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Cours Systèmes logiques

Ferchichi Maroua

marouaferchichi@yahoo.fr

Mars 2010

Institut Supérieur de Gestion Tunis

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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

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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

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Plan du cours

1. Généralités et concepts fondamentaux

2. Portes logiques

3. Systèmes combinatoires simples

4. Implémentation

5. Systèmes combinatoires complexes

6. Systèmes séquentiels simples

7. Systèmes séquentiels complexes

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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 binaireVariable discrète qui ne peut prendre que deux et seulement deux valeurs.

• Variable logiqueVariable binaire qui peut prendre deux états associés au caractère vrai ou faux d’un événement.

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• État logiqueValeur 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 logiquesLes opérateurs logiques de base sont ET, OU et NON.

• Fonction logiqueEnsemble 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

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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.

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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

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1) Généralités et concepts fondamentaux

Formes de l’information

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Représentation numérique

Mot binaire= suite de bits représentant un nombre , un caractère , une adresse,…

1) Généralités et concepts fondamentaux

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2) Portes logiques

Opérations logiques• L’opération NON(NOT) : inversion ou complément

logique

• L’opération ET(AND) : produit ou intersection logique

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Opérations logiques• Opération OU (OR) : somme ou union logique

• Opération NAND : AND suivie d’une inversion

2) Portes logiques

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Opérations logiques• Opération NOR : OR suivie d’une inversion

• Opération XOR : OU exclusif

2) Portes logiques

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Opérations logiques

• Opération XNOR : XOR suivie d’une inversion

2) Portes logiques

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2) Portes logiques

Propriétés des opérations logiques

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2) Portes logiquesEcriture et lecture de schémas

• Equation logique :

• Schéma logique :

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2) Portes logiquesEcriture et lecture de schémas: Exemple

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2) Portes logiques Algèbre de Boole

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3) Systèmes combinatoires simples

Modes de représentation • Table de vérité

• Table de Karnaugh

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Modes de représentation• Equation canonique

• Diagramme des temps

3) Systèmes combinatoires simples

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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…

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La synthèse des circuits logiques passe par les étapes suivantes:

- Table de vérité - Equation logique ou table de Karnaugh- Simplification - Logigramme- Implantation

3) Systèmes combinatoires simples Synthèse des circuits logiques

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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

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5) Systèmes combinatoires complexes

Circuits programmables

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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

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Exemples

• Registre à décalage• Registre ou pile FIFO• Registre ou pile LIFO• Compteur (counter)• Discriminateur de sens de rotation

6) Systèmes séquentiels simples

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Circuits programmables

7) Systèmes séquentiels complexes

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Exemples

• FPGA: Field Programmable Gate Arrays: organisé sous forme matricielle

• Microcontrôleur: contient des parties combinatoires (UAL) et une mémoire ROM de programme

7) Systèmes séquentiels complexes

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Questions?