Architecture des Ordinateurs1 Initiation la Logique Squentielle
Rappels de cours Pourcertainsoprateurs,ltatde
lasortiedpendnonseulementdela combinaisonappliquelentre(logique
combinatoire)maisaussideltat prcdentdessortiesducircuit :ilssont
ditssquentielsetontuneffet mmoire .Lalogiquesquentielleest
doncunelogiquecombinatoireavecune mmorisationdessorties.Cette
mmorisationestraliseparcequon appelle une bascule ; cest un organe
demmorisation unitaire (mmorisation duneseule donne).
Caractristiques dun signal lectrique logique Un signal lectrique
logique possde : - un niveau haut (en anglais "high" = "H"), - un
niveau bas (en anglais "low" = "L"), qui gnralement correspondent
respectivement au "1" logique et au "0" logique. Pour tout ce qui
concerne la logique combinatoire ces deux niveaux suffisent. En
logique squentielle on utilise aussi ce qu'on appelle les "fronts".
C'est le moment o le signal passe d'un niveau haut l'autre. On
distingue deux types de front : - le front montant : c'est le
passage du niveau bas (0 logique) au niveau haut (1 logique), - le
front descendant : c'est le passage du niveau haut au niveau bas.
Technologie des composants TD 07
PEGARD Claude FORTINI Yoann
LogiquecombinatoireMmorisationE1E2E1E2 Architecture des
Ordinateurs2 Ce sont principalement les signaux d'horloge sur les
bascules, compteurs, registres, qui utilisent ces fronts. Le signal
d'horloge dans les tables de vrits Dans une table de vrit, pour
indiquer que le changement se fait sur un front on utilise : - pour
un front montant, - pour un front descendant. Identification Sur
les symboles des composants lectroniques, on identifie une entre
valide sur un front de la faon suivante : Architecture des
Ordinateurs3 La Bascule RS (Reset / Set) Une bascule R.S. peut tre
ralise soit : avec des oprateurs logiques NORavec des oprateurs
logiques NAND) Schma quivalent avec oprateurs NOR Schma quivalent
avec oprateurs NAND Les inverseurs sont ralises laide de NAND.
Table de vrit de la bascule RS en utilisant le schma des portes
NAND. Hypothse: lon dcide que Q pris comme valeur 0 lors de
lopration prcdente. RSQ/Q 00Q(n-1)/Q(n-1) 0110 1001 110(nor) ou
1(nand) 0(nor) ou 1(nand) Architecture des Ordinateurs4 Exercice 1
: Dispositif anti-rebond On est souvent amen commander un tat
physique l'aide d'un bouton poussoir ou d'un inverseur (par exemple
les touches d'un clavier). Cependant lorsqu'on ferme un
interrupteur le contact n'est pas franc instantanment et on peut
observer une srie de rebonds du signal avant d'obtenir la position
ferme. Pour viter ce dfaut on ralise un montage quivalent celui
ci-dessous, faisant appel une inverseuse et une bascule RS.
1.Compltez le chronogramme ci-dessous. Des repres de temps sont l
pour vous aider chelonner les tapes de transition : Architecture
des Ordinateurs5 Exercice 2 : La Bascule RSH (ou RST, RS Synchrone)
Dans la bascule RS prcdemment tudie, la sortie change dtat, au
temps de propagation prs, au moment o la combinaison des tats
dentre est change, son mode de fonctionnement est asynchrone. Dans
une bascule synchrone, le changement dtat de la sortie qui
correspond une nouvelle combinaison dtat dentre ne peut seffectuer
que sur le front actif, montant ou descendant, dun signal de
synchronisation ou dhorloge (H). R Q H
S /Q Entre dynamique(active sur front montant) Cette bascule
comprend 3 entres : S : entre de mise 1 R : entre de mise 0 H :
entre dhorloge, active sur front montant ou descendant du signal Q
et /Q : sorties complmentaires 1.A votre avis, en vous inspirant de
la bascule RS, comment peut-tre ralise cette bascule (restez
simples, R et S sont valids ssi H=1) ? 2.Dans le cas dune bascule
RSH sur front montant, remplissez la table de vrit ci-dessous :
RSHQ/Q XX 0 ou 1 00 01 10 11 Architecture des Ordinateurs6 Exercice
3 : Bascule JK La bascule JK est une bascule synchrone deux entres
de donnes J et K La bascule JK prsente : Deux entres J et K Une
entre dhorloge H Deux sorties complmentaires Q et /Q Fonctionnement
dune bascule JK : Les entres J et K de ce type de bascule ont le
mme rle que les entres S et R de la bascule RSH la diffrence que la
condition J = K = 1 nest pas une condition ambigu sur ltat de Q et
/Q. Cette bascule se dclenche sur le front actif, montant ou
descendant, du signal dhorloge. Ltat J = K = 1 provoque le
changement d tat de la sortie Q ou un basculement successif chaque
top dhorloge. Il est utilis dans de nombreux systmes numriques.
1.Compltez la table de vrit de la bascule JK : 2.Dans le cas dune
bascule JK active sur front montant, tracez les chronogrammes de Q
et /Q, dans le cas o J et K changent dtats successifs dans lordre
de la table ci-dessus, et chaque front montant (au dpart : J=K=0,
et Q=1). On dira, ici, que la bascule JK fonctionne en mode
synchrone, ou mode T. JKQ/Q 00 01 10 11 Architecture des
Ordinateurs7 3.Dans le cas dune bascule JK active sur front
montant, tracez les chronogrammes de Q et /Q, (au dpart : J=K=0, et
Q=1). Les volutions de J et K vont sont donnes par le chronogramme
ci-dessous : Vous laurez compris, on dira ici que la JK fonctionne
en asynchrone, puisque les valeurs dentre ne sont pas lies
lhorloge. (seules la mise jour de Q et /Q y est contrainte)
Exercice 4 : Bascule D La bascule D (Delay) reproduit en sortie
limpulsion dentre aprs un certain temps. Elle est obtenue partir
dune bascule JK en envoyant, chaque impulsion, le signal J et son
inverse sur K. La premire version, simple, reproduit le signal de D
chaque front montant. Architecture des Ordinateurs8 1.Tracez le
chronogramme de Q pour la premire version (au dpart, Q=0) : La
seconde version, plus complexe, se verrouille la sortie sur front
descendant, et reproduit le signal sur front montant. 2.Tracez le
chronogramme de Q pour cette seconde version (au dpart, Q=0) :
Exercice 5 : Bascule T La bascule T sinverse chaque impulsion
dhorloge, cest un diviseur par 2. Elle est obtenue en envoyant le
mme tat J et K chaque impulsion. 1.Donnez la table de vrit de la
bascule T. Architecture des Ordinateurs9 Exercice 6 Lexercice
suivant concernera le premier cas complexe concret dutilisation des
bascules. Ce montage est constitu uniquement de bascules JK sur
front montant et dune porte logique ET. 1.Il vous est ici demand de
complter la table de fonctionnement de ce montage, sur au moins 8
fronts montants. Deux lignes ont t remplies pour vous aider. (note
: les colonnes A, B et C ne sont pas obligatoires : elles ne sont l
que pour vous aider lanalyse squentielles des informations.
Q3Q2Q1CBA 000001 001011 2.A prsent, observez la table. Quel est le
rle dun tel montage ? Architecture des Ordinateurs10 Exercice 7
Lexercice suivant concernera le premier cas complexe concret
dutilisation des bascules. Ce montage est constitu uniquement de
bascules JK sur front montant et dune porte logique ET. 1.Il vous
est dabord ici demand de complter le chronogramme ci-dessous (au
dpart, Q0=Q1=Q2=0 ): 2.En vous inspirant de ce chronogramme,
tablissez sa table de fonctionnement : 3.Quel est le rle dun tel
montage ? 4.Rpondez nouveau au questions 1 et 2 de cet exercice,
mais commencez par forcer les valeurs de Q0, Q1 et Q2 = 1.
Quobservez-vous ? Architecture des Ordinateurs11 Annexe :
correction des exercices Exercice 1 1. Exercice 2 1. 2. SRHQ/Q XX 0
ou 1 Inchangs 00 Inchangs 01 01 10 10 11 ? Architecture des
Ordinateurs12 Exercice 3 2. Exercice 5 Exercice 6 Compteur
synchrone (le clock est envoy simultanment sur les 3 sorties) sur 3
bits (modulo 8). Exercice 7 1. 2. Compteur asynchrone (le clock
nest envoy qu la premire, et les autres ragissent sur front
montant) sur 3 bits (modulo 8). 3.On dcompte (de 7 0, en cycle)
JKQ/Q 00Inchangs 0101 1010 11Inverss
