Circuits séquentiels v5

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Cours Structure machine
S2

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Circuits séquentiels v5

  1. 1. 1 Solution Q0 + Q1 + K0 J0 K1 J1 Q0 Q1 1 0 X 1 X 0 0 0 0 1 1 X X 1 1 0 1 1 X 1 0 X 0 1 0 0 1 X 1 X 1 1 J0=K0=1 J1=K1=Q0
  2. 2. 2 Circuits séquentiels ‫الـتعاقبية‬ ‫الدارات‬ Taha Zerrouki Taha.zerrouki@gmail.com Module: Architecture des ordinateurs 1ère MI S2
  3. 3. Les circuits séquentiels ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬
  4. 4. 5 •Introduction ‫مدخل‬ •Notion d’horloge ‫الساعة‬ ‫مفهوم‬ •Les bascules ‫القلابات‬ •Les registres ‫السجلت‬ •Les compteurs ‫العدادات‬ Les circuits séquentiels
  5. 5. 6 1.Circuits combinatoires Un circuit combinatoire est un circuit numérique dont les sorties dépendent uniquement des entrées: L’état du système ne dépend pas de l’état interne du système. Pas de mémoration de l’état du système. ‫فقط‬ ‫ابمداخلها‬ ‫تتعلق‬ ‫مخارجها‬ ‫التركيبية‬ ‫الدارة‬ ‫حفظ‬ ‫ل‬ ،‫الساابقة‬ ‫ابحالتها‬ ‫تتعلق‬ ‫ل‬ ‫الحالية‬ ‫النظام‬ ‫وحالة‬ ‫النظام‬ ‫لحالة‬. )(EfS 
  6. 6. 7 2.Les circuits séquentiels ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬  Un circuit séquentiel est un circuit numérique (logique) dont l’état à l’instant t+1 est une fonction des entrées en même instant t+1 et de l’état précédente du système ( l’instant t) ‫الحالة‬ ‫في‬ ‫حالتها‬ ‫تتعلق‬ ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬t+1‫ابمدخلتها‬ ‫اللحظة‬ ‫في‬ ‫وحالتها‬t ),(1 tt SEfS  ),( SEfS  Circuit séquentielE S
  7. 7. 8 Exemple d’un circuit séquentiel ‫مثال‬ Circuit Séquentiel ‫تعاقبية‬ ‫دارة‬C L L+ L C Mémoire ‫ذاكرة‬ L X 0 Basculement ‫انقلب‬ 1 0 1 Basculement ‫انقلب‬ 0 1 1
  8. 8. Exercice ● Le bouton du démarage d'un micro ordinateur est un bouton poussoir, il démarre et arrête l'ordinateur selon l'état de l'ordinateur, ● Réaliser le circuit de commande de ce bouton. ●‫ويطفئ‬ ‫غل‬‫غ‬ ‫يش‬ ،‫ابناابض‬ ‫مزود‬ ‫الحاسب‬ ‫تشغيل‬ ‫زر‬ ‫الزر‬ ‫لهذا‬ ‫التحكم‬ ‫دارة‬ ‫مم‬‫غ‬ ‫ص‬ ،‫الجهاز‬.
  9. 9. Solution ● Les entrées: ‫المداخل‬ – Le bouton: poussé 1, relaché 0 ‫حر‬ ،‫مضغوط‬ ‫الزر‬ – L'état actuel  S : démarré 1, arrêté 0 ‫يعمل‬ ‫الحالة‬/ ‫متوقف‬ ● Les sorties : – L'état nouvel  S+ : démarré 1, arrêté 0 ‫الحالة‬ ‫متوقف‬ ‫يعمل‬ ‫الجديدة‬/
  10. 10. Solution B S S+ 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 ● S+ = BS+BS ● S+ = SÅB
  11. 11. Solution
  12. 12. Chronogramme ‫زمني‬ ‫مخطط‬
  13. 13. Applications ‫تطبيقات‬ • Les circuits séquentiels sont utilisés pourt réaliser 1. des compteurs, 2.des registres, 3.des mémoires. ،‫العدادات‬ ‫في‬ ‫تستعمل‬ ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬ ‫والذاكرة‬ ‫السجلت‬ 14
  14. 14. Synchrone / Asynchrone ‫متزامن‬ ‫متزامن‬ ‫ل‬/
  15. 15. 16 ‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫نظام‬  Lorsque un circuit séquentiel n’a pas d’horloge comme variable d’entrée ou si le circuit fonctionne indépendamment de cette horloge alors ce circuit est asynchrone. ‫متزامنة‬ ‫ل‬ ‫ابالزمن‬ ‫خاص‬ ‫مدخل‬ ‫فيها‬ ‫ليس‬ ‫التي‬ ‫الدارة‬ E0 E1 E2 Circuit séquentiel asynchrone S1 S2 4. Les systèmes Asynchrones
  16. 16. Une horloge est une variable logique qui passe successivement de 0 à 1 et de 1 à 0 d’une façon périodique. ‫من‬ ‫يمر‬ ‫منطقي‬ ‫متغير‬ ‫الساعة‬0‫إلى‬1‫ومن‬1‫إلى‬0‫دوريا‬  Système synchrone( Notion de l’horloge) ‫الساعة‬ ‫مفهوم‬ ، ‫متزامن‬ ‫نظام‬
  17. 17. 18 L’horloge ‫الساعة‬ Niveau Bas : 0 Niveau Haut: 1 Front montant Front descendant 0 00 1
  18. 18. Synchronisation ‫التزامن‬
  19. 19. ‫الفطار‬
  20. 20. 21 E0 E1 H Circuit séquentiel synchrone S1 S2 Système synchrone( Notion de l’horloge) ‫الساعة‬ ‫مفهوم‬ ، ‫متزامن‬ ‫نظام‬ ● Cette variable est utilisée souvent comme une entrée des circuits séquentiels  le circuit est dit synchrone. ● L’horloge est notée par h ou ck ( clock). ●‫ــــــــة‬‫ي‬‫التعاقب‬ ‫للدارات‬ ‫مدخل‬ ‫عادة‬ ‫ــــــــر‬‫ي‬‫المتغ‬ ‫هذا‬ ‫ــــــــتعمل‬‫س‬‫ي‬ ‫ب‬ ‫للساعة‬ ‫يرمز‬ ،‫متزامنة‬ ‫الدارة‬ ‫وتسمى‬H‫و‬ck
  21. 21. 22 3.Système synchrone ‫متزامن‬ ‫نظام‬ E0 E1 H Circuit séquentiel synchrone S1 S2 h 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1
  22. 22. 23 Moment de la synchronisation ‫التزامن‬ ‫لحظة‬ Tic Tac
  23. 23. 24 L’horloge ‫الساعة‬ Niveau Bas : 0 ‫السفلي‬ ‫المستوى‬ Front montant ‫الجبهة‬ ‫الصاعدة‬ Front descendant ‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ 0 00 1
  24. 24. 25 L’horloge ‫الساعة‬ T f 1 Niveau Bas : 0 ‫السفلي‬ ‫المستوى‬ Niveau Haut: 1 ‫العلوي‬ ‫المستوى‬ Front montant ‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬ Front descendant ‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ La période T ‫الفترة‬ La période T est en seconde ‫بالثواني‬ Fréquence F La fréquence est en hertz ‫التواتر‬ 0 1 0
  25. 25. 26 Synchronisation sur niveau Haut ‫العلوي‬ ‫المستوى‬ ‫على‬ ‫التزامن‬ Synchronisation sur front montant ‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫المزامنة‬ Synchronisation sur front descendant ‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامنة‬ h h h E E E
  26. 26. Exercice ‫تمرين‬ B est synchronisé sur le front montant Completer le chronogramme ‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫أكمل‬ ،‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامن‬ ‫الزر‬
  27. 27. Exercice B est synchronisé sur le front descendant Completer le chronogramme ‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫أكمل‬ ،‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامن‬ ‫الزر‬
  28. 28. Bascules ‫القلابات‬ 29
  29. 29. Bascule • Flip Flop ‫قلب‬ • Une bascule est un circuit logique capable, dans certaines circonstances, de maintenir les valeurs de ses sorties malgré les changements de valeurs d'entrées. •‫على‬ ‫المخارج‬ ‫قيم‬ ‫حفظ‬ ‫على‬ ‫قادرة‬ ‫دارة‬ ‫القلب‬ ‫المدخلت‬ ‫قيم‬ ‫ير‬‫غ‬ ‫تغ‬ ‫من‬ ‫الرغم‬ 30
  30. 30. Applications ‫تطبيقات‬ • La bascule est l'élément de base de la logique séquentielle. ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬ ‫أساس‬ ‫هو‬ ‫القلب‬ En effet, en assemblant des bascules, on peut réaliser ‫إنجاز‬ ‫يمكن‬ ‫القلابات‬ ‫ابتركيب‬ 1. des compteurs, ‫العدادات‬ 2.des registres, ‫السجلت‬ 3.des mémoires. ‫الذاكرات‬ 31
  31. 31. 32 Les bascules ‫القلابات‬ Chaque bascule possède des entrées et deux sorties Q et Q . Une bascule possède la fonction de mémoration et de basculement. ‫وقلب‬ ‫حفظ‬ ‫ووظيفتي‬ ،‫مخرجان‬ ‫له‬ ‫قلب‬ ‫كل‬ Q Une bascule Q E0 E1 …… E2 ),( QEiFQ  Q Q
  32. 32. 33 Les bascules ‫القلبات‬ Une bascule peut posséder une horloge (synchrone ) ou non (asynchrone) ‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫أو‬ ‫متزامنا‬ ‫يكون‬ ‫قد‬ ‫القلب‬ Q Une bascule Q E0 E1 …… E2 ),( QEiFQ  Q Q
  33. 33. 34 Les bascules ‫القلابات‬ Il existe plusieurs types de bascules : ‫القلابات‬ ‫من‬ ‫أنواع‬ ‫يوجد‬ RS, RST T JK D
  34. 34. 35 5.1 Les bascules RS (Reset,Set) ‫القل ب‬RS Q+SR Q-00 110 001 X11 Q Une bascule RS Q R S Etat mémoire ‫ذاكرة‬ Remise à 1 ‫توحيد‬ Remise à 0 ‫تصفير‬ État interdite ‫ممنوع‬
  35. 35. Bascule RS 36
  36. 36. Bascule RS mise à 1 37 Q+SR Q-00 110 001 X11
  37. 37. Bascule RS – mise à 0 38 Q+SR Q-00 110 001 X11
  38. 38. Bascule RS – ETAT mémoire 39 Q+SR Q-00 110 001 X11
  39. 39. Bascule RS – Etat interdit 40 Q+SR Q-00 110 001 X11
  40. 40. 41 5.1 Les bascules RS (Reset,Set) Q+SR Q-00 110 001 X11 Q+Q-SR 0000 1100 1010 1110 0001 0101 X011 X111 QUne bascule RS Q R S Etat mémoire Remise à 1 Remise à 0 État interdite
  41. 41. Exercice • Tracer le schéma de la bascule RS avec les portes logiques •Q+Q-SR 0000 1100 1010 1110 0001 0101 X011 X111
  42. 42. 43 Chronogramme d’une bascule RS S R Q mémoire
  43. 43. Exercice • Tracer le schéma de la bascule RS • avec les portes logiques •‫قلب‬ ‫مخطط‬ ‫ارسم‬RS •‫المنطقية‬ ‫ابالبواابات‬ • Q+Q-SR 0000 1100 1010 1110 0001 0101 X011 X111
  44. 44. 45 Structure interne d’une bascule RS ‫قل ب‬ ‫ابنية‬ QSRQ QRSQ . .     ))(()()(.. ))(()()(.. QSSRRQSRQSRQSRQ QRRSSQRSQRSQRSQ     Q Q S R Q Q
  45. 45. Exercice Completer le chronogramme de la bascule RS
  46. 46. Exercice
  47. 47. Bascule RST • Bascule RS synchrone •‫قلب‬RS‫متزامن‬ QUne bascule RS Q R S
  48. 48. 49 Q+SRT QXX0 Q00 110 001 X11 Bascule RST
  49. 49. Bascule RST 50
  50. 50. Exercice • Completer le chronogramme de RST •
  51. 51. Chronogramme RST • •
  52. 52. 53 Q+T Q0 1 Q Une bascule T Q T Q Bascule T
  53. 53. Exercice • Donner l’équation des sorties de la bascule T • Tracer le schéma Q+T Q0 1 Q
  54. 54. Exercice • Tracer le chronogramme • Synch. front montant Q+T Q0 1 Q
  55. 55. Exercice Q
  56. 56. Bascule D 57
  57. 57. 58 C’est une bascule synchronisée sur front montant ou descendant ‫نازلة‬ ‫أو‬ ‫صاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫متزامن‬ ‫قلب‬ Q+Dh Q-00/1 Q-10/1 00 11 bascule D D h Q Q bascule D D h Q Q Sur front montant Sur front descendant Bascule D ‫القلب‬  
  58. 58. Bascule D Bascule Data utilisée comme mémoire ‫القلب‬d data‫بسيطة‬ ‫كذاكرة‬ ‫يستعمل‬ ،‫بيانات‬
  59. 59. Exercice Completer le chronogramme de la bascule D synchronisée sur le front montant Q+Dh Q-00/1 Q-10/1 00 11  
  60. 60. 61 Chronogramme d’une bascule D Q h D Q
  61. 61. 62 Chronogramme d’une bascule D Q h D Q 0 1 0 1
  62. 62. Exercice ● Transformer une bascule RST pour quelles agisse comme une bascule D Q+Dh Q-00/1 Q-10/1 00 11   Q+SRT QXX0 Q00 110 001 X11
  63. 63. Exercice Q =0 => D=0 ; S =0 ; R=1 Q =1 => D=1 ; S =1 ; R=0 S = D R = D QUne bascule RS Q S R D
  64. 64. 65 Transformer une bascule RST pour quelles agisse comme une bascule D Q+SRT QXX0 Q001 1101 0011 X111 T = h S = D R = D Bascule D
  65. 65. Exercice Q =0 => D=0 ; S =0 ; R=1 Q =1 => D=1 ; S =1 ; R=0 S = D R = D QUne bascule RS Q S R D
  66. 66. D Latch ‫القفل‬ ‫د‬ ‫قلب‬
  67. 67. 68 C’est une bascule synchrone (utilise une horloge) sur niveau Haut ou niveau Bas ‫السفل‬ ‫أو‬ ‫العلى‬ ‫المستوى‬ ‫على‬ ‫متزامن‬ ،‫د‬ ‫القفل‬ ‫قلب‬ Q+Dh Q-00 Q-10 001 111 Une bascule D latch D h Q Q Sur niveau Haut Si h=1 Q+ =D Bascule D Latch
  68. 68. Bascule D-Latch 69
  69. 69. 70 Q D h Q Completer le chronogramme d’une bascule D latch (niveau haut ) ‫العالي‬ ‫المستوى‬ ‫القفل‬ ‫د‬ ‫للقل ب‬ ‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫اكمل‬( )
  70. 70. 71 Chronogramme d’une bascule D latch (niveau haut ) Q D h Q
  71. 71. Bascule JK ‫ج.ك‬ ‫قلب‬ 72
  72. 72. Bascule J K • La bascule J K synchrone (simple étage) • est obtenue à partir d'une bascule R S T • dont les sorties sont rebouclées sur les entrées. • Ceci permet d'éliminer l'état indéterminé •‫القلب‬jk‫القلب‬ ‫من‬ ‫مشتق‬ ،‫متزامن‬RST‫يستعمل‬ ، ‫قلب‬ ‫كحالة‬ ‫الممنوعة‬ ‫الحالة‬
  73. 73. Bascule RST Q+KJh Q-xx0/1 Q-00 010 101 11 0/1 X   
  74. 74. Bascule JK Q Q+KJh Q-xx0/1 Q-00 010 101 11 0/1 RST X  
  75. 75. 76 Bascules J.K en mode synchrone Q+KJh Q-xx0/1 Q-00 010 101 11 Q Bascule JK J h K Q Q Une bascule avec deux entrée J , K et une horloge ( front montant ou descendant) ‫نازلة‬ ‫أو‬ ‫صاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫وساعة‬ ‫مدخلن‬ ‫له‬ ‫القلب‬
  76. 76. Bascule JK 77
  77. 77. Bascule JK mise à 1 78 ● ‫توحيد‬
  78. 78. Bascule JK mise à 0 79 ● ‫تصفير‬
  79. 79. Bascule JK état mémoire 80 ● ‫ذاكرة‬
  80. 80. Bascule JK basculement 81 ● ‫قلب‬
  81. 81. 82 Chronogramme d’une bascule J.K Q Q K J h 0 0 1 0 0 0
  82. 82. 83 Chronogramme d’une bascule J.K Q Q K J h 0 0 1 0 0 0
  83. 83. 84 Exercice Transformer une bascule JK en une bascule D ? ‫د‬ ‫قلب‬ ‫إلى‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫قلب‬ ‫ول‬‫غ‬ ‫ح‬. Q+KJh Q-xx0/1 Q-00 010 101 11 0/1    Q
  84. 84. 85 Exercice Transformer une bascule JK en une bascule D ? J = D K = D H1 = H
  85. 85. 86 Les bascules J.K en mode asynchrone ‫اللمتزامن‬ ‫النمط‬ ‫في‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫القل ب‬.  Deux entrées Pr ( preset ) et cl ( clear) asynchrone  Plus prioritaire que l’horloge  Pr et Cl fonctionne avec la logique negative.  ‫المدخلن‬ ‫فيه‬ ‫يتحكم‬ ‫متزامن‬ ‫غير‬ ‫وضع‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫للقلب‬,pr‫و‬cl‫من‬ ‫أولى‬ ‫وهما‬ ، ‫العكسي‬ ‫المنطق‬ ‫في‬ ‫ويعملن‬ ،‫الساعة‬ Sur front montant Q QPr Bascule JK Cl J h K
  86. 86. Jk- synchrone/ asynchrone
  87. 87. 88 Table de vérité d’une bascule J.K ‫ك‬ ‫ج‬ ‫للقل ب‬ ‫الحقيقة‬ ‫جدول‬. Q Q+ KJhClPr État interdit ‫ممنوع‬XXXX00Mode Asynchrone ‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫نمط‬ Remise à 1 ‫توحيد‬1XXX10 Remise à 0 ‫تصفير‬0XXX01 Etat mémoire ‫ذاكرة‬Q- xx0/111Mode Synchrone ‫متزامن‬ ‫نمط‬ Etat mémoire ‫ذاكرة‬Q- 0011 Remise à 0 ‫تصفير‬01011 Remise à 1 ‫توحيد‬10111 Basculement ‫قلب‬1111
  88. 88. Exercice Completer le chronoramme
  89. 89. Exercice Solution

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