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Type d'enseignement

Enseignement obligatoire de deuxième année du BSc en micro et nanosciences

Enseignement optionnel de deuxième année du BSc en informatique

3 h hebdomadaires au semestre d’été (3 crédits ECTS), dont 2 h de cours et 1 d’exercices.

Examens oral de 30 mn.
Préalable: Electronique

Objectif

L'objectif est de connaître les circuits électroniques numériques dans leur fonctionnement et leur architecture et d'être en mesure d'entreprendre leur conception.

Contenu

Le cours commence par récapituler les éléments de logique combinatoire et séquentielle (Systèmes logiques combinatoires, Systèmes logiques séquentiels) puis présente successivement les circuits de base combinatoires (Mémoires mortes; Convertisseurs de code; Circuits arithmétiques), les circuits de base séquentiels (Mémoires vives; Systèmes séquentiels synchrones; Registres et compteurs; Circuits arithmétiques) pour aborder les aspects d'architecture (Logique programmable) et de la conception des circuits électronique numériques (Méthodes de conception de circuits; Langage de description de circuit VHDL).

Les exercices se déroulent en laboratoire et offrent la possibilité aux étudiants d'étudier et de construire des circuits qui progressivement s'assemblent et finissent par constituer un ordinateur simple.

Plan

Le déroulement des cours et exercices se fait selon le
plan des cours et exercices

Table des matières

Chapitre 1: logique combinatoire

Circuit combinatoire

Fonction d'une variable

Fonction de plusieurs variables

Algèbre de Boole

Mise en oeuvre par des portes

Mise en oeuvre par des interrupteurs

Logique combinatoire à deux niveaux

Simplification de fonctions à deux niveaux

Logique combinatoire multi-niveaux

Chapitre 2: circuits arithmétiques combinatoires

Addition d'entiers naturels

Multiplication d'entiers naturels

Soustraction d'entiers naturels

Représentation d'entiers relatifs

Addition et soustraction de nombres signés

Arithmétique des entiers non-signés N et signés Z

Chapitre 3: mémoires mortes

Implémentation de la fonction logique universelle

Types de mémoires mortes: ROM, PROM, EPROM, EEPROM

Adresse et mot de donnée

Schéma fonctionnel

Système de numération

ROM

PROM

EEPROM

Programmation

Chronogramme et temps d'accès

Applications

Chapitre 4: systèmes séquentiels

Système logique séquentiel

Circuits séquentiels asynchrones

Bascules synchrones

Registres

Circuits arithmétiques séquentiels

Chapitre 5: mémoire

Introduction

Mémoires vives

Chapitre 6: compteurs

Compteurs synchrones

Compteurs synchrone avec code Johnson

Compteurs réversibles synchrones

Diviseurs de fréquence synchrone

Compteurs "série" ou asynchrones

Chapitre 7: analyse de machines d'état

Analyse de systèmes séquentiels synchrones

Chapitre 8: synthèse de machines d'état

Synthèse de systèmes séquentiels synchrones

Chapitre 9: circuits logiques programmables

Introduction

Les PLD

Les PAL

Chapitre 10: Conception de circuits

Logique programmable

PLD

CPLD (= Complex PLD)

FPGA

Les plateformes FPGA

Survol de la logique programmable

ASIC

Exemples de conception

Conception haut niveau

Etude de cas: deux comparateurs

Equations

Implantation CPLD

Reference

Chapitre 11: Langage de description de matériel VHDL

Description VHDL d'un demi-additionneur

Langage VHDL

Types de données

Objets traités par VHDL

Processus

Modèle temporel de la simulation

Exemple de logique combinatoire

Logique combinatoire avec retards

Exemple de logique séquentielle

Références

Livre

Randy H. Katz, "Contemporary Logic Design", The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc., California, ISBN 0-8053-2703-7, 1994

Randy H. Katz, Gaetano Borriello, "Contemporary Logic Design, 2nd edition", Prentice Hall, ISBN: 0-201-30857-6, 2005

Cours en ligne

U. Alabama, Prof. Jackson, Digital logic, 32 lectures: http://jjackson.eng.ua.edu/courses/ece380/lectures/

U. Ilinois, Computer Science, Computer Architecture I: http://www-courses.cs.uiuc.edu/~cs231/lectures/

EIVD, Manuels d'introduction: http://reds.eivd.ch/form_de_base/form_base_doc.php

Logiciels

LogicWorks: http://www.logicworks5.com/

Electronique numérique