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SYSTÈMES LOGIQUES SÉQUENTIELS
La logique booléenne n'est en effet pas toujours combinatoire (presque jamais en fait dans les dispositifs techniques). La logique combinatoire est illustrée sur des exemples simples mais pertinents pour aborder les systèmes complexes que sont les ordinateurs électroniques.
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Table des matières
1. Introduction | 2. Systèmes synchrones et asynchrones |
3. Exemple de système séquentiel synchrone | 4. Quelques fonctions
logiques séquentielles 4.1. Les Verrous (latches) 4.2. Les Registres 4.3. Les Compteurs 4.4. Les Mémoires 4.5. Les Microprocesseurs |
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1. INTRODUCTION
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La logique séquentielle se distingue
de la logique combinatoire par le fait que dans cette dernière,
les sorties ne réagissent qu'aux entrées, sans que le système
ne soit sensible à l'histoire de ces entrées, ce qui est
le cas en logique séquentielle. Il faut alors toujours prendre en
compte les séquences d'entrée et de sortie du système
que l'on veut analyser.
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2. SYSTÈMES
SYNCHRONES ET ASYNCHRONES
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Il y a une autre distinction importante qu'il nous reste à présenter : les systèmes logiques peuvent être synchrones ou asynchrones.
- Système asynchrone : si on laisse un système électronique évoluer de lui-même, on disposera de l'information en sortie lorsque tous les délais électro-physiques se seront écoulés. Par exemple, le lecteur peut consulter des fiches techniques des portes logiques pour se faire une idée des ordres de grandeurs de ces délais. Dans ce cas, le système est asynchrone : le temps est continu car la sortie peut être lue n'importe quand.
- Système synchrone : Dans ce cas, une horloge électronique cadence la marche du système, et on connaît les instants où l'on peut lire les sorties, on connaît le temps de réponse d'un système.
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3. EXEMPLE
DE SYSTÈME SÉQUENTIEL SYNCHRONE
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Dans le système schématisé ci-dessous,
un verrou d'entrée bloque les données binaires en entrée.
Ces données sont traitées par un décodeur travaillant
de manière asynchrone et combinatoire. Les sorties asynchrones du
décodeur sont finalement resynchronisées sur l'horloge par
le verrou de sortie.
On représente le timing graphiquement de la sorte :
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4. QUELQUES
FONCTIONS SÉQUENTIELLES
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4.1. Les Verrous (latches)
4.2. Les Registres
4.3. Les Compteurs
4.4. Les Mémoires
4.5. Les Microprocesseurs
4.1.
Les Verrous
L'élément verrou, ou
bascule D permet de mémoriser un bit :
La bascule présente la fonction de recopier l'entrée D à la sortie Q, au flanc montant de l'entrée CP (Clock Pulse) :
D CP Q ------------------------ 0 0->1 0 1 0->1 1
Exemple de circuit : le HC74 (double bascule D avec set et reset)
4.2. Les
Registres
Un assemblage de verrous permet d'obtenir
une mémoire d'un mot, appelée registre. L'accès du
registre peut être parallèle, série. Dans l'exemple
- type présenté précedemment, il
s'agit de registres à entrée parallèle et sortie parallèle.
Exemple de circuit : le 74164 (8 bits entrée série, sortie parallèle)
4.3. Les
Compteurs
Les compteurs sont également
réalisés à l'aide d'assemblage de verrou.
Exemple de compteur : le HCT 4516 (compteur binaire up/down)
4.4.Les
Mémoires
Une mémoire est constituée
d'un ensemble de registres, muni d'un système d'adressage permettant
de stocker ou accéder à des informations.
Exemple de mémoire : FCB61C65 de Philips.
Extrait de la fiche technique de la mémoire FCB61C65 de Philips.
4.5.Les
Microprocesseurs
Le microprocesseur, dans sa forme
la plus dépouillée, est constitué :
- d'un compteur de programme (PC),
- d'une mémoire (MEM),
- d'une unité arithmétique et logique (ALU),
- d'interfaces d'entrée et sortie (E/S),
- de connections entre ces sous-systèmes (BUS).
Extrait de la fiche technique du microprocesseur 68HC11 de Motorola :