Exercices sur la conception de processeurs

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1 Exercices sur la conception de processeurs

2 (conception de processeur)
Cadenas numérique v.1 Donnez la description en VHDL d’un cadenas numérique à cinq chiffres dont la combinaison est Le cadenas est doté d’un bouton entrer qui fait office d’horloge, et de quatre bits permettant de spécifier le chiffre. Une sortie indique si le cadenas doit être verrouillé ou non. Donner un diagramme d’états et un modèle VHDL pour ce circuit. Vérifiez son fonctionnement par simulation.

3 (conception de processeur)
Cadenas numérique v.2 Donnez la description en VHDL d’un cadenas numérique à cinq chiffres entre 0 et 9. Le cadenas est doté d’un bouton entrer qui fait office d’horloge, et de quatre bits permettant de spécifier le chiffre. Une sortie indique si le cadenas doit être verrouillé ou non. Votre code doit être suffisamment général pour qu’on puisse facilement changer la combinaison en modifiant une seule ligne du code. Donner un diagramme d’états et un modèle VHDL pour ce circuit. Vérifiez son fonctionnement par simulation.

4 (conception de processeur)
Feux de circulation Donnez la description en VHDL d’un circuit numérique pour contrôler les feux de circulation d’une intersection entre une route principale et une route secondaire. Le feu doit demeurer vert sur la route principale, sauf quand un senseur sous la chaussée de la route secondaire détecte la présence d’une voiture. Le feu doit alors passer au vert pour la route secondaire pendant une période de 30 secondes, après quoi il revient au vert pour la route principale. Supposez que vous avez accès à une horloge de 1 Hz. Donner un diagramme d’états et un modèle VHDL pour ce circuit. Vérifiez son fonctionnement par simulation.

5 Ascenseur à deux étages
(conception de processeur) Ascenseur à deux étages Faites la conception d’un processeur pour un ascenseur à deux étages. Les entrées du système sont l’étage courant de l’ascenseur, les boutons de contrôle à l’intérieur de l’ascenseur et les boutons d’appels aux différents étages. Les sorties du système sont les commandes au moteur de l’ascenseur et les indicateurs lumineux dans l’ascenseur et aux étages. Ce processeur ne devrait pas comporter de chemin de données. Donnez un diagramme de vue d’ensemble du système, avec la liste des ports d’entrée et de sortie. Donnez un diagramme d’états du système.

6 Machine distributrice
(conception de processeur) Machine distributrice Faites la conception d’un 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 l’item à distribuer. L’item doit être distribué quand le total des pièces reçues est égal ou supérieur au prix de l’item. Supposez une version simple où la monnaie n’est pas rendue. Donnez un diagramme de vue d’ensemble du système, avec la liste des ports d’entrée et de sortie. Donnez un diagramme d’états du système. Donnez un diagramme du chemin des données.

7 (conception de processeur)
Chronomètre Faites la conception d’un processeur pour un chronomètre d’une 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.

8 (conception de processeur)
Température moyenne Faites la conception d’un processeur qui reçoit la lecture de température d’un moteur à chaque coup d’horloge. 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 S2 spécifié par l’utilisateur. Le ventilateur doit être désactivé quand la température baisse sous un niveau S1 aussi spécifié par l’utilisateur. Si la température dépasse un troisième seuil S3, une alarme doit être activée. On suppose que S1 < S2 < S3.

9 (conception de processeur)
Télémètre laser Faites la conception d’un 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. L’impulsion lumineuse se propage dans l’air, frappe la cible et revient vers un détecteur. Quand l’écho de l’impulsion lumineuse est perçu par le détecteur, le chronomètre est arrêté et la distance peut être calculée en tenant compte de la vitesse de propagation de la lumière dans l’air. Soit T le temps mesuré par le chronomètre, en secondes, alors la distance D est donnée par D = T × c / 2, où c = 3 × 108 m/s. Le processeur a deux entrées : le bouton et un signal provenant du détecteur indiquant qu’une impulsion lumineuse a été reçue. Il a deux sorties : un signal vers le laser pour déclencher une impulsion lumineuse et un autre signal indiquant la distance mesurée. Donnez un diagramme représentant le chemin des données du processeur. Donnez le diagramme d’états de l’unité de contrôle du processeur. Donnez la précision du télémètre laser en fonction de la fréquence d’horloge du circuit et sa portée maximale en fonction de la taille du chronomètre.