% MIC1065 — Circuits logiques % UQAM — Département d'informatique % Plan de cours — Hiver 2023 * Horaires, locaux et enseignants: Responsable(s) du cours ======================= Coordination ------------ Boukadoum, Mounir PK-4540 Enseignement ------------- Cicek, Paul-Vahé PK-4835 Groupes: 020 Description du cours ==================== Systèmes numériques: caractéristiques générales, conversion, arithmétique et codes numériques. Fonctions booléennes. Circuits combinatoires: simplification algébrique, table de vérité, diagrammes de Karnaugh, méthode de Quine-McCluskey; circuits MSI conventionnels; circuits programmables; circuits arithmétiques. Bascules. Synthèse des circuits séquentiels synchrones et asynchrones: diagramme d'état, analyse et conception. Compteurs synchrones et asynchrones; registres à décalage, fichiers de registre, mémoires volatiles. Familles de circuits intégrés logiques TTL, ECL, I2L, NMOS, CMOS. Travaux pratiques en laboratoire (2 heures/semaine). Objectif du cours ================= Le cours MIC1065 permettra à l'étudiant d'acquérir une formation théorique et pratique sur les méthodes et les outils de conception des circuits logiques. À la fin du cours, l'étudiant devrait être : - familier avec les représentations de nombres en bases diverses; - en mesure d'utiliser les différentes portes et fonctions logiques; - familier avec le formalisme utilisé pour la description des circuits logiques; - en mesure d'utiliser les principales méthodes de simplification logique; - en mesure d'utiliser les différents types de bascules et en expliquer le fonctionnement; - en mesure d'utiliser des circuits logiques standards pour la conception de circuits numériques; - en mesure de distinguer les différentes familles de circuits logiques intégrés; - initié à la description de circuits logiques au moyen d'un langage descriptif, à leur synthèse et simulation; - en mesure de concevoir et analyser des circuits logiques combinatoires et séquentiels, synchrones et asynchrones Contenu du cours ================ 1. Systèmes numériques et codes - Notions sur les circuits combinatoires; - Systèmes numériques; - Représentation de nombres en bases 2, 8, 10 et 16; - Conversion d'une base à l'autre; - Complément de nombres; Arithmétique binaire; - Codes. 2. Fonctions logiques - Logique booléenne; - Portes élémentaires: OU, ET, NON, N-OU, N-ET, OU exclusif; - Théorèmes de Boole et de De Morgan; - Table de vérité; - Circuits avec portes SSI. 3. Langages descriptifs (HDL) pour la simulation logique - Modularité et hiérarchie; - Objets: entity, architecture, paquetage, configuration; - Types, opérateurs; - Signaux, variables; - Modèles de délai; - Énoncés séquentielles et concurrents; - Fonctions et procédures; - Paquetages standards; - Fichiers d'entrée et sortie; - Bancs d'essai. 4. Synthèse logique de circuits combinatoires - Simplification: algébrique; - Diagrammes de Karnaugh; - Outils de synthèse logiques; - Normes de documentation: symboles, schémas, niveau logiques, bus; - Diagrammes temporels et outils d'analyse temporelle; - Circuits numériques combinatoires: décodeurs, encodeurs, multiplexeurs, sorties 3-états, comparateurs, générateurs de parité; - Circuits arithmétiques: additionneurs, soustracteurs, multiplicateurs, unités arithmétiques et logiques; - Introduction aux circuits intégrés programmables; - Languages descriptifs (HDL) pour la synthèse de circuits combinatoires. 5. Circuits séquentiels et bascules - Classes de machines séquentielles; - Bascules RS, D, T, JK; - Bascules sensibles aux niveaux et aux transitions; - Bascules tampon. 6. Synthèse de circuits séquentiels - Diagrammes d'états; - Tables de vérité séquentielles; - Minimisation et codage des états; - Entrées asynchrones; - Analyse et conception de circuits séquentiels synchrones; - Langages descriptifs (HDL) pour la description de la synthèse de circuits séquentiels synchrones. 7. Compteurs, registres et mémoires - Compteurs synchrones et asynchrones; - Registres à décalage; - Fichier de registres; - Mémoires volatiles. 8. Circuits séquentiels asynchrones - Modèles de délai; - Courses et aléas. Formule pédagogique =================== Classe inversée: - Capsules vidéo asynchrones hebdomadaires - Séances hebdomadaires de clarifications, questions et exercices (en personne) Modalités d'évaluation ====================== DESCRIPTION SOMMAIRE DATE PONDÉRATION ---------------------- ----------------- ------------- Examen intra 21 février 2023 30 % Examen final 25 avril 2023 40 % Laboratoires 30 % LABORATOIRES Les séances de laboratoires (2 heures/semaine) sont obligatoires et font partie intégrante du cours et de l'évaluation. Les étudiants doivent se présenter aux séances afin d'effectuer les travaux pratiques et présenter leurs résultats à l'auxiliaire d'enseignement. Les travaux pratiques sont réalisés par équipe de 2 étudiants. Les règlements concernant le plagiat seront strictement appliqués. En cas de doute sur l'originalité des travaux, un test oral peut être exigé. Médiagraphie ============ UR Les transparents et énoncés de laboratoires sont disponibles sous MIC1065. VO Bégin, G. -- *Circuits logiques combinatoires et séquentiels* -- Université du Québec à Montréal, 2022. VC BROWN et VRANESIC -- *Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, 3rd Edition* -- MCGRAW HILL, 2008. VC Ashenden, P.J. -- The designer's guide to VHDL, 3rd Edition -- Morgan Kaufmann, 2008. VC AIRIAU, R., BERGÉ, J.-M., ROUILLARD, V. -- *VHDL langage, modélisation, synthèse, 2e édition* -- PRESSE POLYTECHNIQUES ET UNIVERSITAIRES ROMANDES. VC JOHN F. WAKERLY -- *Digital Design Principles and Practices, Third Edition* -- PRENTICE HALL. VC THOMAS L. FLOYD -- *Systèmes numériques* -- REYNALD GOULET, 9E ÉDITION. VC M. MORRIS MANO -- *Digital Design, Third Edition* -- PRENTICE HALL, 2002. VC NELSON, V.P.; NAGLE, H.T.; CARROLL, B.D. et IRWIN, J.D. -- *Digital Logic Circuit Analysis & Design* -- PRENTICE-HALL, 1995. VC DANIELS D. GAJSKI -- *Principles of Digital Design* -- PRENTICE HALL, 1997. VC JAN M. RABAEY -- *Digital Integrated Circuits* -- PRENTICE HALL, 1997. VC PARAG K. LALA -- *Practical Digital Logic Design and Testing* -- PRENTICE HALL, 1996. VC WAKERLY, J.F -- *Digital Design: Principles & Practices, Second Edition* -- PRENTICE HALL, 1994. VC HAYES, J.P. -- *Introduction to Digital Logic Design* -- ADDISON-WESLEY, 1993. VC ASHENDEN, Peter J. Juillet -- *The VHDL Cookbook. First Edition 1990 .* En vente à la COOP. VC MORRIS MANO, M. -- *Digital Design* -- PRENTICE HALL, 2ND EDITION, 1991. VC DIETMEYER, D.L. -- *Logic Design of Digital Systems* -- ALLYN AND BACON . THIRD EDITION, 1998.