert est mis en évidence par les voyants 15 et après actionnement du commutateur 24, l'allumage correspondant des voyants 14 met en évidence la disponibilité des informations. Ce dispositif est de préférence relié à un moyen d'affichage, constitué par exemple par un écran de télévision, sur lequel sont affichés les mouvements des données sur lesquelles l'élève effectue des opérations logiques et arithmétiques. Ainsi, les élèves qui font véhiculer des nombres binaires de quatre bits entre les unités structurelles du dispositif peuvent vérifier et assimiler la logique binaire ainsi'que le caractère fondamental de la structure des machines programmables. L'élève acquiert ainsi la notion de programme de façon que cet élève qui, initialement séquençait les opérations effectuées, puisse effectuer, en mode ordinateur, des calculs logiques et arithmétiques à l'aide de ce programme. Le dispasitif affichage qui affiche successivement toutes les opérations effectuées est alimenté par le dispositif par une liaison série, des moyens étant prévus pour effectuer le multiplexage des voyants dans les intervalles de temps séparant l'envoi de deux bits consécutifs vers le système d'affichage. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour l'enseignement de l'algèbre de Boole, caractérisé en ce qu'il se compose d'un bottier électronique contenant - une série de commutateurs d'entrée alignés (22) - des registres (3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11) associés à des voyants (13, 14 et 16 à 20) mettant en évidence l'état de ces registres, ces registres étant reliés, entre eux, par une ligne de bus (12) de données accessible par des commutateurs (23 à 32) associés chacun à un de ces registres - une série de voyants (15) associés à la ligne de bus (12) pour mettre en évidence l'accès des informations à cette ligne de bus - une unité arithmétique et logique (7) (UAL) reliée à des registres (8, 9, 10, 15), constituant les registres d'entrée, de sortie et de commande de cette UAL - une mémoire (6) reliée à un,rgistre constituant un registre d'entrée et de sortie de cette mémoire - ces voyants et commutateurs étant visibles, respectivement accessibles, sur l'une des faces du bottier, cette face du bottier comportant la représentation schématique des registres, UAL' mémoire et des conducteurs de liaison afin de matérialiser sur ce schéma, par l'allumage des voyants, la position et le changement de position des bits d'information en fonction des opérations réalisées, sur le mot introduit, par l'actionnement des divers commutateurs. 20) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire est matérialisée sur le schéma par des voyants (6î) disposés en rangées et colonnes simulant, lors de leur allumage, le contenu de chaque adresse de la mémoire, cette adresse étant établie par deux commutateurs (29, 30), respectivement d'incrémentation et de décrémentation logiques de l'adresse, ces commutateurs étant associés à une série de voyants (62) matérialisant l'adresse de la donnée pointée. 30) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est relié à un système d'affichage, alimenté par une liaison série, pour la visualisation des fonctions exécutées, des moyens étant prévus pour effectuer le multiplexage des voyants dans les intervalles de temps séparant l'envoi de deux bits consécutifs vers le système d'affichage.