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GELE2442 Chapitre 7 : Registres et compteurs Gabriel Cormier, Ph.D., ing. Universit´ e de Moncton Hiver 2015 Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 1 / 21

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

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  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 2 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 3 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 4 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 5 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 6 / 21

  • Registre a decalage Transfert seriel

    Transfert seriel: exemple

    Registre A Registre B

    CLKCLK

    SOB

    Horloge

    CTRL

    Horloge

    CTRL

    CLKT1 T2 T3 T4

    Figure 2 : Transfert seriel

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

  • Registre a decalage Transfert seriel

    Transfert seriel: exemple

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

    Lentree CTRL permet de controler quand lhorloge globale est passeeaux registres

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 8 / 21

  • Registre a decalage Transfert seriel

    Transfert seriel: exemple

    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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 9 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 10 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 11 / 21

  • 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.

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 12 / 21

  • 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.

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 13 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 14 / 21

  • 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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 16 / 21

  • Compteurs Compteur DCB en cascade

    Compteur DCB en cascade

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

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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 17 / 21

  • Compteurs Compteur DCB en cascade

    Compteur DCB en cascade

    CompteurDCB

    CompteurDCB

    CompteurDCB

    100

    Q1Q2Q4Q8

    101

    Q1Q2Q4Q8

    102

    Q1Q2Q4Q8

    Compte

    Figure 7 : Compteur DCB a trois decades

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 18 / 21

  • Compteurs synchrones

    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.

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 19 / 21

  • Compteurs synchrones

    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

    Gabriel Cormier (UdeM) GELE2442 Chapitre 7 Hiver 2015 20 / 21

  • Compteurs synchrones

    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

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

    Registres et compteursRegistre dcalageTransfert srielAddition srielle

    CompteursCompteur binaire en cascadeCompteur DCB en cascade

    Compteurs synchrones