Course: Circuits logiques (avec Logisim, à l'UGA)

Circuits logiques

Dessins, exécutions et validations de circuits logiques avec Logisim et Vpl.

Avec l'éditeur et simulateur de circuit "Logisim" (peut être installé localement sur votre machine http://www.cburch.com/logisim/ )

Contact : Denis Bouhineau (denis.bouhineau@imag.fr)
Cours associé : https://im2ag-moodle.univ-grenoble-alpes.fr/course/view.php?id=14

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Important (Mode d'emploi) Page
Mode d'emploi, LogisimVpl Version 1.6.5
Dessins, exécutions et validations de circuits logiques avec Logisim et Vpl (intégrés).
choisir une exercice dans le cours, prendre connaissance de l'énoncé de l'exercice
lancer l'édition de l'exercice
[la première fois], sauvegarder (icone "disquette")
visualisation et édition du circuit : lancer le "debug" (icone "coccinelle")
sous Logisim, "éditer" le circuit (icone "flèche"), ne pas modifier les éléments fournis dans le circuit initial
[facultatif] sous Logisim, "simuler" le circuit (icone "index"), en cliquant sur les plots d'entrée
à la fin, important, sous Logisim, "sauvegarder" son circuit (menu File/Save)
retour à l'exercice (fermeture de la fenêtre modale), et acceptation des nouveaux fichiers
[facultatif] exécution textuelle du circuit : lancer "run" (icone avec "fusée")
test : lancer la "validation" du circuit avec les tests automatiques (icone "boite à cocher")
Forum de discussion
Exercice de prise en main (logisimVpl V1.6.5) Virtual programming lab
Vidéo de prise en main URL
Announcements Forum
Prérequis Page
Un peu de binaire et de logique : https://moodle.caseine.org/course/view.php?id=96
Un peu de langage machine : https://moodle.caseine.org/course/view.php?id=716

Petits circuits

Petits circuits à réaliser avec des portes "et", "ou", "non" seulement.

Vers de plus gros circuits

La première étape est en général un petit circuit à réaliser avec des portes "et", "ou", "non" seulement. Les étapes suivantes demandent en général de composer plusieurs petits circuits et/ou d'autres portes "et", "ou", "non".

Automates

Automate (de Moore)

Exemple (exercice corrigé) :

Comparaison entre 2 entiers :

Circuits à flot de données

Pour un démarche systématique, vidéo présentant comment réaliser par circuit les structures de contrôle habituelles (séquence, conditionnelle, boucle) :

PC-PO

Pour construire un circuit à partir d'un programme, une méthode consiste à séparer le contrôle (PC) et les opérations (PO). Le contrôle dépend fortement de l'algorithme, selon les nombres de boucles, de conditionnelles, etc. Il pourra être réalisé par un automate (de commande). Les opérations, par contre sont toujours les mêmes et correspondent à ce que l'on peut faire avec une calculatrice (à mémoire).

Dans les exercices suivants, la partie opérative est la suivante (démo en vidéo) :

La partie opérative (PO) comporte :

4 registres 8 bits (R0, R1, R2, R3)
1 UAL : 2 opérandes (Op0, Op1) et 8 fonctions (0 : Op0, 1 : inverse de Op0, 2 : décalage à droite d'un bit de Op0, 3 : Addition, 4 : Soustraction, 5 : Et, 6 : Ou, 7 : OuExclusif), l'opération effectuée est Résultat <<== Op0 FonctionUAL Op1
pour l'écriture des registres, si Ecr est positionné : selon D, l'écriture se fait avec la valeur sur l'entrée courante (D=0) ou le résultat courant (D=1) ; pour une écriture dans le registre désigné par Reg

La PO fournit en sortie, les signaux Z (résultat nul) et N (résultat négatif).

Pour les derniers exercices, deux mémoires sont ajoutées (ROM et RAM) pour obtenir une architecture de von Neumann.

Processeur

Dernière étape de ce cours, la réalisation d'un processeur.
La première série d'exercices suppose l'existence d'un processeur à 4 instructions (Load, Store, Add, Jump) et demande l'écriture de programmes pour se familiariser avec ce processeur.
La seconde série d'exercices propose l'extension du processeur précédent avec de nouvelles instructions.

À la base de ces exercices, une organisation PCPO+MEM similaire à celle de la partie précédente (juste un peu enrichie de registres particuliers PC, RI, Adr, Data) mettant en œuvre l'exécution de l'interprétation du langage à 4 instructions précédent selon l'automate suivant :

Annexe

Cette annexe comprends des circuits qui se distinguent des autres circuits du cours, d'une part par leur composition/construction :

Non, NonEt, NonOu à partir de transistors : ce ne sont pas des circuits logiques mais plutôt des circuits électroniques ; ils sont faits à partir de transistors et non de portes logiques (!) ; dans un cours d'informatique, la frontière de la discipline "Informatique" est franchie ; pour "bien" répondre à ces exercices il ne suffit pas d'être informaticien, il faut aussi (surtout) être électronicien.
Mémoire : ce sont des circuits séquentiels sans horloge ; ils comportent des boucles sans placer de mémoire (!) dans la boucle pour permettre la stabilisation.

Ils se distinguent des autres circuits du cours pour leur place dans le cours :

Non, NonEt, NonOu : ils donnent naissance aux circuits combinatoires
Mémoire : ils donnent naissance aux circuits séquentiels

I.E. : Ils forment la base de ce cours.

En cours de préparation

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