université de Bouira, Mathématique et informatique Cours Structure machine S2

1. 1
Solution
Q0
+
Q1
+
K0 J0 K1 J1 Q0 Q1
1 0 X 1 X 0 0 0
0 1 1 X X 1 1 0
1 1 X 1 0 X 0 1
0 0 1 X 1 X 1 1
J0=K0=1
J1=K1=Q0

2. 2
Circuits séquentiels
‫الـتعاقبية‬ ‫الدارات‬
Taha Zerrouki
Taha.zerrouki@gmail.com
Module: Architecture des ordinateurs
1ère
MI S2

4. Les circuits séquentiels
‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬

5. 5
•Introduction ‫مدخل‬
•Notion d’horloge ‫الساعة‬ ‫مفهوم‬
•Les bascules ‫القلابات‬
•Les registres ‫السجلت‬
•Les compteurs ‫العدادات‬
Les circuits séquentiels

6. 6
1.Circuits combinatoires
Un circuit combinatoire est un circuit
numérique dont les sorties dépendent
uniquement des entrées:
L’état du système ne dépend pas de l’état
interne du système.
Pas de mémoration de l’état du système.
‫فقط‬ ‫ابمداخلها‬ ‫تتعلق‬ ‫مخارجها‬ ‫التركيبية‬ ‫الدارة‬
‫حفظ‬ ‫ل‬ ،‫الساابقة‬ ‫ابحالتها‬ ‫تتعلق‬ ‫ل‬ ‫الحالية‬ ‫النظام‬ ‫وحالة‬
‫النظام‬ ‫لحالة‬.
)(EfS 

7. 7
2.Les circuits séquentiels
‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬
 Un circuit séquentiel est un circuit numérique (logique) dont
l’état à l’instant t+1 est une fonction des entrées en même
instant t+1 et de l’état précédente du système ( l’instant t)
‫الحالة‬ ‫في‬ ‫حالتها‬ ‫تتعلق‬ ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬t+1‫ابمدخلتها‬
‫اللحظة‬ ‫في‬ ‫وحالتها‬t
),(1 tt SEfS 
),( SEfS 
Circuit
séquentielE S

8. 8
Exemple d’un circuit
séquentiel
‫مثال‬
Circuit
Séquentiel
‫تعاقبية‬ ‫دارة‬C L
L+
L C
Mémoire ‫ذاكرة‬ L X 0
Basculement ‫انقلب‬ 1 0 1
Basculement ‫انقلب‬ 0 1 1

9. Exercice
● Le bouton du démarage d'un micro
ordinateur est un bouton poussoir, il
démarre et arrête l'ordinateur selon
l'état de l'ordinateur,
● Réaliser le circuit de commande de ce
bouton.
●‫ويطفئ‬ ‫غل‬‫غ‬ ‫يش‬ ،‫ابناابض‬ ‫مزود‬ ‫الحاسب‬ ‫تشغيل‬ ‫زر‬
‫الزر‬ ‫لهذا‬ ‫التحكم‬ ‫دارة‬ ‫مم‬‫غ‬ ‫ص‬ ،‫الجهاز‬.

10. Solution
● Les entrées: ‫المداخل‬
– Le bouton: poussé 1, relaché 0 ‫حر‬ ،‫مضغوط‬ ‫الزر‬
– L'état actuel S : démarré 1, arrêté 0 ‫يعمل‬ ‫الحالة‬/
‫متوقف‬
● Les sorties :
– L'état nouvel S+ : démarré 1, arrêté 0 ‫الحالة‬
‫متوقف‬ ‫يعمل‬ ‫الجديدة‬/

11. Solution
B S S+
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
● S+ = BS+BS
● S+ = SÅB

12. Solution

13. Chronogramme ‫زمني‬ ‫مخطط‬

14. Applications ‫تطبيقات‬
• Les circuits séquentiels sont utilisés
pourt réaliser
1. des compteurs,
2.des registres,
3.des mémoires.
،‫العدادات‬ ‫في‬ ‫تستعمل‬ ‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬
‫والذاكرة‬ ‫السجلت‬
14

15. Synchrone / Asynchrone
‫متزامن‬ ‫متزامن‬ ‫ل‬/

16. 16
‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫نظام‬
 Lorsque un circuit séquentiel n’a pas d’horloge
comme variable d’entrée ou si le circuit
fonctionne indépendamment de cette horloge
alors ce circuit est asynchrone.
‫متزامنة‬ ‫ل‬ ‫ابالزمن‬ ‫خاص‬ ‫مدخل‬ ‫فيها‬ ‫ليس‬ ‫التي‬ ‫الدارة‬
E0
E1
E2
Circuit séquentiel
asynchrone
S1
S2
4. Les systèmes Asynchrones

17. Une horloge est une variable logique qui
passe successivement de 0 à 1 et de 1 à 0
d’une façon périodique.
‫من‬ ‫يمر‬ ‫منطقي‬ ‫متغير‬ ‫الساعة‬0‫إلى‬1‫ومن‬1‫إلى‬0‫دوريا‬

Système synchrone( Notion de l’horloge)
‫الساعة‬ ‫مفهوم‬ ، ‫متزامن‬ ‫نظام‬

18. 18
L’horloge ‫الساعة‬
Niveau Bas : 0
Niveau Haut: 1
Front
montant
Front
descendant
0
00
1

19. Synchronisation ‫التزامن‬

20. ‫الفطار‬

21. 21
E0
E1
H
Circuit séquentiel
synchrone
S1
S2
Système synchrone( Notion de l’horloge)
‫الساعة‬ ‫مفهوم‬ ، ‫متزامن‬ ‫نظام‬
● Cette variable est utilisée souvent comme
une entrée des circuits séquentiels  le
circuit est dit synchrone.
● L’horloge est notée par h ou ck ( clock).
●‫ــــــــة‬‫ي‬‫التعاقب‬ ‫للدارات‬ ‫مدخل‬ ‫عادة‬ ‫ــــــــر‬‫ي‬‫المتغ‬ ‫هذا‬ ‫ــــــــتعمل‬‫س‬‫ي‬
‫ب‬ ‫للساعة‬ ‫يرمز‬ ،‫متزامنة‬ ‫الدارة‬ ‫وتسمى‬H‫و‬ck

22. 22
3.Système synchrone ‫متزامن‬ ‫نظام‬
E0
E1
H
Circuit séquentiel
synchrone
S1
S2
h 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1
0 0 0
1 1 1

23. 23
Moment de la synchronisation
‫التزامن‬ ‫لحظة‬
Tic Tac

24. 24
L’horloge ‫الساعة‬
Niveau Bas : 0
‫السفلي‬ ‫المستوى‬
Front
montant
‫الجبهة‬
‫الصاعدة‬
Front
descendant
‫النازلة‬ ‫الجبهة‬
0
00
1

25. 25
L’horloge ‫الساعة‬
T
f 1
Niveau Bas : 0
‫السفلي‬ ‫المستوى‬
Niveau Haut: 1
‫العلوي‬ ‫المستوى‬
Front
montant
‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬
Front
descendant
‫النازلة‬ ‫الجبهة‬
La période T ‫الفترة‬
La période T est en
seconde ‫بالثواني‬
Fréquence F
La fréquence est en hertz
‫التواتر‬
0
1
0

26. 26
Synchronisation sur niveau Haut ‫العلوي‬ ‫المستوى‬ ‫على‬ ‫التزامن‬
Synchronisation sur front montant ‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫المزامنة‬
Synchronisation sur front descendant ‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامنة‬
h
h
h
E
E
E

27. Exercice ‫تمرين‬
B est synchronisé sur le front montant
Completer le chronogramme
‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫أكمل‬ ،‫الصاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامن‬ ‫الزر‬

28. Exercice
B est synchronisé sur le front
descendant
Completer le chronogramme
‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫أكمل‬ ،‫النازلة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫مزامن‬ ‫الزر‬

29. Bascules ‫القلابات‬
29

30. Bascule
• Flip Flop ‫قلب‬
• Une bascule est un circuit logique
capable, dans certaines
circonstances, de maintenir les
valeurs de ses sorties malgré les
changements de valeurs d'entrées.
•‫على‬ ‫المخارج‬ ‫قيم‬ ‫حفظ‬ ‫على‬ ‫قادرة‬ ‫دارة‬ ‫القلب‬
‫المدخلت‬ ‫قيم‬ ‫ير‬‫غ‬ ‫تغ‬ ‫من‬ ‫الرغم‬
30

31. Applications ‫تطبيقات‬
• La bascule est l'élément de base de la
logique séquentielle.
‫التعاقبية‬ ‫الدارات‬ ‫أساس‬ ‫هو‬ ‫القلب‬
En effet, en assemblant des bascules, on
peut réaliser ‫إنجاز‬ ‫يمكن‬ ‫القلابات‬ ‫ابتركيب‬
1. des compteurs, ‫العدادات‬
2.des registres, ‫السجلت‬
3.des mémoires. ‫الذاكرات‬
31

32. 32
Les bascules ‫القلابات‬
Chaque bascule possède des entrées et
deux sorties Q et Q .
Une bascule possède la fonction de
mémoration et de basculement.
‫وقلب‬ ‫حفظ‬ ‫ووظيفتي‬ ،‫مخرجان‬ ‫له‬ ‫قلب‬ ‫كل‬
Q
Une bascule
Q
E0
E1
……
E2
),( QEiFQ 
Q Q

33. 33
Les bascules ‫القلبات‬
Une bascule peut posséder une
horloge (synchrone ) ou non
(asynchrone)
‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫أو‬ ‫متزامنا‬ ‫يكون‬ ‫قد‬ ‫القلب‬
Q
Une bascule
Q
E0
E1
……
E2
),( QEiFQ 
Q Q

34. 34
Les bascules ‫القلابات‬
Il existe plusieurs types de bascules :
‫القلابات‬ ‫من‬ ‫أنواع‬ ‫يوجد‬
RS,
RST
T
JK
D

35. 35
5.1 Les bascules RS (Reset,Set)
‫القل ب‬RS
Q+SR
Q-00
110
001
X11
Q
Une bascule
RS
Q
R
S
Etat mémoire ‫ذاكرة‬
Remise à 1 ‫توحيد‬
Remise à 0 ‫تصفير‬
État interdite ‫ممنوع‬

36. Bascule RS
36

37. Bascule RS mise à 1
37
Q+SR
Q-00
110
001
X11

38. Bascule RS – mise à 0
38
Q+SR
Q-00
110
001
X11

39. Bascule RS – ETAT mémoire
39
Q+SR
Q-00
110
001
X11

40. Bascule RS – Etat interdit
40
Q+SR
Q-00
110
001
X11

41. 41
5.1 Les bascules RS (Reset,Set)
Q+SR
Q-00
110
001
X11
Q+Q-SR
0000
1100
1010
1110
0001
0101
X011
X111
QUne bascule
RS
Q
R
S
Etat mémoire
Remise à 1
Remise à 0
État interdite

42. Exercice
• Tracer le schéma de la bascule RS
avec les portes logiques
•Q+Q-SR
0000
1100
1010
1110
0001
0101
X011
X111

43. 43
Chronogramme d’une bascule RS
S
R
Q
mémoire

44. Exercice
• Tracer le schéma de la bascule RS
• avec les portes logiques
•‫قلب‬ ‫مخطط‬ ‫ارسم‬RS
•‫المنطقية‬ ‫ابالبواابات‬
•
Q+Q-SR
0000
1100
1010
1110
0001
0101
X011
X111

45. 45
Structure interne d’une
bascule RS ‫قل ب‬ ‫ابنية‬
QSRQ
QRSQ
.
.




))(()()(..
))(()()(..
QSSRRQSRQSRQSRQ
QRRSSQRSQRSQRSQ




Q
Q
S
R
Q
Q

46. Exercice
Completer le chronogramme de la bascule
RS

47. Exercice

48. Bascule RST
• Bascule RS synchrone
•‫قلب‬RS‫متزامن‬
QUne bascule
RS
Q
R
S

49. 49
Q+SRT
QXX0
Q00
110
001
X11
Bascule RST

50. Bascule RST
50

51. Exercice
• Completer le chronogramme de RST
•

52. Chronogramme RST
•
•

53. 53
Q+T
Q0
1
Q
Une bascule
T
Q
T
Q
Bascule T

54. Exercice
• Donner l’équation des sorties de la
bascule T
• Tracer le schéma
Q+T
Q0
1 Q

55. Exercice
• Tracer le chronogramme
• Synch. front montant
Q+T
Q0
1 Q

56. Exercice
Q

57. Bascule D
57

58. 58
C’est une bascule synchronisée sur front
montant ou descendant
‫نازلة‬ ‫أو‬ ‫صاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫متزامن‬ ‫قلب‬
Q+Dh
Q-00/1
Q-10/1
00
11
bascule
D
D
h Q
Q
bascule
D
D
h Q
Q
Sur front montant
Sur front descendant
Bascule D ‫القلب‬



59. Bascule D
Bascule Data utilisée comme mémoire
‫القلب‬d data‫بسيطة‬ ‫كذاكرة‬ ‫يستعمل‬ ،‫بيانات‬

60. Exercice
Completer le chronogramme de la bascule D
synchronisée sur le front montant
Q+Dh
Q-00/1
Q-10/1
00
11



61. 61
Chronogramme d’une bascule D
Q
h
D
Q

62. 62
Chronogramme d’une bascule D
Q
h
D
Q
0
1
0
1

63. Exercice
● Transformer une bascule RST pour
quelles agisse comme une bascule D
Q+Dh
Q-00/1
Q-10/1
00
11


Q+SRT
QXX0
Q00
110
001
X11

64. Exercice
Q =0 => D=0 ; S =0 ; R=1
Q =1 => D=1 ; S =1 ; R=0
S = D
R = D
QUne bascule
RS
Q
S
R
D

65. 65
Transformer une bascule RST pour
quelles agisse comme une bascule D
Q+SRT
QXX0
Q001
1101
0011
X111
T = h
S = D
R = D
Bascule D

66. Exercice
Q =0 => D=0 ; S =0 ; R=1
Q =1 => D=1 ; S =1 ; R=0
S = D
R = D
QUne bascule
RS
Q
S
R
D

67. D Latch
‫القفل‬ ‫د‬ ‫قلب‬

68. 68
C’est une bascule synchrone (utilise une
horloge) sur niveau Haut ou niveau Bas
‫السفل‬ ‫أو‬ ‫العلى‬ ‫المستوى‬ ‫على‬ ‫متزامن‬ ،‫د‬ ‫القفل‬ ‫قلب‬
Q+Dh
Q-00
Q-10
001
111
Une bascule
D latch
D
h
Q
Q
Sur niveau Haut
Si h=1 Q+
=D
Bascule D Latch

69. Bascule D-Latch
69

70. 70
Q
D
h
Q
Completer le chronogramme d’une bascule D
latch (niveau haut )
‫العالي‬ ‫المستوى‬ ‫القفل‬ ‫د‬ ‫للقل ب‬ ‫الزمني‬ ‫المخطط‬ ‫اكمل‬( )

71. 71
Chronogramme d’une bascule D latch (niveau
haut )
Q
D
h
Q

72. Bascule JK
‫ج.ك‬ ‫قلب‬
72

73. Bascule J K
• La bascule J K synchrone (simple étage)
• est obtenue à partir d'une bascule R S T
• dont les sorties sont rebouclées sur les
entrées.
• Ceci permet d'éliminer l'état
indéterminé
•‫القلب‬jk‫القلب‬ ‫من‬ ‫مشتق‬ ،‫متزامن‬RST‫يستعمل‬ ،
‫قلب‬ ‫كحالة‬ ‫الممنوعة‬ ‫الحالة‬

74. Bascule RST
Q+KJh
Q-xx0/1
Q-00
010
101
11
0/1
X




75. Bascule JK
Q
Q+KJh
Q-xx0/1
Q-00
010
101
11
0/1
RST
X



76. 76
Bascules J.K en mode synchrone
Q+KJh
Q-xx0/1
Q-00
010
101
11 Q
Bascule JK
J
h
K
Q
Q
Une bascule avec deux entrée J , K et une horloge
( front montant ou descendant)
‫نازلة‬ ‫أو‬ ‫صاعدة‬ ‫الجبهة‬ ‫على‬ ‫وساعة‬ ‫مدخلن‬ ‫له‬ ‫القلب‬

77. Bascule JK
77

78. Bascule JK mise à 1
78
●
‫توحيد‬

79. Bascule JK mise à 0
79
●
‫تصفير‬

80. Bascule JK état mémoire
80
●
‫ذاكرة‬

81. Bascule JK basculement
81
●
‫قلب‬

82. 82
Chronogramme d’une bascule J.K
Q
Q
K
J
h
0
0
1
0
0
0

83. 83
Chronogramme d’une bascule J.K
Q
Q
K
J
h
0
0
1
0
0
0

84. 84
Exercice
Transformer une bascule JK en une bascule
D ?
‫د‬ ‫قلب‬ ‫إلى‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫قلب‬ ‫ول‬‫غ‬ ‫ح‬.
Q+KJh
Q-xx0/1
Q-00
010
101
11
0/1


 Q

85. 85
Exercice
Transformer une bascule JK en une bascule
D ?
J = D
K = D
H1 = H

86. 86
Les bascules J.K en mode asynchrone
‫اللمتزامن‬ ‫النمط‬ ‫في‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫القل ب‬.
 Deux entrées Pr ( preset ) et cl ( clear) asynchrone
 Plus prioritaire que l’horloge
 Pr et Cl fonctionne avec la logique negative.

‫المدخلن‬ ‫فيه‬ ‫يتحكم‬ ‫متزامن‬ ‫غير‬ ‫وضع‬ ‫ك‬ ‫ج‬ ‫للقلب‬,pr‫و‬cl‫من‬ ‫أولى‬ ‫وهما‬ ،
‫العكسي‬ ‫المنطق‬ ‫في‬ ‫ويعملن‬ ،‫الساعة‬
Sur front montant
Q
QPr
Bascule JK
Cl
J
h
K

87. Jk- synchrone/ asynchrone

88. 88
Table de vérité d’une bascule J.K
‫ك‬ ‫ج‬ ‫للقل ب‬ ‫الحقيقة‬ ‫جدول‬.
Q
Q+
KJhClPr
État interdit ‫ممنوع‬XXXX00Mode
Asynchrone
‫متزامن‬ ‫ل‬ ‫نمط‬ Remise à 1 ‫توحيد‬1XXX10
Remise à 0 ‫تصفير‬0XXX01
Etat mémoire ‫ذاكرة‬Q-
xx0/111Mode
Synchrone
‫متزامن‬ ‫نمط‬ Etat mémoire ‫ذاكرة‬Q-
0011
Remise à 0 ‫تصفير‬01011
Remise à 1 ‫توحيد‬10111
Basculement ‫قلب‬1111

89. Exercice
Completer le chronoramme

90. Exercice
Solution