Circuits logiques (avec Logisim, à l'UGA)
Topic outline
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Dessins, exécutions et validations de circuits logiques avec Logisim et Vpl.
À faire en premier sur ce cours :
- le quiz de positionnement en début de cours (puis à la fin du cours pour voir l'évolution)
- l'exercice de prise en main (avec la vidéo associée, si nécessaire)
Cours avec l'éditeur et simulateur de circuit "Logisim" (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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Receive a grade
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Vidéo de prise en main :
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Attention, si vous voyez ce message et que ce cours est presque vide, ou si les exercices ne semblent pas fonctionner, c'est probablement que vous êtes connectés anonymement ou que vous suivez se cours sans y être inscrit. Vous pouvez peut-être voir les exercices, mais vous ne pouvez pas les faire. Pour voir et faire les exercices de cette page, il faut (1) se connecter sur la plateforme et (2) s'auto-inscrire à ce cours, c'est dans un menu en haut de la page [pour (1) : menu connexion, pour (2) : menu dans la roue crantée ou directement onglet "auto-inscription"]
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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 les fichiers (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")
- choisir une exercice dans le cours, prendre connaissance de l'énoncé de l'exercice
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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
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Petits circuits à réaliser avec des portes "et", "ou", "non" seulement.
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Exemples (exercices corrigés)
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Exercices
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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".
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Multiplexeurs
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Calculatrice
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Transcodeur
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Rangement
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Autre
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Automate (de Moore)
Exemple (exercice corrigé) :
- Comparaison entre 2 entiers :
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Exercices :
- Comparaison entre 2 entiers :
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Pour un démarche systématique, vidéo présentant comment réaliser par circuit les structures de contrôle habituelles (séquence, conditionnelle, boucle) :
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Exemples (exercices corrigés)
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Exercices
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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.
- 4 registres 8 bits (R0, R1, R2, R3)
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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 :
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Électronique et Mémoire (élémentaire)
Cette annexe comprends des circuits qui se distinguent des autres circuits du cours 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 avoir 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.-
Tables de vérité
(voir aussi les tables de vérité dans la section plus haut "Vers de plus gros circuits")
- 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.
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Des vidéos, et quelques documents (par ex. le mémo du cours fait en 2021)
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Vidéos
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