L élément de base : la bascule. Les circuits séquentiels. Bascule sensible au front. Bascule sensible au niveau

Transcription

1 Itroductio Circuit combiatoire!: Les circuits séquetiels -es valeurs aux etrées doet toujours les mêmes valeurs de sortie (correspodat aux valeurs des foctios booléees réalisées) -e faço quasi istataée (temps de stabilisatio des portes) Circuit séquetiel!: -Les valeurs de sorties dépedet de la séquece des valeurs d etrée depuis le début du mode (reset) -Il possède doc ue foctio de mémorisatio L élémet de base : la bascule Circuit élémetaire permettat de mémoriser bit IVATION Foctioemet: Activatio!" " Oui!! Oui!!! No!! *! à l istat précédet *: valeur idifférete Il existe différetes foctios d activatio P Sicard-Cours ALM 4 P Sicard-Cours ALM 4 sesible au iveau L état (la sortie) de la bascule e peut chager (valeur de l etrée) que pedat u iveau (haut ou bas) de l etrée IVATION Appelée VERROU ( ou LATCH) Chroogramme": (sesible au iveau haut) Temps sesible au frot L état (la sortie) de la bascule e peut chager qu au momet du frot (haut ou bas) de l etrée IVATION Appelée bascule à frot () Chroogramme": (sesible au frot motat) Frot motat?? Problème si chage quad passe de à, est idétermié P Sicard-Cours ALM 4 3 Problème si chage quad passe de à, est idétermié P Sicard-Cours ALM 4 4

2 e plus près Chroogramme: chagemet o istataé élai de stabilisatio Mémorisatio eux Iverseurs (appelé bistable ) -Electroique: tesio électrique stable Volt 5 Volts Chagemet de iterdit P Sicard-Cours ALM 4 5 P Sicard-Cours ALM 4 6 Réalisatio du verrou La bascule sesible au frot motat A base de Nads à et 3 etrées NAN NAN NAN barre NAN NAN NAN P Sicard-Cours ALM 4 7 P Sicard-Cours ALM 4 8

3 Foctioalités supplémetaires IVATION Iitialisatio": - SET /RESET": mise à ou à - Sychroe par rapport à l activatio: Il faut e plus u frot motat de - Asychroe: idépedat de Eable": - ": Foctioemet comme vu précédemmet - ": ihibe le foctioemet de la bascule": pas de chagemet au frot motat Souvet covetios iverses, das les documetatios le om de l etrée apparaît complémetée -Exemple: SET : remise à si l etrée SET est égale à Eable SET RESET Première utilisatio Réalisatio d u cligotat à commade Oscillatio pedat le iveau de Verrou SET IVATION Valeur Aléatoire SORTIE vers ampoule P Sicard-Cours ALM 4 9 P Sicard-Cours ALM 4 Cligotat avec ue bascule sesible au frot élai de stabilisatio de la bascule Limitatio du foctioemet Supposos que l o augmete la fréquece de, (o rapproche les frots motats) Le chagemet de aura lieu au momet du frot motat suivat de L état suivat deviet aléatoire C est cela qui limite la fréquece des horloges des ordiateurs SET Asychroe élai de stabilisatio de l'iverseur Chagemet de pedat le frot motat de Le chagemet de a lieu suffisammet loi du frot de P Sicard-Cours ALM 4 SET Asychroe P Sicard-Cours ALM 4

4 U exemple : u compteur U compteur kilométrique sur 4 bits A chaque kilomètre parcouru, u sigal est doé (frot motat) Compteur U kilomètre 4 Sortie sur 4 bits Réalisatio du compteur uatre bascules pour mémoriser le courat U circuit combiatoire pour calculer le kilomètre suivat : icrémeteur S=E+ sur 4 bits E+ + Kilomètre courat Sorties 4 P Sicard-Cours ALM 4 3 P Sicard-Cours ALM 4 4 Chroogramme compteur T: temps stabilisatio portes icémeteur et bascule Registre bits: bascules possédat les mêmes etrées, Set, RESET Les registres SET Eable Sortie RESET SET Eable RESET SET Eable Etrée bascule Asychroe Temps de stabilisatio: limite la fréquece de H 3 RESET SET Eable RESET SET Eable R E G I S T R E P Sicard-Cours ALM 4 5 P Sicard-Cours ALM 4 6

5 Coexios de plusieurs registres A l aide de multiplexeurs Registres bits Coexios de plusieurs registres A l aide de portes trois états Registres bits sélectio e s Ue porte "trois états" s s S S S3 S4 BUS BUS Mois coûteux que le multiplexeur e surface (u seul trasistor par porte trois états) Mais plus de fils de sélectio P Sicard-Cours ALM 4 7 P Sicard-Cours ALM 4 8 Mémoires Orgaisatio foctioelle: accessible par le processeur à travers les deux bus doées et adresses Bus doées de largeur m, Bus adresses de largeur adresses 3 Bus adresses eux fils pour la lecture/écriture de la mémoire read/write! Accès!! Ecriture!!!! Lecture ou!!!! Rie (Chip select) Mémoires Read/write - m Bus doées Bus adresses Mémoire mots de m bits Bus doées m P Sicard-Cours ALM 4 9 P Sicard-Cours ALM 4

6 Pour s adapter aux différets besois des processeurs et des utilisateurs -U Circuit"(ue puce) MC cotiet: mots de bits -Assemblage de 8 circuits MC sur ue carte imprimée: ue barrette Pour augmeter la mémoire"das l ordiateur: plusieurs barrettes, o verra plus tard commet les coecter Mémoires Vives / Mortes -Vive : volatile, RAM -Morte : o volatile, ROM Mémoires Mémoires mortes ROM : Read Oly Memory Ceux sot des Circuits combiatoires Certaies ROM sot : -No cofigurable par l utilisateur (coceptio à grade échelle) -cofigurables (électriquemet) : PROM -cofigurables et effaçables par ultra-violet : EPROM effaçables électriquemet: EEPROM Les mémoires flash sot des EEPROM rapides (effacemet par secteur et o par mot) epuis quelques aées le isque dur SS (Solid State rive) utilise la même techologie P Sicard-Cours ALM 4 P Sicard-Cours ALM 4 Schéma foctioel Réalisatios de ROM a a 3 4 Réalisatios de ROM A l aide de trasistors et fusibles (claqués si l o veut e sortie) d3ddd oées Gd Réalisatio à l aide de portes a a 3 O R O R d d d d3 oées k Fusible oées k P Sicard-Cours ALM 4 3 P Sicard-Cours ALM 4 4

7 Réalisatios de mémoire flash Techologie à base de Grille flottate Mémoires vives RWM (Read Write Memory) Grille de cotrôle Source Grille flottate rai Appelée RAM (Radom Memory) - temps d accès idetique pour tous les mots par oppositio aux supports mémoires magétiques"pour lesquels les temps d accès sot différets Ecriture : Suivat la tesio ( +/-) appliquée sur la grille de cotrôle le trasistor est passat ou o Temps d accès de l ordre de,ms eux types - NAN: accès séquetiel, plus rapide e écriture, et 4% plus petite que la NOR - NOR: accès aléatoire, utilisé pour accès rapide à des edroits précis (Bios, Firmware) P Sicard-Cours ALM 4 5 Mémoires statique/dyamique -statique (SRAM): à base de bistables (6 trasistors) utilisé pour les mémoires caches Temps d accès -dyamique (RAM) Mois coûteuse à la réalisatio (mois de trasistors) Mois rapide que les SRAM (~facteur ) P Sicard-Cours ALM 4 6 Réalisatio de RAM statique Réalisatio à base de bistable Réalisatio de RAM dyamique Réalisatio à base de codesateur et trasistor a a- i - a a- i - r/w dj Rafraichissemet oées Codesateur dj r/w ot k k Logique de sélectio oée k ot k k Besoi de rafraîchissemet"régulier (codesateur se décharge), toutes les à 4 ms; -Lecture puis re-écriture par circuit spécialisé de rafraîchissemet itere à la mémoire -Le rafraîchissemet cosomme ~5% du temps d accès à la mémoire P Sicard-Cours ALM 4 7 P Sicard-Cours ALM 4 8

8 Barettes de Mémoires - ifféretes ormes de coexios -SIMM (Sigle Ilie Memory Module), 3 puis 7 coecteurs, bus 3 bits Jusqu au Petium (~995) -IMM (ual), 83 coecteurs bus 64 bits -SO-IMM pour ordiateur portable Mémoires vives yamiques RAM!FPM (Fast Page Mode): -99 -Temps d accès 6 s"; -Mémoire asychroe: Horloge propre"(besoi de sychroisatio avec le processeur) -Mode rafale, le temps d accès" est pas le même pour le er mot et les 3 suivat RAM EO!(Exteded ata Out)!: Sortie des doées améliorée, pricipe chevauchemet des accès (idée du pipelie) -Temps d accés 5s -Mémoire asychroe Types de RAM dyamique -Ces types de mémoires sot asychroes par rapport au processeur, elles ot des horloges qui leur sot propres Besoi de sychroisatio avec le processeur qui doit doc attedre pedat les phases de sychroisatio P Sicard-Cours ALM 4 9 P Sicard-Cours ALM 4 3 SRAM!: Sychroe RAM, -Apparue e 997 -Temps d accès plus petit (sychroe avec le processeur) -Cadece ~5 Mhz-> Temps accès ± s" R-SRAM!(ouble ata Rate): -Apparu fi 99 - R depuis 5 ouble le taux de trasfert de la SRAM Cadece etre et 8 Mhz, etre,6 et 6,4 Gbit/s -R3 (7) deux fois plus rapide que la R: etre 6,4 et Gbit/s R-SRAM! (ou RRAM)!: irect Rambus -Apparu fi 99 Types de RAM dyamique -Cadece Jusqu à Mhz;" Accès ± s -Techologie propriétaire (RAMBUS et INTEL) -Plus chère et peu utilisée P Sicard-Cours ALM 4 3 isque magétique -Plateau de verre e rotatio (fragile), sesible aux champs magétiques -Temps d accès à 5 ms, Ecriture # MégaOctet/s peu d évolutio depuis as Facteur par rapport à de la RAM Mémoire flash (EEPROM) -Clé USB, Memory stick -epuis -Réécriture à fois suivat la techologie utilisée isque SS (Solid State rive) -epuis 5, - A base de mémoire flash isque dur -Ecore fois plus cher que les disques magétiques -Temps d accès ms, Ecriture $ 5 MégaOctets/s P Sicard-Cours ALM 4 3