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RÉSUMÉ
A l’inverse des opérateurs combinatoires, les opérateurs séquentiels ont un effet mémoire. Cette capacité à mémoriser et à modifier les informations s’effectue par le biais des opérateurs élémentaires de mémorisation : les bascules réalisées à partir de différentes portes logiques. L’article examine ensuite la manière de réaliser des opérateurs séquentiels, dont les sorties à un instant donné sont fonction de l’état présent et de l’état précédent des sorties. Il poursuit en traitant le cas particulier des compteurs, puis celui des automates synchrones.
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur de l’Institut National des Sciences Appliquées (INSA) de Lyon - Professeur à l’Université Paris Sud
INTRODUCTION
Un premier article [] a présenté les fondements logiques des opérateurs matériels.
Les opérateurs combinatoires présentés dans le premier article n’ont pas de « mémoire » : leurs sorties ne dépendent que de l’état de leurs entrées. Dans cette seconde partie [], nous abordons les opérateurs séquentiels, qui ont un effet mémoire : l’état des sorties dépend des entrées et de l’état précédent des sorties. Les bascules, réalisées à partir des portes logiques élémentaires, sont les éléments fondamentaux permettant de mémoriser et de modifier l’information. Ils permettent de constituer les registres d’une part, et de réaliser les automates nécessaires au contrôle des processeurs et d’un grand nombre de structures matérielles. Les compteurs ne sont qu’un cas particulier de ces automates.
Des exemples de réalisation font l’objet d’un troisième article [].
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2. Compteurs et automates synchrones
Nous examinons maintenant la manière de réaliser des opérateurs séquentiels, dont les sorties à un instant donné sont fonction de l’état présent et de l’état précédent des sorties. Ces opérateurs séquentiels sont constitués des bascules présentées (D, T ou JK ) et de portes logiques.
Nous traitons successivement les compteurs, qui sont un cas particulier d’automates sans entrées, puis le cas général des automates, que nous illustrons avec l’exemple d’un contrôleur de feux pour carrefour.
Nous considérons uniquement les automates synchrones, pour lesquels toutes les bascules sont commandées par le même signal d’horloge. Ceux-ci sont les plus largement utilisés car la condition de fonctionnement se ramène à satisfaire l’inégalité fondamentale qui caractérise la logique synchrone 1.5.3.
2.1 Compteurs
Les compteurs sont des opérateurs séquentiels qui comportent N états et qui passent d’un état i à l’état i + 1 (modulo N ) à chaque coup d’horloge.
HAUT DE PAGE2.1.1 Exemple : compteur par 4
Ce compteur a 4 états, notés 0, 1, 2 et 3. Son graphe des états est donné en figure 34. Ces états doivent être codés avec deux chiffres binaires x et y. Il y a 12 manières différentes de coder 4 états (3[nbsp ]sont fondamentales et les autres s’en déduisent par permutation sur les x et les y ). Sur les 3 codes fondamentaux, seuls le code naturel et le code de Gray pour lequel seul 1 bit change à la fois, sont intéressants.
Le tableau suivant donne les trois codes fondamentaux.
Implantation avec des bascules D : le compteur est implanté avec des...
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