Chapitre iii circuits séquentiels
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Chapitre iii circuits séquentiels Chapitre iii circuits séquentiels Presentation Transcript

  • Université Saad Dahleb de Blida Faculté des Sciences Département d’Informatique Licence Génie des Systèmes Informatique (GSI) Semestre 3 (2ème année) CONCEPTION DE MACHINES DIGITALES CHAPITRE III: CIRCUITS SÉQUENTIELS AROUSSI 2013 - 2014 Disponible sur https://sites.google.com/a/esi.dz/s-aroussi/
  • PLAN DU CHAPITRE  Introduction  Bascules  Registres  Compteurs 2
  • INTRODUCTION Circuits Combinatoires  Les fonctions de sortie s’expriment Circuits Séquentiels  Les fonctions de sortie dépendent selon des expressions logiques des non seules variables d’entrée. variables d’entrée mais également de Circuit Combinatoire seulement de l’état des l’état antérieur (passé) certaines variables de de sortie (propriétés de mémorisation). Circuit Séquentiel 3
  • NOTION D’HORLOGE  Une horloge, noté par H ou ck (clock), est une variable logique qui passe successivement de 0 à 1 et de 1 à 0 d’une façon périodique. Niveau Haut « 1 » Niveau Bas « 0 » Front Montant Période T Front Descendant Fréquence = 1/T = nombre de changement par seconde en hertz (Hz) Horloge Période 1 Hz 1 seconde 1 Méga Hz 1 milliseconde 1 Giga Hz 1 nanoseconde 4
  • INTRODUCTION Circuits Asynchrones  Les variables du système évoluent librement cours du temps. au Circuits Synchrones  L’évolution des variables dépend d’une impulsion d’horloge comme un des signaux d’entrée. Circuit Asynchrone H Circuit Synchrone 5
  • PARTIE 1: 6 BASCULES
  • BASCULES  Une bascule (flip flop):  est un circuit séquentiel élémentaire permettant de mémoriser une information binaire (bit).  peut être synchrone ou asynchrone.  possède deux sorties complémentaires Q et Q. Q- = Q (t) Q+ = Q (t+1) = F (Ei, Q-) Q E0 .... En Bascule Q 7
  • BASCULE RS Q R (Reset) Bascule RS S (Set) Q R S Q+ 0 0 Q- État mémoire 0 1 1 Mise (Set) à 1 1 0 0 Remise (Reset) à 0 1 1 X État interdit 8
  • BASCULE RS CHRONOGRAMME R S Q 9 Mémoire
  • BASCULE RS STRUCTURE INTERNE Q R (Reset) S (Set) Bascule RS Q R S Q- Q+ 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 R S Q+ 0 0 Q- État mémoire 0 1 1 Mise (Set) à 1 0 1 1 1 1 0 0 Remise (Reset) à 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 X 1 1 1 X 1 1 X État interdit 10
  • BASCULE RS STRUCTURE INTERNE R S Q- Q- Q+ Q+ 0 0 0 1 0 1 Q- 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 X X 1 1 1 0 X X RS 00 01 11 10 0 1 X 0 1 1 X 0 Q+ = S + R QRS 00 01 11 10 Q0 0 0 X 1 1 1 0 X 1 Q+ = R + S Q- 11
  • BASCULE RS STRUCTURE INTERNE  Exercice 1: Réaliser la bascule RS en utilisant seulement des portes NAND. S R Q Q 12
  • BASCULE RSH R Q H Bascule RSH S  Q La bascule RSH est une bascule RS synchronisée par un signal d’horloge H. H R S Q+ 0 X X Q- 1 0 0 Q- 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 X Mémorisation Bascule RS 13
  • BASCULE RSH CHRONOGRAMME H R S Q 14
  • BASCULE RSH R H S  Q Bascule RSH Q Exercice 2: Donner le circuit de cette bascule en utilisant la bascule RS. R R Q S Q H S 15
  • BASCULE D LATCH  C’est une bascule synchrone sur niveau Haut ou niveau Bas. D Q Bascule D Latch H D Q Q Bascule D Latch H Sur niveau Haut « 1 » Sur niveau Bas « 0 » Si H = 1 alors Q+ = D Q Si H = 0 alors Q+ = D H/H D Q+ H/H Q+ 0 0 Q- 0 Q- 0 1 Q- 1 D 1 0 0 1 1 1 16
  • BASCULE D LATCH CHRONOGRAMME (NIVEAU HAUT) H D Q Q 17
  • BASCULE D LATCH  Exercice 3: Transformer une bascule RSH pour qu’elle agisse comme une bascule D Latch (niveau haut). D Q+ 0 0 Q- 0 1 Q- 1 0 0 1 1 1 H R S Q+ 0 X X Q- 1 0 0 Q- 1 0 1 1 1 1 0 0 1 H 1 1 X HD = HRSH, R = D ; S = D 18
  • BASCULE D  C’est une bascule synchronisée sur front montant ou descendant D D Q Bascule D H Q Q Bascule D H Q Sur front descendant  Sur front montant  H D Q+ H Q+ 0/1/ 0 Q- 0/1/ Q- 0/1/ 1 Q-  D  0 0  1 1 19
  • BASCULE D CHRONOGRAMME (FRONT MONTANT) H D Q Q 20
  • BASCULE T  La bascule T (Toggle) bascule à chaque impulsion d’horloge (front montant ou descendant) lorsque son entrée T est active. T H T Q Bascule T Q H Q Bascule T Q Sur front descendant  Sur front montant  T H Q+ 0 X Q- 1 0/1,  Q- 1  Q- 21
  • BASCULE T CHRONOGRAMME (FRONT MONTANT) H T Q Q 22
  • BASCULE T  Exercice 4: Transformer une bascule D pour qu’elle agisse comme une bascule T (front montant). H 0/1/  T D H Q- 0/1,  Q- 1 D X 1 Q- Q+ 0 Q+ H  Q- Q Bascule D Q 23
  • BASCULE JK ASYNCHRONE  C’est une bascule variante de RS où on prend en compte le cas ou R=S=1 Q J Bascule JK Asynchrone K J K Q+ 0 0 Q- État mémoire 0 1 0 Remise à 0 1 0 1 Q Remise à 1 24 1 1 Q- Basculement
  • BASCULE JK  Exercice 5: Réaliser une bascule JK asynchrone en utilisant une bascule RS. R S Q- Q+ J K Q- Q+ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 X 1 1 0 1 1 1 1 X 1 1 1 0 25
  • BASCULE JK  Exercice 5: Réaliser une bascule JK asynchrone en utilisant une bascule RS. J K R Q S Q 26
  • BASCULE JK SYNCHRONE  C’est une bascule avec deux entrées J et K et une horloge (front montant ou descendant) J H K J Q Bascule JK Synchrone Sur front montant  H Q K H J K Q+ 0/1,  X X 0 0 0 1 1 0 1  1 1 Q- Sur front descendant  0  Q Q-  Bascule JK Synchrone Q-  Q 27
  • BASCULE JK CHRONOGRAMME (FRONT DESCENDANT) H 1 1 J 0 0 0 1 K 0 0 0 1 1 0 1 0 Q Q 28
  • BASCULE JK  Exercice 6: Transformer une bascule JK synchrone en une bascule D. D Q+ 0/1 0 Q- 0/1 1 Q-  0 0  1 1 H J K Q+ 0/1 X X Q-  0 0 Q-  0 1 0  1 0 1  H 1 1 Q29 HJK = HD, J = D ; K = D
  • BASCULE JK  Exercice 7: Transformer une bascule JK pour qu’elle agisse comme une bascule T (front descendant). T H Q+ H J K Q+ 0 X Q- 0/1,  X X Q- 1 0/1,  Q-  0 0 Q- 1  Q-  0 1 0  1 0 1  1 1 Q30 HT = HJK, J = K = T
  • INITIALISATION DES BASCULES  Les bascules RSH, D, T, et JK ont un fonctionnement synchrone par rapport à un signal d’horloge (H).  Pour le fonctionnement d’un système, il est souvent nécessaire que ces bascules soient initialisées, c’est à dire que leur sortie Q soit à 1 ou à 0 et ce indépendamment du signal d’horloge.  C’est le rôle de ces deux entrées supplémentaires :  Preset : mise à 1 de la sortie Q  C „ lear : mise à 0 de la sortie Q. 31
  • INITIALISATION DES BASCULES  Clear (Cl) et Preset (Pr) sont deux entrées asynchrones qui :  fonctionnent avec la logique négative  sont plus prioritaire que l’horloge Clear 0 Preset 0 H X Q État interdit 0 1 X 1 1 0 X 0 1 1  Bascule 32
  • INITIALISATION DES BASCULES BASCULE JK  Exercice 8: Donner la table de vérité de la bascule JK avec les entrées Clear et Preset. Pr J H K Q Bascule JK Q Cl Sur front descendant  33
  • Cl Pr H J K Q+ 0 0 X X X X État interdit 0 1 X X X 1 Remise à 1 1 0 X X X 0 Remise à 0 1 1 0/1 X X Q- État mémoire 1 1  0 0 Q- 1 1  0 1 0 Remise à 0 1 1  1 0 1 Remise à 1 34 1 1  1 1 Q- Basculement
  • PARTIE 2: 35 REGISTRES
  • REGISTRES DÉFINITION  On appelle registre un ensemble de bascules avec une même commande d'horloge.  Les registres permettent de réaliser certaines opérations: la mémorisation, le décalage et le transfert d’une suite de bits. 36
  • REGISTRES TYPE  Il existe plusieurs types de registres :  Registre à Entrées Parallèles et Sorties Parallèles (EP-SP).  Registre à Entrée Série et Sortie Série (ES-SS).  Registre à Entrée Série et Sortie Parallèle (ES-SP).  Registre à Entrée Parallèle et Sortie Série (EP-SS). 37
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIES PARALLÈLES (EP-SP) En E1 E0 ................ H Registre EP-SP ................ Sn  S1 S 0 Les registres EP-SP sont des registres de mémorisation:  Si H = : Lecture des bits d’entrée.  Sinon: État mémoire. 38
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIES PARALLÈLES (EP-SP)  Quelle est la bascule approprié pour construire les registres EP-SP?  Bascule D car c’est une bascule synchronisé (sur front montant) permettant la lecture et la mémorisation d’un bit. 39
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIES PARALLÈLES (EP-SP)  Exemple: Un registre EP-SP (à 4 bits) en utilisant des bascule D. 40
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIES PARALLÈLES (EP-SP)  Exercice 9: Registre Élémentaire  L’entrée W ordonne l’écriture des entrées dans le registre, l’entrée R ordonne la lecture des valeurs mémorisées (Si R = 0 alors les sorties sont à 0). Réaliser un tel registre. E3 E2 E1 E0 W R Registre élémentaire 41 S 3 S2 S1 S 0
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIES PARALLÈLES (EP-SP)  Exercice 9: Registre Élémentaire 42
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS) E H Registre ES-SS S  Les registres ES-SS sont des registres à décalage (gauche, droite ou circulaire) 43
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS) 44
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS) 45
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIES PARALLÈLES (ES-SP) E H Registre ES-SP Sn ................ S1 S0  Les registres ES-SP sont des registres de décalage :  à gauche: la séquence de sortie est Qn-1 .... Q1 Q0 E  à droite: la séquence de sortie est E Qn .... Q2 Q1 46
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIES PARALLÈLES (ES-SP)  Exemple: Un registre ES-SP (à 4 bits) permettant un décalage à droite. 47
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIE SÉRIE (EP-SS) En ................ E1 E0 H X Registre EP-SS ES S X Fonctionnement Sortie 0 Décalage avec l’entrée série (ES) E0 ou En selon 1 Chargement avec les entrées parallèle (E0, ..., le type de En) décalage 48
  • REGISTRES À ENTRÉES PARALLÈLES ET SORTIE SÉRIE (EP-SS)  Exemple: Un registre EP-SS avec un décalage à droite. 49
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS)  Exercice 10: Registre Universel  Le registre universel est une association de bascules permettant quatre modes de fonctionnement commandés par deux variables C1 et C2. Réaliser un tel registres avec des bascules et des multiplexeurs. E3 E2 E1 E0 ES C2 C1 Fonctionnement 0 0 Mémoire 0 1 Décalage à droit 1 0 Décalage à gauche 1 1 Chargement parallèle H C2 Registre Universel C1 50 S3 S2 S1 S0
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS)  Exercice 10: Registre Universel C1 S3 S2 S1 S0 0 0 Q3 Q2 Q1 Q0 Mémoire 0 1 ES Q3 Q2 Q1 Décalage à droite 1 0 Q2 Q1 Q0 ES Décalage à gauche 1  C0 1 E3 E2 E1 E0 Chargement parallèle Pour permettre ces quatre modes de fonctionnement, chacune des bascule est précédée d’un multiplexeur. L’entrée D de chaque bascule est ainsi en fonction du mode C1C0. 51
  • REGISTRES À ENTRÉE SÉRIE ET SORTIE SÉRIE (ES-SS)  Exercice 10: Registre Universel 52
  • REGISTRES  Exercice 11: Faire l’étude du registre décrit par le fonctionnement suivant Entrées parallèles E3 E2 E1 E0 Commandes asynchrones ES Raz Chg Registre Universel H Dg Dd Commandes synchrones 53 S3 S2 S1 S0
  • REGISTRES  Exercice 11: Faire l’étude du registre décrit par le fonctionnement suivant Raz Chg Dg H Fonctionnement 1 X X X X Remise à 0 les sorties 0 1 X X X Chargement des entrées parallèles 0 0 1 X  Décalage à gauche avec l’entrée série ES 0 0 0 1  Décalage à droite avec l’entrée série ES 0  Dd 0 0 0 X Lecture des états mémoires Raz et Chg sont des commandes asynchrones 54
  • REGISTRES  Exercice 11: Faire l’étude du registre décrit par le fonctionnement suivant Raz Dg Dd H Q3 Q2 Q1 Q0 1 X X X X 0 0 0 0 0 1 X X X E3 E2 E1 E0 0 0 1 X  Q2 Q1 Q0 ES 0 0 0 1  ES Q3 Q2 Q1 0  Chg 0 0 0 X Q3 Q2 Q1 Q0 Raz et Chg sont des commandes asynchrones 55
  • REGISTRES  Exercice 11:  Utilisation de bascule D avec les entrées d’initialisation (Clear et Preset) Cl 0 Pr 0 H X Pr Q+ X 0 1 X 1 1 0 X 0 1 1 0/1/ Q- 1 1  D D H Q Bascule D Q Cl 56
  • PARTIE 3: 57 COMPTEURS
  • COMPTEURS DÉFINITION H Compteur Qn-1 ................ Q1 Q0  Un compteur est une association de n bascules permettant de décrire, au rythme d’une horloge, une séquence déterminée: S0 S1 S2......Sm-1 58  Cette séquence est appelée cycle du compteur
  • COMPTEURS DÉFINITION H Compteur S0 S1 S2......Sm-1 Qn-1 ................ Q1 Q0  Une combinaison de sortie d’un compteur (Qn-1 ....... Q1Q0) est appelée état.  Le nombre d’états différents (Si) pour un compteur est appelé le modulo (m) de ce compteur: m<2n 59
  • COMPTEURS EXEMPLES  Compteur modulo 4 (cycle complet) Nombre d’impulsion (H) Sorties Q1 Q0 Valeur décimale 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 2 3 1 1 3 4 0 0 0 5 0 1 1 0 3 1 2 60
  • COMPTEURS EXEMPLES Compteur modulo 8 (cycle complet) n=3 Compteur modulo 6 (cycle incomplet) n=3 Compteur modulo 10 (cycle incomplet) n=4 Compteur modulo 4 Cycle quelconque n=3 61
  • COMPTEURS TYPE  Selon le cycle des compteurs, nous distinguons entre:  Les compteurs modulo 2n ( cycle complet):   n=3 : 0,1,2,3,4,5,6,7,0 modulo 8   n=2 : 0 ,1,2,3,0 modulo 4 n=4 : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,0 modulo 16 Les compteurs modulo N ( cycle incomplet )    Pour N=5 : 0,1,2,3,4,0 n=3 Pour N= 10 : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 n=4 Les compteurs à cycle quelconque :  0,2,3,6,0  0,2,5,6,7,8,10,0 n=3 62 n=4
  • COMPTEURS TYPE H Compteur Qn-1 ................ Q1 Q0  Selon l’horloge des bascules, nous distinguons entre :  Les Compteurs Asynchrones: les bascules possèdent des horloges différentes.  Les Compteurs Synchrones: les bascules possèdent63la même horloge.
  • PARTIE 3.A: COMPTEURS 64 ASYNCHRONES
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 États présents États suivants Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 65
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 H Q0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 Q2 0 1 0 0 0 1 Q1 1 1 1 0 66 0 1 2 3 4 5 6 7
  • COMPTEURS ASYNCHRONE MODULO 2N PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT  De manière générale, seule la première bascule reçoit le signal d'horloge. Toutes les bascules qui suivent celle-ci sont commandées par la bascule précédente. Bascule n-1 Qn-1 Hn-1 Qn-2 Bascule n-2 Hn-2 Bascule 1 ...... Q1 H1 Bascule 0 H =H0 Q0 67
  • COMPTEURS ASYNCHRONES BASCULES APPROPRIÉES  Quelles sont les bascules appropriées pour construire les compteurs? 68
  • COMPTEURS ASYNCHRONES BASCULES APPROPRIÉES  Quelles sont les bascules appropriées pour construire les compteurs?  Les bascules synchrones sur front qui permettent de réaliser l’état de basculement Q+ = Q1 D Pr H Cl 1 1 Q Q 1 H T Pr Cl 1 1 Q Q 1 H Q J Pr K Cl 1 Q 69
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE D) 1 Q2 Q2 Pr2 D 2 Cl2 1 Q1 Q1 1 Q2 Pr1 D 1 Cl1 1 Q0 Q0 1 Q1 Pr0 D 0 Cl0 H 1 Q0 70
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE T) 1 Q2 Pr2 T 2 1 1 Q1 Pr1 T 1 1 1 Q0 Cl2 Cl1 Cl0 1 Q2 1 Pr0 T 0 1 H 1 Q1 Q0 71
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE JK) 1 Q2 Pr2 J1 K1 1 1 Q1 Pr1 J1 K1 1 1 Q0 Pr0 J 0 K0 Cl2 Cl0 1 Q2 Cl1 1 1 H 1 Q1 Q0 72
  • COMPTEURS ASYNCHRONES MODULO N PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT  Qn-1 Pour réaliser un compteur asynchrone modulo N, il faut agir sur les entrées d’initialisation (Clear et Preset) lorsque la combinaison correspondant au modulo N se produit sur les sorties du compteur. Prn-1 Bascule n-1 Cln-1 Prn-2 Hn-1 Qn-2 Bascule n-2 Pr1 Hn-2 Bascule 1 ...... Cln-2 Pr0 H1 Cl1 Q1 Bascule 0 Cl0 Q0 H =H0 73
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6  Dessiner la table de transition de ce compteur (modulo 6) 74
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6 États présents États suivants Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ Cli Pri 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 X X X 1 1 Détection de l’état 110 et remise à zéro asynchrone 75
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6 H Q0 0 1 Pri 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 Q2 0 1 0 0 0 1 Q1 1 1 1 0 0 0 0 1 Détection de l’état 110 et remise à zéro asynchrone 76
  • COMPTEURS ASYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6 1 Q2 Cl2 T 2 1 1 Q1 Pr2 Cl1 T 1 1 1 Q0 Pr1 1 Cl0 T 0 Pr0 H 77 Q2 Q1 Q0
  • COMPTEURS ASYNCHRONES MODULO N  Exercice 12: Réaliser un compteur asynchrone décimale ( modulo 10) 78
  • COMPTEURS ASYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE EXEMPLE Soit le compteur ayant le cycle suivant 0 0 6 Détecter le 7 et forcer à 0 2 Détecter le 1 et forcer à 2 7 1 6 3 Détecter le 4 et forcer à 6 2 4 3 Pour forcer le compteur d’un état à un autre, il faut 79 agir sur les entrées asynchrone Cli et Pri des bascules
  • COMPTEURS ASYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE EXEMPLE Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ Cl2 Pr2 Cl1 Pr1 Cl0 Pr0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 80
  • COMPTEURS ASYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT  Qn-1 Pour réaliser un compteur asynchrone à cycle quelconque, il faut agir sur les entrées d’initialisation (Clear et Preset) lorsque une combinaison interdite (n’appartient pas au cycle) se produit sur les sorties du compteur. Prn-1 Bascule n-1 Cln-1 Prn-2 Hn-1 Qn-2 Bascule n-2 Pr1 Hn-2 Bascule 1 ...... Cln-2 Pr0 H1 Cl1 Q1 Bascule 0 Cl0 Q0 H =H0 81
  • PARTIE 3.B: COMPTEURS 82 SYNCHRONES
  • COMPTEURS SYNCHRONES STRUCTURE GÉNÉRALE  Un compteur synchrone est une structure où toutes les bascules reçoivent le même signal d’horloge. La fonction comptage est réalisée par l’intermédiaire des fonctions appliquées sur les entrées synchrones des bascules. ? ? Bascule n-1 Bascule n-2 Qn-1 Qn-2 H ? ? ...... Bascule 1 Bascule 0 Q1 Q0 83
  • COMPTEURS SYNCHRONES ÉTAPES DE RÉALISATION 1. Déterminer le nombre de bascules nécessaires « n » 2. Établir la table de transition du compteur [état suivant (Qi+) en fonction de l'état présent (Qi)] 3. Déterminer l'expression des entrées des bascules 84
  • COMPTEURS SYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE JK) Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ J2 K2 J1 K1 J0 K0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 1 X 0 0 1 0 1 0 0 X 1 X X 1 0 1 0 0 1 1 0 X X 0 1 X 0 1 1 1 0 0 1 X X 1 X 1 1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X 1 0 1 1 1 0 X 0 1 X X 1 1 1 0 1 1 1 X 0 X 0 1 X 1 1 1 0 0 0 X 1 X 1 X 1 J0=K0=1, J1= K1= Q0, J2=K2=Q0.Q1 85
  • COMPTEURS SYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE T) Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ T2 T1 T0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 T0=1, T1= Q0, T2=Q0.Q1 86
  • COMPTEURS SYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 23 (BASCULE D) Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ D2 D1 D0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 87
  • COMPTEURS SYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6 (BASCULE JK) Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ J2 K2 J1 K1 J0 K0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 1 X 0 0 1 0 1 0 0 X 1 X X 1 0 1 0 0 1 1 0 X X 0 1 X 0 1 1 1 0 0 1 X X 1 X 1 1 0 0 1 0 1 X 0 0 X 1 X 1 0 1 0 0 0 X 1 0 X X 1 1 1 0 X X X X X X X X X 88
  • COMPTEURS SYNCHRONES EXEMPLE: COMPTEUR MODULO 6 (BASCULE JK) H Q0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 Q2 0 1 0 0 0 1 Q1 1 1 1 0 0 0 0 1 89
  • COMPTEURS SYNCHRONES MODULO N EXERCICE  Exercice 13: A. Réaliser un compteur synchrone modulo 10 qui possède une entrée de validation V. tel que si V=0 alors le compteur est dans un état mémoire , si V=1 alors validation du comptage. 90
  • COMPTEURS SYNCHRONES MODULO N EXERCICE  Exercice 13: B. Utiliser ce compteur et des portes logiques pour réaliser un compteur modulo 100 ( 0,1,2,…………….,98,99,0) ? C. Généraliser la solution pour réaliser un compteur modulo 1000 ( 0,1,………….,998,999) ? 91
  • COMPTEURS SYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE EXEMPLE Soit le compteur ayant le cycle suivant 0 6 2 3 1. Pour forcer le compteur d’un état à un autre, il faut agir sur les entrées synchrones (Di, Ji et Ki ou Ti). 2. Pour les états qui n’appartiennent pas au cycle du 92 compteur, il faut les considérer comme étant des états indéterminés.
  • COMPTEURS SYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE AVEC DES BASCULES JK Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ J2 K2 J1 K1 J0 K0 0 0 0 0 1 0 0 X 1 X 0 X 0 1 0 0 1 1 0 X X 0 1 X 0 1 1 1 1 0 1 X X 0 X 1 1 1 0 0 0 0 X 1 X 1 0 X 0 0 1 X X X X X X X X X 1 0 0 X X X X X X X X X 1 0 1 X X X X X X X X X 1 1 1 X X X X X X X X X 93
  • COMPTEURS SYNCHRONES A CYCLE QUELCONQUE AVEC DES BASCULES T Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ T2 T1 T0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 X X X X X X 1 0 0 X X X X X X 1 0 1 X X X X X X 1 1 1 X X X X X X 94
  • DÉCOMPTEURS  L’études des décompteurs se fait exactement de la même manière que l’étude des compteurs.  Exemple d’un décompteur modulo 8: Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 95
  • DÉCOMPTEURS EXEMPLE: DÉCOMPTEUR SYNCHRONE MODULO 23 (BASCULE T) Q2 Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ T2 T1 T0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 96 T0=1, T1= Q0, T2=Q0.Q1
  • COMPTEURS/DÉCOMPTEURS  Le circuit Compteur/Décompteur peut offrir à la fois l’opération de comptage et décomptage. Pour ce faire, il faut rajouter une entrée de commande C qui indique le type de l’opération (par exemple: si C=0 alors comptage, sinon décomptage) H C Compteur/Décompteur Q2 Q1 Q0 97
  • EXEMPLE: COMPTEUR/DÉCOMPTEUR SYNCHRONE MODULO 23 (BASCULE T) Q1 Q0 Q2+ Q1+ Q0+ T2 T1 T0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 Compteur Q2 Décompteur C 98
  • EXEMPLE: COMPTEUR/DÉCOMPTEUR SYNCHRONE MODULO 23 (BASCULE T) C Q2 Q1 Q0 T2 T1 T0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 T0=1, T1= C  Q0, T2=C Q0.Q1 + C Q0.Q1 99
  • COMPTEURS/DÉCOMPTEURS EXERCICE  Exercice 14: Réaliser un compteur/décompteur décimale définit par la table de fonctionnement suivante: 100
  • SOURCES DE CE COURS  Amrouche Hakim, Cours d’Architecture des ordinateurs, École nationale Supérieure d’Informatique (ESI), Alger, Année universitaire 2011/2012. Disponible sur http://amrouche.esi.dz/ 101