Système d'Information Numérique SIN1 (S1) 1ère année IUT GEII Neuville

178 Pages·2015·4.08 MB·French

Système d’Information Numérique
SIN1 (S1)
1ère année IUT GEII Neuville
Fakhreddine GHAFFARI
([email protected])
Année Universitaire 2015/2016
1 Electronique Numérique
Fakhreddine GHAFFARI
Plan du cours
I. Chapitre 1: Introduction
1. Historique
2. Technologie
3. Bases de numération
II. Chapitre 2: L’algèbre de Boole et les fonctions logiques
1. Les lois et règles de l’algèbre binaire
2. Les fonctions binaires élémentaires
3. Ecriture et simplification des fonctions logiques
III. Chapitre 3: Les circuits logiques
1. Les circuits d’encodage et de décodage
2. Les circuits multiplexeurs et démultiplexeurs

2 Electronique Numérique
Fakhreddine GHAFFARI
Plan du cours
IV. Chapitre 4: Les circuits arithmétiques
1. Les circuits additionneurs
2. Les circuits multiplieurs/diviseurs

V. Chapitre 5: La logique séquentielle
1. L’élément de base : la bascule Asynchrone
2. Les bascules Synchrones
3. Les registres Synchrones

3 Electronique Numérique
Fakhreddine GHAFFARI
Chapitre 1: Introduction
 Qu’est ce que l’électronique Numérique ?
 Pourquoi et à quoi ça sert ?
2 grands types de systèmes électroniques :

• Les dispositifs électroniques ……………….. (amplification,
filtrage, antennes, GSM, etc.)
• Les dispositifs électroniques ……………….. (tous les autres
systèmes, informatique, TNT, réception numérique, etc.)
Dans les systèmes analogiques, on utilise les lois physiques du composant
pour effectuer des opérations sur les grandeurs, exemple (qui doit devenir
bien connu !) :
Avantages : simplicité, rapidité et précision
Inconvénients : peu de souplesse, pas de « programmation », forte
sensibilité au bruit et aux variations
4 Electronique Numérique
Fakhreddine GHAFFARI
Introduction (suite)
Dans les systèmes électroniques numériques, les grandeurs sont
transformées en nombres et les composants sont plus facilement utilisables
 Tout se fait avec …………………….
Be carefull : On ne remplace pas tout, de l’analogique au numérique !
Certaines fonctions restent seulement réalisables en analogique (ex : les
antennes, les applications d’amplifications et de hautes tensions, etc.)
Les premiers ordinateurs ont été fabriqués, avec des lampes (ancêtre du
transistor) et des relais électromécaniques (des interrupteurs commandés).
Exemple : 1946 : Création de
l'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Computer) La programmation de ce
calculateur s'effectue en recablant entre eux,
ses différents éléments. Composé de 19000
tubes, il pèse 30 tonnes, occupe une surface
de 72 m2 et consomme 140 kilowatts.
Horloge : 100 KHz. Vitesse : environ 330
multiplications par seconde, soit beaucoup
moins bien qu’une simple calculatrice.
5 Electronique Numérique
L’électronique numérique :
Avantages : souplesse, évolutivité, insensibilité au rayonnement et au bruit,
Inconvénients : manque de précision (encore aujourd’hui), pas assez rapide
Les systèmes électroniques modernes savent intégrer des parties
analogiques aux parties numériques, exp :
processeur de calcul + tète RF analogique = téléphonie portable.
6 Electronique Numérique
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Un peu de Technologie
Un peu de technologie :
La base de tous les systèmes électroniques numériques est ……………,
utilisé comme un interrupteur commandé (le remplaçant du relais
électromécanique des années 1930).
Il y a eu différentes technologies, et différents types de transistors.
Aujourd’hui, la technologie dominante sur le marché est la technologie
MOS (Metal Oxyde Silicon) et CMOS (Complementary MOS).

Le Transistor MOS:

………..
…………….
………….
……….
………..
En fonction de la tension électrique appliquée sur la grille, le transistor est
équivalent (entre drain et source) à un interrupteur presque parfait, ouvert
ou fermé.
7 Electronique Numérique
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Récapitulatif
=> Un dispositif électronique numérique est constitué uniquement de transistors
(les transistors complémentaires CMOS), qui sont utilisés comme
des interrupteurs (entre source et drain) commandés par la tension appliquée
sur la grille.
=> Remarque : la technologie CMOS évolue très rapidement en faisant
diminuer d’un facteur 2 la taille des transistors, tous les 18 mois, pour
atteindre aujourd’hui plusieurs milliards de transistors sur une seule
« puce » de silicium de quelque centaines de mm²
Toutes les grandeurs (tensions) à l’intérieur d’un système électronique
numérique (les tensions de grille de commande ou les tensions de sortie qui,
elles mêmes commandent d’autres transistors) ne prennent que 2 états :
- état « 0 » => tension VSS, (GND), 0V, = ‘0’
- état « 1 » => tension VDD, (VCC), quelque Volts, = ‘1’
=> Un système à 2 états est un système ………….., dans lequel on applique
Une algèbre particulière => l’algèbre de ………… avec ses lois spécifiques.
8 Electronique Numérique Fakhreddine GHAFFARI
Les bases de numération
1) Représentation des nombres en binaire
Parmi la vaste quantité d’objets mathématiques sur lesquels on peut essayer de
faire des calculs électroniquement, nous nous intéresserons qu’à deux catégories
seulement :
…………….: ( 2, 50, 34, 10, 1, 123, … )
……………………….
……………. : ( -2, 50, -34, -10, 1, -123, … )
…………………………………………….;
……………………………….
…………………………………………….
9 Electronique Numérique
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Représentation des entiers
nombres
D’une manière générale, un nombre entier (positif) N peut s’écrire (se
représenter) dans une base quelconque (B entier) de la manière suivante :
N  C n C 2 C 1 C 0
B B B B
n.  ... 2.  1.  0.
N  inC.Bi => ……………………………………………………….;
i
i0
=> ………………………………………………………
…………………………………………………….
……………………………………………………………..
=> ………………………………………………….
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