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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

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    Cours

    Electronique et architecturemicroprocesseur

    Prof. OUADOU M.

    Dpartement de PhysiqueFacult des Sciences de Rabat

    Licence Dosimtrie

    Facult des Sciences RabatCours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

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    Sommaire Rappels

    - lectricit- lectronique Analogique

    Electronique numrique

    Architecture des processeurs- Les microprocesseurs- Larchitecture du 6800 de Motorola- La programmation Assembleur

    - Les interfaces entres sorties- Les outils de dveloppements- La mthodologie dimplmentation

    - Les applicationsLicence Dosimtrie

    Cours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

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    LE DOMAINE

    Traitement du signal lectronique

    Algorithmes Architectures

    Implmentation

    Adquation

    Numrique(discret)

    Analogique(Continue)

    Modles

    mathmatiques

    Circuitslectroniques

    Technologies

    Continue(Analogique)

    Discret(Numrique)

    ApplicationUtilisationSystem design

    prototype

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    LE DOMAINE

    Traitement du signal lectronique

    Algorithmes Architectures

    Implmentation

    Adquation

    ApplicationUtilisationSystem design

    prototype

    Numrique(discret)

    Analogique(Continue)

    Modles

    mathmatiques

    Circuitslectroniques

    Technologies

    Continue(Analogique)

    Discret(Numrique)

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    Domaines dapplication Calcul gnral

    - Ordinateurs et micro-ordinateurs- Calculatrices

    Traitement du signal

    - Tlcommunications (rseaux et GSM)- Traitement des signaux sonores, de la parole et la musique- Signaux sismiques- Radars (poursuite de cible)- Navigation

    - TV , vido et photo numrique- Traitement et filtrage de limage- Compression de limage (pour le stockage et la transmission)- Dtection dobjets contenus dans une image- Reconnaissance de forme et du visage et de lindividu- Reconnaissance des caractres

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    Domaines dapplication Automatique

    - Identification

    - Contrle adaptatif

    - Surveillance des processus industriels

    Instrumentation

    - Oscilloscopes- Microscope lectronique- Appareils de mesure

    Electronique domestique

    Systmes de surveillance

    Avions, navires, auto

    etc.

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    Rappels

    Signal numriqueSignal analogique

    continuediscret

    Processeur

    de traitementNumrique

    D/A

    Processeur de traitementanalogique

    A/DSignal ana.

    Signal ana.Signal ana.

    Signal ana.

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    Rappels lectronique analogique

    Courants et tensions :

    V/I

    t

    V/I

    t

    V/I

    t

    Les lments :

    V/I

    t

    Les circuits :

    V=R*I + I*ZC + I*ZL

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    Rappelslectronique analogique

    U / I = RLoi d Hom :

    Lois de Kirchov : I k = 0 R k I k = 0

    Thormes :z

    A

    B

    I=Vab / (Z+Zab)Thevenin

    Y Vy=Iab / (Y+Yab)

    A

    B

    V R

    V=(1/ (1/Ri)) Vi/R i

    Norton

    Millman

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    Rappelslectronique analogique

    Loutil mathmatique principal de calcul :

    La transformation de Laplace

    Loutil principal de reprsentation graphique:

    La reprsentation de Bode

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    Rappelslectronique analogique

    Circuits base de diodes :Redressement

    Circuits base de transistors :

    Amplification

    EC CC

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    Vs=Kv * Ve

    Is=Ki * Ie

    Ze, Zs

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    Les amplificateurs diffrentielles

    Les amplificateurs oprationnels

    Rappels

    Gain

    ImpdanceAmplification AC et DC

    Drives

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    Rappels

    Lamplificateur oprationnel

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    Rappels

    Raction ngative

    Sommateur

    Vs = Ve dtIntgrateur

    Vs = dVe/dtDiffrentiateur

    Filtres

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    Rappels

    Raction positive

    Trigger de Schmitt

    Gnrateurs de signaux

    Filtres

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    Rappelslectronique numrique

    La numration et reprsentation des nombres

    La numration est la science qui traite de la dnomination et de lareprsentation graphique des nombres.

    Le problme qui se pose est de reprsenter tous les entiers naturels et lesdcimaux laide dun ensemble fini de symboles (souvent deschiffres) rassembls selon des rgles (le code).

    (2563)10=2x103 + 5x 102 + 6x101 + 3x100

    81916 8

    (1916)10 = (3574)84 239295

    78

    3

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    Rappelslectronique numrique

    Codage binaire des nombres entiers

    A = (N)b = an .ai a1a0 = anbn + aibi + a1b1 + a0b0

    = ai . bi

    O b est la base

    La base 2: b=2ai { 0 , 1 }A { 0 , 2n 1 }

    Ex. passage de la base 10 la base 2

    Codage binaire des nombres dcimaux

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    Rappelslectronique numrique

    Codage binaire des nombres entiers relatifs

    Dfinitions :

    Chiffre binaire ou bit (Binary digit) : la plus petite unit dinformationBinaire de valeur 0 ou 1

    Octet (byte) : nombre binaire de 8 bits

    Mot (word) : lment dinformation mmoris ou trait dun seul bloc.( 16 , 32 , 64 etc.)

    Le traitement de linformation dans les calculateurs (processeurs) seffectueSur des mots de 8 bits 16, 32, etc.Il faut aussi reprsenter les nombres positives et les nombres ngatives.

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    Rappelslectronique numrique

    Pour 8 bits :

    Cest le bit le plus fort qui reprsente le signe du mot trait.

    A = - an-1 x 2n-1 + ai x 2i ; ai { 0 , 1 }

    N-2

    i=0A [ -2n-1 , + 2n-1 1 ]

    A = - an-1 x 2n-1 + ai x 2ii=0

    6

    a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0

    27 26 25 24 23 22 21 20

    - + + + + + + +

    -128 +64 +32 +16 +8 +4 +2 +1

    Les valeurs max et min ?Licence Dosimtrie

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    Rappelslectronique numrique

    Deux reprsentations des nombres :

    * Virgule fixe

    Avec 8 bits, 28 nombres = 256 combinaisons diffrentes

    La prcision = 1 / 256

    a7 a6 a5 a4 a3 , a2 a1 a0

    Avec plusieurs bits on a plus de prcision

    ++ rapidit de calcul

    -- dynamique limite ()

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    Rappels

    lectronique numrique

    * Virgule flottante

    Tout nombre est reprsent sous forme :

    N = M . bEEx: b10, b2

    SM SE e3 e2 e1 e0 .m9 m8 m7 m6 m5 m4 m3 m2 m1 m0

    Mantisse(10) ( en virgule fixe )Exposant (4)

    ++ dynamique large

    ++ plus de prcision

    -- plus de temps de calcul

    Ex: representer (+2.5)10 sur 2 octets (16 bits)

    Le code dcimal code binaire (DCB ou BCD)Licence Dosimtrie

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    lectronique numrique

    Thormes fondamentaux de lalgbre de BOOLE

    BOOLE 1847

    Algbre qui sapplique des fonctions logiques de variables logiques.

    (variables Boolennes)

    Toute fonction logique peut tre ralise laide dun petit nombre de fonctionslogiques de base appeles oprateurs logiques ou portes ( gates).

    Principaux sont: NON, ET, OU + XOR, NAND, NOR

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    lectronique numrique

    Les thormes:

    Thormes des constantes a + 0 = a a x 0 = 0a + 1 = 1 a x 1 =a

    Idempotence a + a = a a x a = a= 1 a x a = 0Complmentation a + a

    Commutativit a + b = b + a a x b = b x a

    Distributivit a + (b c) = (a + b)(a +c)a (b + c) = (a b) + (a c)

    Associativit a + (b + c) = (a + b) + c = a + b + c

    a (b c) = (a b) c = a b c

    Autres relations a = a a + (a b) = aa + (a b) = a + b a (a + b) = a

    (a + b)(a + b) = aLicence Dosimtrie

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    lectronique numrique

    Les circuits logiques lmentaires(reprsentation des fonctions binaires)

    La complmentation (inversion ou ngation ou pas) : NON (NO)

    e(t)t

    ts(t)

    a b

    0 1

    1 0

    e(t) s(t)

    a b

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    lectronique numrique

    Les circuits logiques lmentaires

    La produit (intersection ou multiplication logique) : ET (AND)

    ata b p

    0 0 0

    0 1 01 0 0

    1 1 1

    a

    bp

    b

    t

    tp

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    lectronique numrique

    Les circuits logiques lmentaires

    La produel (runion ou addition logique) : OU (OR)

    a

    sa

    b

    ta b s

    0 0 0

    0 1 11 0 1

    1 1 1

    b

    t

    st

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    lectronique numrique

    Les combinaisons :

    Non Et NAND

    NORNon Ou

    XOROu exclusif

    a b = a b + a b

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    lectronique numriqueLes paramtres de base dun lment logique

    1 La fonction logique ralise

    2 Le coefficient de liaison en entre : (nombre maximal

    dentres logiques de llment) (dpend de la technologie)pour TTL n = 8

    FL fab

    n...

    3 Le coefficient de liaison en sortie : nombremaximal de branchement de la sortiepour TTL (n= 4 - 10)pour circuits spciales n=30

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    Les paramtres de base dun lment logiquelectronique numrique

    4 La rapidit de fonctionnement

    0110tretard tretard

    t

    t

    0,5 Um

    0,5 Um

    Um

    temps de rponse moyen:t rep. moy. = ( t

    10ret + t

    01ret ) / 2

    * Le temps de transition

    t = max { t10ret , t01

    ret }

    * La frquence maximale

    fmax = 1 / 2t

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    Les circuits numriques

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    Les circuits numriques

    Les circuits logiques 2 tats dquilibre = 2 niveaux de tension ou courant.

    Les circuits logiques sont des dispositifs qui excutent des oprations sur desvariables logiques, transportent et traitent des signaux logiques.

    Circuit

    a1a2a3

    an

    f1f2f3

    f k

    - Les circuits combinatoires : circuits idaliss ou le temps de propagationdes signaux nest pas pris en considration. Les signaux de sortie ne

    dpendent que des signaux dentre, appliqus linstant considr.

    - Les circuits squentiels : circuits o il faut tenir compte du temps de lapropagation des signaux et de la mmoire du circuit .

    Les signaux de sortie dpendent mme des signaux dentre appliqus ultrieurement.Licence Dosimtrie

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    L i it i

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    Les circuits numriques

    Les circuits combinatoires

    La synthse dun circuit combinatoire:

    La synthse dun circuit destin raliser une fonction binaire donne comprendtrois tapes:

    - Construire la table de vrit de la fonction logique.

    - criture de lexpression de la fonction binaire.

    - Simplification de lexpression en vue dobtenir un circuit conomique ouun circuit temps de traverse minimal.

    - Passage de lcriture symbolique de lexpression simplifie au schmalectronique du circuit.

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    Les circ its n mriq es

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    Les circuits numriques

    Les formes canoniques des fonctions binaires:

    Toute fonction binaire peut sexprimer:

    -Soit par un produel de produits.

    en faisant intervenir toutes les variables directs ou complmentes

    - Soit par un produit de produel.

    Dune faon general:

    F = P0+P1+P2++PN

    F = S0S1S2.SNForme canoniquedisjonctive

    Forme canoniqueconjonctive

    C'est deux expressions sont les deux formes canoniques de la fonction.

    Avec: P= minterme S= maxtermeLicence Dosimtrie

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    Simplification et minimisation des fonctions boolennes

    Les formes canoniques des fonctions reprsentent desfaons relativement compliques dcriture.

    Simplifier une fonction boolennes consiste mettre en uvre des mthodesqui permettent dcrire la fonction ou de raliser le circuit correspondant sous

    sa forme la plus simple, tout en conservant les caractristiques de la fonction.

    Simplification par dveloppement

    Simplification par tables de Karnaugh

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    Exemples des circuits combinatoires

    Fonction de transcodage

    Circuit

    a1

    a2a3

    an

    f1

    f2f3

    fk

    Le circuit est un circuit combinatoire si chacun des combinaisons desvariables a1, a2, an correspond une combinaison et une seul des fonctionsf1, f2, fn.

    k=1, circuit logique

    k>1, Additionneurs, multiplieurs, dcodeurs, multiplexeurs

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    Exemples des circuits combinatoires

    Multiplexeurs et dmultiplexeurs

    MUX

    D0

    D1D2

    D3

    S

    MUX DEMUX

    Conversion srie parallle

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    Exemples des circuits combinatoires

    Dcodeurs codeurs et transcodeurs

    Le dcodeurs fait correspondre un code en entre ( sur n lignes) une seuleSortie active parmi les 2n sorties possibles

    DEC

    X0

    X1

    X2

    X3

    S2S1

    S15

    S0

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    Exemples des circuits combinatoires

    Les comparateurs

    Dtection de lgalit de deux nombres

    ALU

    Dcodeurs dadresses

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    Exemples des circuits combinatoires

    Ladditionneur binaire

    a s

    ADDLe demi additionneurb r

    Ladditionneur complet

    ADDComplet

    a

    b

    s

    r

    r

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    Exemples des circuits combinatoires

    Laddition - soustraction

    Calculde s

    A

    BSn

    Calculde r

    Rn-1

    Ralisationdes

    variablesA et B

    An

    Bn

    Commande

    Rn

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    Exemples des circuits combinatoires

    Ladditionneur 4 digitsRn

    A0 A1 A2 A3

    S0

    Add k bits

    S1Add 4 bitsCommande S2S3

    Rn+4

    B0 B1 B2 B3

    4

    k kRn

    Rn+k

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    Ladditionneur

    Propagation de la retenue

    Rn

    Rn+4

    S3 S2 S1 S0

    t = 4 x t add SN74LS83

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    Ladditionneur

    La retenue anticip

    Ai Bi Ri-1 Si Ri N de cas0 0 0 0 0

    0 0 1 1 0

    0 1 0 1 0

    0 1 1 0 1

    1 0 0 1 0

    1 0 1 0 1

    1 1 0 0 11 1 1 1 1

    1

    Les cas :

    2Ri = 01 pas de retenue

    32 La retenue propage travers ltage

    Ri = Ri-1

    Termes Pi = ai + bi = 1

    3 La retenue y est indpendamment de Ri Ri = 1

    Termes de gnration Gi = ai bi = 1

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    Ladditionneur

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    L additionneur

    La retenue anticipA3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0

    Rn

    R3 R2 R1 R0

    G3 P3 G2 P2 G1 P1 G0 P0

    Les expressions :

    R0=G0 + RnP0 R1=G1 + R0P1 R2= G2 + R1P2 R3= G3 + R2P3 = Rn+4

    Rn+4 = R3 = G3 + P3G2 + P3P2G1 + P3P2P1G0 + P3P2P1P0Rn

    SN74LS83ASN74AS181A

    SN74AS182transparentsProf. Ouadou M.

    3 couches de portes tadd = 3 x t porte

    Licence Dosimtrie

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    Les circuits numriques

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    46/107

    Les circuits squentiels

    Les circuits numriques

    Les circuits combinatoires nont pas de rtroactions et sont des circuits idauxsans dlai.

    Les sorties ne dpendent que des entres au mme instant et ltuderepose sur lalgbre de Boole.

    Les circuits squentiels possdent des rtroactions.

    Le circuit se rappelle des Entreset des tats prcdents

    Il y a une mmoire du pass

    CircuitSquent.

    +

    tats Q

    a1a2a3

    an

    f1f2f3

    f k

    Ltude des circuits squentiels repose sur la thorie des automates finis.

    Licence Dosimtrie

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    47/107

    Les bistables ( les basculeurs ou flip-flops)

    Deux inverseurs en opposition.

    Deux tats stables

    Plusieurs types :

    R-S , D , T , J-K

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    48/107

    Les bistables ( les basculeurs ou flip-flops)

    Deux inverseurs en opposition.

    Deux tats stables

    Plusieurs types : sans et avec horloge de synchronisation

    R-S , D , T , J-K

    Licence Dosimtrie

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    49/107

    Les bistables :

    Le bistable R-S.

    R S Q Q+ Action

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    ?

    ?

    Q+=Q

    Q+=Q

    Mise a 1

    Mise a 1

    Effacement

    Effacement

    Indetermine

    Indetermine

    R-S synchonise

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    Les bistables :

    Le bistable J-K.

    J K Q Q+ Action

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    Q+=Q

    Q+=Q

    Mise 1

    Mise 1

    Effacement

    Effacement

    Complment

    Complment

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    51/107

    Les bistables :

    Le bistable D.

    D C Q Q+ Action

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    Q+=Q

    Q+=Q

    Mise 0

    Mise 0

    Q+=Q

    Q+=Q

    Mise 1

    Mise 1

    CCircuit plus stable

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    bi bl

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    52/107

    Les bistables :

    Le bistable T.

    T Q Q+ Action

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    Licence Dosimtrie

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    L li ti

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    53/107

    Les applications

    Le registre

    Registre 4 bits

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    L li ti

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    54/107

    Les applications

    Le registre dcalage

    Diviseur sur 2

    Convertisseur srie/parallle

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    Les applications

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    55/107

    Les applications

    Mmoires rapides

    Cours dElectronique et architecture microprocesseurLicence Dosimtrie

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    Les compteurs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    56/107

    p

    Les compteurs ralisent la fonction de dnombrement des vnementsDeux types : asynchrone et synchrone

    Asynchrone

    Modulo - n

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    57/107

    Les compteursAsynchrone

    + circuit plus simple- Temps de comptage plus long

    - Problme dalasLicence Dosimtrie

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    Les applications

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    Les applications

    + Rapidit de comptageModulo - n

    synchrone

    Les compteurs

    - circuit plus complexe n>8

    SN74LS190/191

    + pas de problme dalasLicence Dosimtrie

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    Les architecture des processeurs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    59/107

    Historique :

    Mp P MdHardward 1944 Mark1946 ENIAC

    - Organisation complexe

    P MdpVon Neuman 1945

    Devenu un standard pour les architectures a utilisations gnerales

    ALU + shifter (add, sub, shift) oprations plus faciles raliser

    Instr. Compl. ( x , / ) sont ralises par une srie de shift/ADD ou SUB

    dans ROM

    CISCLicence DosimtrieFacult des Sciences Rabat

    Cours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

    Les architectures des processeurs

    Principes de fonctionnement

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    60/107

    Principes de fonctionnement

    Larchitecture de type Von Neuman (1945)

    Caractristiques :

    Linformation est code en binaire etreprsente par un ensemble de mots.

    Les instructions et les donnes sont codes dela mme faon et sont dans la mme mmoire. Les mots dans la mmoire se distinguent par

    leurs adresses. Lutilisation dun seul bus pour le transfert des

    donnes.

    Licence Dosimtrie

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    Les architectures des processeurs

    Principes de fonctionnement

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    61/107

    Principes de fonctionnement

    Larchitecture de type Von Neumann (1945)

    Caractristiques :

    Lalgorithme pour rsoudre le problme estralis sous forme de programme.

    Le programme est une suite des instructions. Lexcution squentielle des instructions.* Extraction de linstruction;* Dcodage de linstruction;

    * extraction des oprandes;* Excution de lopration;* Stockage du rsultat.

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    Larchitecture Von NeumannBus unique

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    62/107

    Bus unique

    Unit decommande

    ALU

    Mmoire

    Programme+

    Donnes

    UP

    UP

    UP

    UP

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    Les architectures des processeurs

    Principes de fonctionnement

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    63/107

    p

    Dfinitions :

    Instruction : ensemble de micro- oprations ralises un instant donneffectuant une opration spcifique.

    Micro- opration: une des actions ralise au niveau du processeur lors delexcution dune instruction.

    Licence Dosimtrie

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    Les architectures des processeurs

    Principes de fonctionnement

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    64/107

    p

    Plusieurs catgories darchitectures Von Neumann selon la maniredadressage spcifie dans linstruction.

    COP

    COP Adr. Oprande 1

    COP Adr. Oprande 1 Adr. Oprande 2

    COP Adr. Oprande 1 Adr. Oprande 2 Adr. rsultat

    COP Adr. Oprande 1 Adr. Oprande 2 Adr. rsultat Adr. Instr. Suiv.

    Licence Dosimtrie

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    Le processeurMmoire centrale

    Unit centrale de traitement

    CPU

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    65/107

    Dispositif de slectiondadresse

    Reg Adr Reg Mot

    R IC O

    Mot mmorisAdr oprande

    Dcodeur

    Adr instruction

    Squenceur de commandesReg dtat

    Horloge

    Unit de commande

    Unit arithmtiqueet logique

    Registres

    Unit de calcul

    CPU

    oprandes

    Rsultat

    Licence Dosimtrie

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    Composition dun processeur:

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    66/107

    p p

    Mmoire centrale (programmes et donnes)

    Unit centrale de traitement (excution des programmes)

    Units dE/S (change dinformations avec les unitspriphriques)

    Licence Dosimtrie

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    Lunit centrale de traitement

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    67/107

    Lunit de commande soccupe de grerlexcution dun programme.

    A Deux registre importants :

    1 Le registre dinstruction ( RI ) : contient linstruction en

    cours dexcution.

    2 Le compteur ordinal ( PC ) : contient toujours ladresse dela prochaine instruction excuter. Il est automatiquement

    incrment (taille).

    Licence Dosimtrie

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    Le cycle de lexcution des instructions

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    68/107

    Mmoire RM

    RI

    Dcodeur

    Squenceur de

    commandesHorloge

    CO (PC)

    RA

    Les microcommandes

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    69/107

    B Dcodeur et squenceur de commandes :

    1 Le dcodeurest un dispositif de dcodage des instructions.Cest un circuit combinatoire qui permet partir du champ du codeopration de linstruction de gnrer les diffrents signaux ncessaires lentre du squenceur.

    2 Le squenceur de commande est un circuit squentiel qui active lesCircuits ncessaires lexcution de linstruction en cours. Cette unit

    a besoin des signaux dune horloge pour enchaner les commandes

    Licence Dosimtrie

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    Squenceur cbl : ralis entirement base de

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    70/107

    Squenceur cbl : ralis entirement base delogique combinatoire et de la logique squentielle

    Dcodeur

    Squenceur

    Cop

    OP

    ERAND

    ES

    INSTRU

    CTION

    Horloge

    + Plus rapide - Complexit de ralisationLicence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    71/107

    Squenceur micro programm : ralis entirement base dune mmoire ROM de pagination et demicroprogrammation.

    Ncessite un compteur ordinal pour la lecture squentielledes micro commandes partir de la mmoire demicroprogrammes.

    + simple raliser - Moins rapide

    Licence Dosimtrie

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    Cop OprandesLa micro programmation

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    72/107

    ROMde

    pagination

    Compteur ordinalde microprogrammes

    Mmoire demicroprogrammes

    micro-instruction

    Signaux de commande

    Licence Dosimtrie

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    Lunit arithmtique et logique

    Lunit de commande

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    73/107

    Autres reg.

    R1

    Registregnraux

    Rn

    M M

    ALU

    Rg. rsultat

    Acc A Acc B

    Rg. dtat

    M M

    M

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    74/107

    Le registre dtat (PSW)

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    75/107

    Indique ltat du systme aprs opration arithmtique ou logique

    Les bits (drapeaux, flags) : indiquent ltat dune condition particuliredans le CPU

    C V Z N I

    C : Carry flag , Retenue

    V : Overflow flag , Dpassement de capacit

    Z : Zero

    N : Negative

    I : Interrupt mask Licence DosimtrieFacult des Sciences Rabat

    Cours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

    Les modes dadressage

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    76/107

    Pour faciliter la programmation, les fabricants offrent toute une gammede mthodes pour adresser les oprandes. Le format des instructionsprvoit un champ dans le Cop dont les bits indiquent le mode choisi.

    Adressage direct Ad. effective Adressage indirect Ad. De lAd (plusieurs niveaux) Adressage immdiat loprande lui mme

    Adressage implicite Indiqu dans le Cop Adressage index Ad=Champ Ad + Rgx Adressage bas Ad=Champ Ad + Rgb

    Adressage relatif Ad=Champ Ad + CO Une combinaison des modes

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    Le registre pointeur de pileSP Stack pointer

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    77/107

    # La pile est une zone de stockage organis en LIFO.

    # Le SP est un registre contenant le niveaux de remplissagede la pile.

    # 2 oprations fondamentales :

    PUSH PULL

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    Le registre pointeur de pileSP Stack pointer

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    78/107

    * La pile est une structure dynamique.

    * La pile conserve lordre de lexcution des vnements.

    * En arithmtique la pile garde les op. et les rs. Int.

    * En appel des sous-routines la pile garde ladressede retour.

    * En traitement des interruptions la pile garde ltat du

    Processeur.

    * En appel aux procdures la pile est utilis pour la

    Passation des paramtres.Licence DosimtrieFacult des Sciences Rabat

    Cours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

    Les mmoires

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    79/107

    Dans un ordinateur deux caractristiques essentielles :

    La vitesse de traitement Capacit de mmorisation

    Une mmoire : dispositif capable denregistrer, de concerver et derestituer des informations codes en binaire.

    La mmoire se caractrise par sa capacit, son le temps daccs etson cot par bit

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    Hirarchie des niveaux de mmoires

    Cot / bits

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    80/107

    RgCPU

    Antmmoire

    Mmoire centrale

    Mmoire dappui

    Mmoires auxiliaires

    Temps daccsCapacit

    Licence Dosimtrie

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    Processeur

    Bus

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    81/107

    Bus interne

    PortesMmoirecentrale

    Registres

    ContrleursDe

    priphriques

    Mmoiredappui

    MP

    MP

    M.cache

    1

    3

    2

    4

    ALU

    UC

    5

    Licence Dosimtrie

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    Classification par mode daccs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    82/107

    Mmoires accs squentiel

    Mmoires accs semi squentiel

    Mmoires accs alatoire

    Mmoires accs par le contenu :

    Mmoire associative

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    83/107

    Cours dElectronique et architecture microprocesseurLicence Dosimtrie

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    Classification des processeurs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    84/107

    Les processeurs

    Processeur de calcul gnral Processeurs spcialiss

    Processeurs des grandsSystmes

    Plusieurs circuits

    Les microprocesseurs Les processeurs paralllesVectoriels ou matriciels

    En tranche Mono circuit

    Licence Dosimtrie

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    Classification des processeurs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    85/107

    Les processeurs

    Processeur de calcul gnral Processeurs spcialiss

    Processeursprogrammable

    Processeurs paralllesCellules fonction spcifique

    Processeurs programme fig

    ASIC

    A Utilisationgnrale

    Domainespcifique

    Licence Dosimtrie

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    Dfinitions

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    86/107

    Microprocesseur

    Microprocesseur en tranche

    Systme microprocesseur

    Microcontrleur

    Famille microprocesseur

    Licence Dosimtrie

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    Types des microprocesseurs

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    87/107

    Microprocesseurs Microcontrleurs

    6811HC05

    HC705PIC

    1 bit 4 bit 8 bit 16 bit 32 bit808080856800

    6809Z806502

    80386804868085

    68020PII

    80866800068004

    Z8000

    4004MC500B

    Licence Dosimtrie

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    volution de la complexitNb Tr

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    88/107

    I8008

    MC6800

    I4004

    I8086

    MC 68000

    MC68020

    Pentium-ProPentium

    I386I286

    PPC620

    PPC601

    MC68040I486

    Pentium II

    CeleronPentium 4

    1 000

    10 000

    100 000

    1 000 000

    10 000 000

    100 000 000

    1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001

    INTEL

    MOTO / IBM

    Licence Dosimtrie

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    Intel4004

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    89/107

    Pentium I

    Pentium IV

    Cours dElectronique et architecture microprocesseurLicence Dosimtrie

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    La famille du microprocesseur MC6800de MOTOROLA

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    90/107

    MCM6800 Le microprocesseur

    MCM6810 128x8-bits RAM

    MCM6830 1024x8-bits ROM

    MCM6821 PIA

    MCM6850 ACIA

    Licence Dosimtrie

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    Structure du microprocesseur MC6800

    A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    91/107

    Dcodaged instruction

    +contrle

    Programcounter (H)

    Stackpointer (H)

    Registred indexe(H)

    Registerd instruction

    Programcounter (L)

    Stackpointer (L)

    Registred indexe(L)

    AccumulateurA

    AccumulateurB

    Registred tat

    ALU

    Data buffer

    Porte adresse (H) Porte adresse (L)

    D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

    1

    2RESET

    NMIHALT

    IRQ

    TSCDBE

    BAVMAR/W

    Licence Dosimtrie

    Facult des Sciences Rabat Prof. Ouadou M.Cours dElectronique et architecture microprocesseur

    Les pins de MC6800

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    92/107

    Licence Dosimtrie

    Facult des Sciences RabatCours dElectronique et architecture microprocesseur Prof. Ouadou M.

    Les pins de MC6800

    N d i t t d i

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    93/107

    Nom des signaux et type de pinSignal name Function Data type

    A0 A15 Address lines Output

    D0 D7 Data lines Bidirectional

    R/W Read and Write lines Output

    VMA Valid Memory Address Output

    DBE Data Bus Enable Input

    RESET Reset Line Input

    HALT Halt line Input

    BA Bus Available Output

    TSC 3-State Control Output

    IRQ Interrupt Request Input

    NMI Non- Maskable Interrupt Input

    1, 2 Phase 1 and 2 Clocks InputVCC, VSS Power and Ground Input

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    94/107

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    95/107

    11

    22

    1 machine cycle

    Cours dElectronique et architecture microprocesseurLicence Dosimtrie

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    7 0

    Accumulator A

    Accumulator B

    A

    A

    7 0

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    96/107

    Accumulator B

    Index Register (X)

    Stack Pointer (SP)

    Program Counter

    (PC)

    Condition Code

    Register (CCR)

    BB

    15 7 0

    XLXLXHXH

    15 7 0

    SPLSPL

    SPHSPH

    15 7 0

    PCLPCLPCHPCH

    7 0

    1 1 H I N Z V C1 1 H I N Z V C

    Licence Dosimtrie

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    IRQ M k

    Z

    C

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    97/107

    11 11 HH

    Half carry

    NN

    Negative

    VV

    Overflow

    II

    IRQ Mask

    ZZ

    Zero

    CC

    Carry

    7 6 5 4 3 2 1 0

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    La table dinstruction

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    98/107

    Voir MC6800.PDF

    Licence Dosimtrie

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    11

    1 cycle

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    99/107

    22

    R/WR/W

    AddressAddress

    VMAVMA

    DataData

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    6809 Block Diagramm

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    100/107

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    Facult des Sciences Rabat Prof. Ouadou M.

    Le 6809

    7 B 07 A 0

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    101/107

    15 X 0D

    Y

    U

    S

    PC

    E F H I N Z V C

    CCDP

    Licence Dosimtrie

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    6811 Block Diagramm

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    102/107

    Cours dElectronique et architecture microprocesseurLicence Dosimtrie

    Facult des Sciences Rabat Prof. Ouadou M.

    Le 6811

    7 B 07 A 0

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    103/107

    D

    15 IX 0

    IY

    SP

    PC

    S X H I N Z V C

    Licence Dosimtrie

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  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    104/107

    La conception des circuits microprocesseurs

    Licence Dosimtrie

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    Systme microprocesseur type

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    105/107

    EntresCapteurs

    Ana. et Num.

    SortiesDclencheurs

    Ana. et Num.

    Microprocesseur

    CAN CNA

    Interfaceutilisateur

    Affichage

    Licence DosimtrieCours dElectronique et architecture microprocesseur

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    106/107

    La programmation

    Licence Dosimtrie

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    Quelques liens

    http://www.abcelectronique.com/

    htt // lld t h t /

  • 8/14/2019 Dosi Me Trie

    107/107

    http://www.alldatasheet.com/

    http://www.intel.com/

    http://perso.orange.fr/xcotton/electron/constructeurs.htm

    http://www.histoire-informatique.org/idx/

    http://para.maxim-ic.com/

    http://www.abcelectronique.com/

    http://fanelectronique.free.fr/

    http://www.mon-ordi.com/http://www.ldlc.fr/http://cours.sofad.qc.ca/microinfo/page_princ.htm

    Licence Dosimtrie

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