Cours Systèmes logiques Institut Supérieur de Gestion Tunis Cours Systèmes logiques Ferchichi Maroua marouaferchichi@yahoo.fr Mars 2010

Références Cours « Systèmes logiques » de Walter Hammer ( Octobre 2001) : Ecole polythechnique fédérale de Lausanne Cours « Systèmes logiques I » de Jean-François Harvey & Mohamad Sawan (Septembre 1999) École polytechnique de Montréal

Objectifs du cours Percevoir le sens des définitions et concepts de base de la logique Expliquer le fonctionnement des différents types de systèmes logiques Comprendre le rôle des systèmes logiques

Plan du cours Généralités et concepts fondamentaux Portes logiques Systèmes combinatoires simples Implémentation Systèmes combinatoires complexes Systèmes séquentiels simples Systèmes séquentiels complexes

1)Généralités et concepts fondamentaux Logique Une technique élaborée par l’humanité pour se doter d’outils dédiés à diverses fonctions dans un but de synthétiser systématiquement des systèmes Variable binaire Variable discrète qui ne peut prendre que deux et seulement deux valeurs. Variable logique Variable binaire qui peut prendre deux états associés au caractère vrai ou faux d’un événement.

1)Généralités et concepts fondamentaux État logique Valeur attribuée à une variable logique. L’état d’une variable peut être vrai ou faux. On représente l’état vrai par "1" et l’état faux par "0". Une variable dans son état vrai est dite "active". Opérateurs logiques Les opérateurs logiques de base sont ET, OU et NON. Fonction logique Ensemble de variables logiques reliées par des opérateurs logiques. Une fonction logique ne peut prendre que deux valeurs: 0 ou 1.

1) Généralités et concepts fondamentaux Signal logique Quantité physique qui représente une variable logique dans l'un ou l'autre de ses deux états possibles. Système logique Ensemble de composants qui effectuent des fonctions sur des signaux logiques dans le but de stocker, communiquer ou de transformer de l'information.

1) Généralités et concepts fondamentaux L’informatique Science de traitement automatique de l’information par des machines. Les systèmes logiques font partie de l’informatique, ils interviennent aux systèmes électroniques de traitement de l’information

1) Généralités et concepts fondamentaux Formes de l’information

1) Généralités et concepts fondamentaux Représentation numérique Mot binaire= suite de bits représentant un nombre , un caractère , une adresse,…

2) Portes logiques Opérations logiques L’opération NON(NOT) : inversion ou complément logique L’opération ET(AND) : produit ou intersection logique

2) Portes logiques Opérations logiques Opération OU (OR) : somme ou union logique Opération NAND : AND suivie d’une inversion

2) Portes logiques Opérations logiques Opération NOR : OR suivie d’une inversion Opération XOR : OU exclusif

2) Portes logiques Opérations logiques Opération XNOR : XOR suivie d’une inversion

2) Portes logiques Propriétés des opérations logiques

2) Portes logiques Ecriture et lecture de schémas Equation logique : Schéma logique :

2) Portes logiques Ecriture et lecture de schémas: Exemple

2) Portes logiques Algèbre de Boole une équation simplifiée implique un nombre réduit de composants électroniques, ce qui a l'avantage d'augmenter la fiabilité et de réduire les coûts de fabrication. La première méthode de simplification consiste à utiliser intuitivement les propriétés définies par l'algèbre booléenne en effectuant des mises en facteurs ou autres manipulations pouvant conduire à la simplification de la fonction.

3) Systèmes combinatoires simples Modes de représentation Table de vérité Table de Karnaugh

3) Systèmes combinatoires simples Modes de représentation Equation canonique Diagramme des temps Une expression est sous sa forme canonique si tous les symboles qui représentent les variables apparaissent dans tous les termes qui la constitue. Lorsqu'une équation est écrite à partir de sa table de vérité, elle est dans sa forme canonique.

3) Systèmes combinatoires simples Synthèse des circuits logiques But: La réalisation d’une fonction logique qui satisfait certaines critères: Le coût Minimum d’encombrement Nombre de circuits à produire Le matériel à disposition Délai de réalisation…

3) Systèmes combinatoires simples Synthèse des circuits logiques La synthèse des circuits logiques passe par les étapes suivantes: Table de vérité Equation logique ou table de Karnaugh Simplification Logigramme Implantation La simplification d’une fonction logique combinatoire a pour but de minimiser le nombre de termes de l’équation, ainsi que le nombre de variables d’entrée apparaissant dans ces termes. Implantation:Permet de dessiner le schéma logique qui sera utilisé pour la réalisation du circuit logique.

4) Implémentation Technologie CMOS (Comlementary Metal Oxide Semiconductor) La réalisation matérielle des portes logiques est accomplie à l’aide d’une technologie. Cette technologie comporte des éléments actifs: les transistors: bipolaires et MOS La technologie CMOS pour la réalisation des circuits logiques complexes

5) Systèmes combinatoires complexes Circuits programmables

6) Systèmes séquentiels simples Système logique séquentiel Dans un système séquentiel, l’état des variables de sortie ne dépend pas seulement des états des variables d’entrée mais aussi de l’état précédent du système: la notion de mémoire doit être introduite Dans un système séquentiel l’état des variables de sortie ne dépend pas seulement

6) Systèmes séquentiels simples Exemples Registre à décalage Registre ou pile FIFO Registre ou pile LIFO Compteur (counter) Discriminateur de sens de rotation

7) Systèmes séquentiels complexes Circuits programmables Flip-flop: circuit d’isolation servant à mémoriser l’état présent

7) Systèmes séquentiels complexes Exemples FPGA: Field Programmable Gate Arrays: organisé sous forme matricielle Microcontrôleur: contient des parties combinatoires (UAL) et une mémoire ROM de programme

Questions?