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domien
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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