GELE2442 Chapitre 7 : Registres et compteurs - … · Compteur synchrone: une horloge commune est branch ee aux entr ees CLK de toutes les bascules. Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442

GELE2442 Chapitre 7 :Registres et compteurs

Gabriel Cormier, Ph.D., ing.

Universite de Moncton

Hiver 2015

Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 1 / 21

Contenu

1 Registres et compteurs

2 Registre a decalage

3 Compteurs

4 Compteurs synchrones


Registres et compteurs

Registres et compteurs

Registre: groupe de bascules qui partagent une horloge commune

Un registre a n bits est un groupe de n bascules qui peuvent stockern bits

Compteur: registre qui passe a travers une sequence ordonnee detatsbinaires

Le compteur produit toujours la meme sequence detats


Registre a decalage

Registre a decalage

Permet de decaler de linformation binaire dune cellule a une autredans une direction specifique

Constitue dune serie de bascules en cascade, ou la sortie dunebascule est branchee a lentree de la bascule suivante


Registre a decalage

Registre a decalage: exemple

QD

C Q

QD

C Q

QD

C Q

QD

C Q

EntreeSerie

SortieSerie

CLK

Figure 1 : Registre a decalage de 4 bits unidirectionnel


Registre a decalage Transfert seriel

Transfert seriel

Un systeme numerique est dit seriel si linformation est transformee etmanipulee 1 bit a la fois.

Linformation est transferee un bit a la fois du registre source auregistre de destination



Transfert seriel: exemple

Registre A Registre B

CLKCLK

SOB

Horloge

CTRL

Horloge

CTRL

CLKT1 T2 T3 T4

Figure 2 : Transfert seriel




Systeme pour controler quand linformation est transferee: on a uneentree dactivation

Lentree CTRL permet de controler quand lhorloge globale est passeeaux registres




A chaque pulse T1, T2, T3 et T4, un bit est transfere du registre A auregistre B

La valeur initiale du registre A est 1011 et la valeur initiale du registreB est 0010

Pulse Registre A Registre BValeur initiale 1 0 1 1 0 0 1 0Apres T1 1 1 0 1 1 0 0 1Apres T2 1 1 1 0 1 1 0 0Apres T3 0 1 1 1 0 1 1 0Apres T4 1 0 1 1 1 0 1 1

Figure 3 : Exemple de transfert seriel


Registre a decalage Addition serielle

Addition serielle

La plupart des operations dans un ordinateur sont effectuees enparallele, parce que les calculs sont plus rapides.

Necessite des circuits plus complexes et plus gros

Dans des circuits ou la taille est importante, on utilise parfois desoperations serielles plutot que parallele


Registre a decalage Addition serielle

Addition serielle

Registre A

Registre B

FA

DQ

C

x

y

z C

Clear

S

SI

CTRLHorloge

SIEntreeserie

Figure 4 : Additionneur seriel


Compteurs

Compteurs

Compteur: registre qui passe a travers une sequence predefinie detatssuite a lapplication dun pulse dentree

Lentree peut etre un pulse dhorloge, ou provenir dune sourceexterne

La sequence detats na pas besoin detre une sequence numerique(0-1-2-etc)

Un compteur qui suit une sequence numerique est un compteurbinaire

Un compteur binaire a n bits est constitue de n bascules et peutcompter de 0 a 2n 1.


Compteurs

Compteurs

Deux types principaux:

Compteur en cascade (ripple counter): les entrees dhorloge CLK nesont pas activees par une horloge commune, mais par la sortie desautres bascules

Compteur synchrone: une horloge commune est branchee aux entreesCLK de toutes les bascules.


Compteurs Compteur binaire en cascade

Compteur binaire en cascade

La sortie dune bascule est branchee a lentree CLK de la basculesuivante

La bascule qui contient le bit le moins significatif recoit les pulsesdentree


Compteurs Compteur binaire en cascade

Compteur binaire en cascade

QD

C QR

QD

C QR

QD

C QR

QD

C QR

A0

A1

A2

A3

Reset

Compte

Figure 5 : Compteur binaire en cascade a 4 bitsGabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 15 / 21

Compteurs Compteur DCB en cascade

Compteur DCB en cascade

Passe a travers la sequence de 0 a 9 puis recommence a 0

Il faut 4 bascules pour creer ce circuit, puisque le DCB necessite 4 bits

0000 0001 0010 0011 0100

01010110011110001001

Figure 6 : Diagramme detat dun compteur DCB




On peut combiner des compteurs DCB pour realiser des compteurs deplus de 10

Les entrees des decades superieures sont le bit Q8 de letageprecedent.




CompteurDCB

CompteurDCB

CompteurDCB

100

Q1Q2Q4Q8

101

Q1Q2Q4Q8

102

Q1Q2Q4Q8

Compte

Figure 7 : Compteur DCB a trois decades


Compteurs synchrones


Differents des compteurs en cascade: lhorloge est appliquee a toutesles bascules

Une horloge commune active toutes les bascules simultanement,plutot quune a la fois.



Compteur synchrone: exemple

QT

C Q

QT

C Q

QT

C Q

QT

C Q

Q0

Q1

Q2

Q3

CNTEN

CLK

Figure 8 : Compteur binaire synchrone a 4 bits



Compteur synchrone: exemple

Le circuit de la figure 8 possede aussi une entree dactivation globale(CNTEN)

Chaque bascule T va seulement inverser si CNTEN = 1

Attention a la vitesse de lhorloge: si lhorloge est trop rapide, il estpossible quun changement au LSB nait pas le temps de se propagerau MSB


Registres et compteursRegistre dcalageTransfert srielAddition srielle

CompteursCompteur binaire en cascadeCompteur DCB en cascade


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