Electronique Numérique

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M33 : Electronique Numérique

Pr. Aziz Amari

aziz.amari@um5.ac.ma Année universitaire 2019-2020

Filière

: Sciences Electronique, Informatique et Robotique Séance n° 11 du Lundi 18 Mai

Licence d’Excellence

-S4-

Plan du Cours

Ch. I : Fonctions et Opérateurs Logiques Ch. II : Les Circuits Combinatoires

Ch. III : Les Circuits Séquentiels

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Chapitre III :

Les circuits séquentiels

I. Introduction

II. Systèmes synchrones / Asynchrones III. Les bascules

III

.1

RS III.2 RSH III.3 D III.4 JK III.5 T

IV. Les registres

V. Les compteurs / décompteurs

18/05/22020 Cours Electronique Numérique-EIR-S4-- Pr. A. AMARI 3

IV. Les Registres

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Un registre permet la mémorisation de n bits. Il est donc constitué de n bascules, mémorisant chacune un bit.

Registre

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.1 Définition

Une case mémoire est représentée par une bascule.

Mémoriser

l’information

Décaler

l’information

C’est un composant localisé dans un processeur pourstockerdes informations lors de l’exécution d’un programme.

Registres: Mémoires du microprocesseur de X bits (8, 16, 32, etc. )

Un Registre est un ensemble de n bascules synchronisées, permettant de stocker momentanément une information sur n bits.

Le nombre de bits de l’information binaire est égal au nombre de bascule.

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.2 Fonctionnement

Un Registre est réalisé par des Bascules D commandées par le même signal d’horloge.

Les bascules sont connectées pour mémoriser ou décaler l’information.

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 Registre à entrées parallèles et sorties parallèles (Registre à chargement parallèle) : PIPO

 Registre à entrée série et sortie série : SISO

Les registres de mémorisation peuvent être classés selon la méthode d'écriture de données ou de lecture :

IV.3 Types de registres

 Registre à entrée parallèle et sortie série : PISO

 Registre à entrée série et sortie parallèle : SIPO

 Registre à décalage cyclique.

IV. Registres de mémorisation et de transfert

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IV. Registres de mémorisation et de transfert

D

₇

D

₆

D

₅

D

₄

D

₃

D

₂

D

₁

D

₀

Entrée parallèle optionnelle

Sortie parallèle optionnelle

Sortie série Entrée série

Commande décalage 

- Il peut charger une information sur n bits parallèles en même temps.

- Les n bascules changent d’états en même temps.

- Il possède une entrée de chargement H (horloge):

(H = 1 étatchargement; H = 0 étatmémoire).

- Chaque bascule B

_i

prend la valeur de l’information E

_i

.

S₀ S₁ S₂ S₃

E₀ E1 E₂ E₃

H

H Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

 Registre à écriture parallèle / lecture parallèle : (PIPO)

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.4 Registre de mémoire

(6)

Exemple 1:

E₀ E₁ E₂ E₃

1 0 0 1

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

X X X X

S₀ S₁ S₂ S₃

1 0 0 1

H = 1

Registre à écriture parallèle / lecture parallèle : (PIPO)

Chargement

H = 0 Mémoration

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

1 0 0 1

Exemple 2 :

E₀ E₁ E₂ E₃

1 0 0 1

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

X X X X

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

1 0 0 1

H Q0

D0

H Q1

D1

H Q₂ D2

H Q3

D3

S0 S1 S₂ S₃

E0 E1 E₂ E3

H

Q0 Q1 Q2 Q3

Avantle front montant

Aprèsle front montant

Registre à écriture parallèle / lecture parallèle : (PIPO) IV. Registres de mémorisation et de transfert

(7)

- Il possède une entrée série (

ESG

) et le décalage se fait de la gauche vers la droite;

- L'ensemble du registre est décalé d'une position (B

_i

, B

_i+1

) et la bascule B

₀

reçoit une nouvelle entrée E

_SG

: 𝑫

_𝒊

= 𝑸

_𝒊−𝟏

- Un tel registre est appelé registre àentrée série à gaucheet àsortie parallèle.

E_SG

H

H Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

 Registre de décalage à

droite

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.5 Registre de décalage

- Un registre de décalage possède une seule entrée (Es) qui sera transmis d’une bascule à une autre à chaque activation d’horloge H;

S₀ S₁ S₂ S₃

E_SG

H

H Q₀ D0

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

 Registre de décalage à

droite

S₀ S₁ S2 S3

0 X X X 1^èrePériode 1

S0 S1 S2 S3

E_SG=

1 0 X X 2^èmePériode 0

0 1 0 X 3^èmePériode 1

1 0 1 0 4^èmePériode X X X X

0

Conversion

série /parallèle

IV. Registres de mémorisation et de transfert

0101

(8)

- Il possède une entrée série droite (E

_SD

) et le décalage se fait de la droite

vers la gauche : 𝑫

_𝒊

= 𝑸

_𝒊+𝟏

E_SD

H

H Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

Registre de décalage à

gauche

Q0 Q₁ Q₂ Q₃

-

Un tel registre est appelé registre àentrée série à droiteet àsortie parallèle

.

Exercice :

Soit un registre de décalage à droite qui contient les information suivantes (Q

₀

= Q

₃

= 0) et (Q

₁

= Q

₂

= 1), sachant que E

_SD

est branchée en permanence avec +Vcc agit sur la bascule dont la sortie est Q

₃

.

1. Donner le schéma de ce registre.

2. Donner les états des sorties pour 4 impulsion.

3. Représenter les états sous forme d’un chronogramme.

(9)

E_SG

H

H Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

 Registre de décalage

circulaire

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV. 5 Registre de décalage

S₀ S₁ S₂ S3

- Il est formé par un registre de décalage à droite ou à gauche en reliant la dernière sortie du registre avec l’entrée série (E

_SG

ou E

_SD

);

circulaire

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV. 5 Registre de décalage

- Il est formé par un registre de décalage à droite ou à gauche en reliant la dernière sortie du registre avec l’entrée série (ESG ou ESD);

E_SD

H

H Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q₂ D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

Q₀ Q1 Q₂ Q₃

(10)

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃ _{Après la}

1^èreimpulsion IV.5 Registres de décalage

circulaire

- Pour un registre de décalage circulaire, la même information reste en boucle fermée.

Q₃ Q₀ Q₁ Q₂ _{Après la}

2^èmeimpulsion

Q₂ Q₃ Q₀ Q₁

Après la 3^èmeimpulsion

Q₁ Q₂ Q₃ Q₀

Après la 4^èmeimpulsion

Q₀ Q₁ Q₂ Q₃ E_SG ^S⁰ ^S¹ ^S² ^S³

E_SD

H H

Q₀ D₀

Q₀ H

Q₁ D₁

Q₁ H

Q2 D₂

Q₂ H

Q₃ D₃

Q₃

S₀ S₁ S₂ S₃

1 2 3 4 5 6 7 8



Exemple : Registre à décalage circulaire 4 bits à bascule D :

H Q₀ D₀

H Q1

D1

H Q2

D₂

H Q3

D₃

H

Q0 Q1 Q2 Q3

Q3

Q0 Q1 Q2

H Q₀ Q₁ Q₂ Q₃

Pas de

front 1 0 0 0

1 0 1 0 0

2 0 0 1 0

3 0 0 0 1

4 1 0 0 0

5 0 1 0 0

6 0 0 1 0

Q1

H

Q₂ Q₀

Q₃

9

circulaire

(11)

 Exemples de Circuits Intégrés des Registre à décalage

Entrée // Entrée série Sortie // Sortie série

7491 Non Oui Non Oui

74164 Non Oui Oui Oui

74165 Oui Oui Non Oui

74299 Oui Oui Oui Oui

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.6 Registre Universel (programmable)

Un registre programmable regroupe les différentes fonctionnalités décrites dans les sections précédentes.

Ces circuits permettent, en mode synchrone, de réaliser les fonctions suivantes :

 Mémoire,

 Chargement parallèle ou série,

 Lecture parallèle ou série,

 Décalage à gauche ou à droite.

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IV.6 Registre Universel (Ex. 74194) Table de Vérité :

Fonction QD+

QC+

QB+

QA+

S0

S1

CK

Mémoire Q_D

Q_C Q_B Q_A 0 0 X

Décalage à droite Q_C

Q_B Q_A E_g 1 0

Décalage à gauche E_d

Q_D Q_C Q_B 0 1

Chargement Synchrone D

C B A 1 1

 Stockage temporelle de l’information ;

 Conversion série-parallèle ;

 Multiplication par une puissance de 2 (Décalage vers la gauche) ;

 Division par une puissance de 2 (Décalage vers la droite).

Les applications des registres sont nombreuses, parmi lesquelles :

IV. Registres de mémorisation et de transfert

IV.7 Applications des registres

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