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INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Pierre Langlois Cours #12: Exercices.

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1 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Pierre Langlois Cours #12: Exercices de révision

2 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Facteur? Décrire un module en VHDL qui accepte en entrée un nombre de cinq bits et qui a deux sorties, une pour indiquer si le nombre est divisible par trois et lautre sil est divisible par cinq. Pour une des sorties, utilisez un énoncé concurrent, et pour lautre sortie utilisez un processus. 2 (VHDL de base – chapitre 2)

3 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Implémentation sur PLA Donner limplémentation des fonctions logiques suivantes sur le PLA: 3 (technologies, chap. 3)

4 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques La synthèse … Donnez deux exemples de code VHDL non synthétisable. Expliquez les défis de concevoir un synthétiseur pour du code écrit en C par rapport à du code VHDL. 4 (flot, chapitre 4)

5 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Calcul de la médiane Faites la conception dun circuit numérique combinatoire qui accepte en entrée trois nombres signés A, B, et C exprimés avec W bits et qui a pour sortie la médiane des trois nombres. Dans une liste de nombres, la médiane est au milieu de la liste classée par ordre de grandeur. Par exemple: – la médiane de {10, -1, 7} est 7. – la médiane de {15, 12, 12} est 12. Vous pouvez utiliser des opérations logiques et arithmétiques (dont la comparaison), des multiplexeurs, décodeurs et encodeurs, et toute porte logique. Votre circuit doit être purement combinatoire, il ne doit pas inclure déléments à mémoire. Donnez un diagramme de votre circuit identifiant clairement les entrées, les sorties, les blocs de traitement et leurs interconnexions. 5 (chemin de données)

6 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Cadenas numérique Donnez la description en VHDL dun cadenas numérique à cinq chiffres dont la combinaison est Le cadenas est doté dun bouton « entrer » qui fait office dhorloge, et de quatre bits permettant de spécifier le chiffre. Une sortie indique si le cadenas doit être verrouillé ou non. Ce processeur a-t-il un chemin des données? Donnez la machine à états pour ce processeur. Donnez un modèle VHDL pour ce circuit. Votre code devrait suffisamment général pour quon puisse facilement changer la combinaison en modifiant une seule ligne du code. 6 (conception de processeur) library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all; use ieee.numeric_std.all; entity cadenas is port ( reset_n, entrer : in STD_LOGIC; nombre : in unsigned(3 downto 0); ouvrir : out STD_LOGIC ); end cadenas;

7 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Feux de circulation Considérez le problème des feux de circulation à lintersection dune route secondaire et dune route principale. Le feu doit débuter vert sur la route principale, sauf quand un senseur sous la chaussée de la route secondaire détecte la présence dune voiture. Le feu de la route principale doit alors passer au jaune pour une seconde, puis au rouge pour 30 secondes. Le feu de la route secondaire doit être vert pendant ces trente secondes, puis passer au jaune pendant une seconde, puis passer au rouge. Le feu doit alors être vert sur la route principale jusquà ce que le senseur soit activé de nouveau. Ce système contient-il un chemin des données? Donnez un diagramme détats pour ce système. 7 (conception de processeur)

8 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Ascenseur à deux étages Faites la conception dun processeur pour un ascenseur à deux étages. Les entrées du système sont létage courant de lascenseur, les boutons de contrôle à lintérieur de lascenseur et les boutons dappels aux différents étages. Les sorties du système sont les commandes au moteur de lascenseur et les indicateurs lumineux dans lascenseur et aux étages. Ce processeur ne devrait pas comporter de chemin de données. – Donnez un diagramme de vue densemble du système, avec la liste des ports dentrée et de sortie. – Donnez un diagramme détats du système. 8 (conception de processeur)

9 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Machine distributrice Faites la conception dun processeur pour une machine distributrice. Supposez que vous avez un module qui accepte des pièces et qui donne, sur 8 bits, la valeur en sous de la dernière pièce reçue. Une constante doit permettre de fixer le prix de litem à distribuer. Litem doit être distribué quand le total des pièces reçues est égal ou supérieur au prix de litem. Supposez une version simple où la monnaie nest pas rendue. – Donnez un diagramme de vue densemble du système, avec la liste des ports dentrée et de sortie. – Donnez un diagramme détats du système. – Donnez un diagramme du chemin des données. 9 (conception de processeur)

10 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Chronomètre Faites la conception dun processeur pour un chronomètre dune résolution de 0.1 s avec un bouton pour démarrer et arrêter et un bouton permettant de saisir un temps intermédiaire. Supposez que vous avez accès à une horloge de 10 Hz. 10 (conception de processeur)

11 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques SDA Une opération communément utilisée en traitement dimage est le calcul de la somme des différences absolues (SDA) entre deux images A et B. Cette somme est une mesure de la similarité entre les deux images. Faites la conception dun processeur qui calcule la SDA de deux images de pixels entreposées dans deux mémoires séparées. Chaque octet de chaque mémoire contient lintensité dun seul pixel sous la forme dun nombre non signé entre 0 et 255 inclusivement. Les mémoires sont chargées par un autre module. Les calculs doivent débuter quand le signal dentrée go est activé, et le signal de sortie fini doit être activé quand les calculs sont terminés. Donnez un le chemin des données et la machine à états de lunité de contrôle du processeur. 11 (conception de processeur)

12 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Chemin critique, pipeline, etc. … Les bascules ont un temps de préparation de 1 ns, un temps de maintien de 0.5 ns et un délai de propagation de 2 ns. Négligez les délais des interconnexions. – Identifiez le chemin critique et déterminez la fréquence maximale dhorloge. – Ajoutez un niveau de pipeline et donnez la fréquence maximale dhorloge résultante. – Quel est leffet davoir un déphasage dhorloge égal à 1 ns sur le circuit sans pipeline? Peut-on diminuer la période dhorloge? Si oui, à quelle valeur? 12 (synchronisation – chapitre 8)

13 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Température moyenne Faites la conception dun processeur qui reçoit la lecture de température dun moteur à chaque coup dhorloge. Le processeur doit calculer la moyenne des températures des 5 derniers échantillons et activer un ventilateur si la température moyenne est supérieure à un seuil S 2 spécifié par lutilisateur. Le ventilateur doit être désactivé quand la température baisse sous un niveau S 1 aussi spécifié par lutilisateur. Si la température dépasse un troisième seuil S 3, une alarme doit être activée. On suppose que S 1 < S 2 < S (conception de processeur)

14 INF3500 : Conception et implémentation de systèmes numériques Télémètre laser Faites la conception dun processeur pour un télémètre laser. Le télémètre a un bouton pour déclencher la prise de mesure. Quand le bouton est pressé, une impulsion lumineuse est générée et un chronomètre est activé. Quand lécho de limpulsion est perçu par un détecteur, le chronomètre est arrêté et la distance est mesurée en divisant le temps par la vitesse de propagation de la lumière dans lair. Discutez de la précision de votre appareil en fonction des différents paramètres de design. 14 (conception de processeur)


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