Systèmes logiques et électronique associée

18h C / 6h TD / 18h EL / EE / 4 crédits ECTS

Philippe Bénabès (Gif), Marcel Dumas (Gif), Yves Houzelle (Metz), Caroline Lelandais-Perrault (Gif), Pierre LERAY (Rennes)

Ce cours présente les concepts et les méthodes nécessaires pour spécifier et concevoir des systèmes logiques ainsi que les principes de réalisation des primitives électroniques associées. Il servira de base aux cours d'architecture des systèmes numériques et notamment des systèmes informatiques.

Introduction

Intérêt des systèmes logiques. Systèmes à comportement discret, systèmes combinatoires et systèmes séquentiels. Sûreté de fonctionnement.

Systèmes combinatoires

Algèbre de Boole. Spécification du comportement des systèmes combinatoires par tables de vérité, tableaux (tableau de Karnaugh), expressions booléennes. Réalisation par assemblage de composants élémentaires (interrupteurs, portes logiques,). Modules combinatoires standard (multiplexeurs, décodeurs). Structures itératives (additionneurs). Comportement logico-temporel ; analyse de masse : Modélisation des signaux et des opérateurs Caractérisation par chemins courts et longs. Aléas.

Familles logiques

Caractéristiques des circuits logiques électroniques : marges de bruit. Principes généraux de réalisation. Composants. Primitives de base (interrupteurs) et leur association. Notions essentielles sur les familles logiques CMOS et BiCMOS. Interfaçage.

Systèmes séquentiels

Exemples de systèmes séquentiels simples asynchrones : bascules asynchrones et bascules asynchrones à validation. Notion d'état, de transition, de variable d'état. Systèmes séquentiels totalement synchrone. Machines de Moore, de Mealy. Spécification par graphes et tableaux d'état. Principes de réalisation des éléments de mémorisation : bascules et fonctions d'entrée D, T, JK, bascules à validation. Synthèse canonique des systèmes synchrones. Signal d'échantillonnage (horloge) et règles temporelles à respecter. Modules fonctionnels standard : compteurs, registres, mémoires. Échantillonnage des entrées asynchrones: conditions de bon fonctionnement, métastabilité.

Systèmes particuliers

Mémoires RAM, ROM, PLA, FPGA.

Bibliographie :

D.A. Pucknell, «Fundamentals of digital logic design», Ed. Kamram Eshaghian
J.M. Bernard, J. Hugon, «Pratique des circuits logiques», Ed. Eyrolles
M.D. Ercegovac, T. Lang, «Digital systems and hardware/firmware algorithms», Ed. John Wiley and sons
W. Fletcher, «Engineering approach to digital design», Ed. Prentice Hall International
J. Wakerly, «Digital design principles and practices», Ed. Prentice Hall International