Logique Séquentielle - fonction «Registre à décalage»

Logique Séquenielle - foncion «Regisre à décalage» 1. Inroducion Les bascules son rès uilisées comme élémens de mémorisaion de données ou d informaion. Le sockage des données a généralemen lieu dans des groupes de bascules, appelés regisres. Un regisre mémorise un mo binaire de n bis, il es donc consiué de n mémoires élémenaires qui son des bascules. Un regisre de n bis comprend : - n bascules qui peuven êre de ype RS, D ou JK, - Une enrée de signal d horloge pour la synchronisaion, - Une commande pour le chargemen ou l écriure, - Une commande pour l acivaion des sories ou la lecure, - e évenuellemen une commande pour le décalage inerne des bis du mo mémorisé. La manipulaion la plus fréquene qu on fai subir aux données conservées dans des bascules ou des regisres es le ransfer (échange de données d un regisre à un aure). Dans les ransfers synchrones (les plus courans), on uilisera l horloge. Dans les ransfers asynchrones, on uilisera les enrées de remise à 0 ou 1 asynchrones. Exemple de regisre : calcularice (les chiffres se décalen au fur e à mesure qu'ils son renrés). 2. Mise en œuvre d un Regisre à décalage Voir TP, Paragraphe 1. 3. Consiuion d un regisre 3.1 Regisre élémenaire 1 bi Compe enu de sa consiuion (enrée D, signal d horloge, sorie Q qui recopie D) une bascule D consiue un regisre élémenaire (ou élémen mémoire) de 1 bi. Les exercices 1 e 2 du TD, monren que l on peu réaliser une bascule D (e donc un regisre 1 bi) à l aide d une bascule RS (ou JK) e d un simple opéraeur NON. 3.2 Caracérisiques d un regisre Capacié : nombre de bis du mo binaire qu il peu mémoriser. Mode d écriure ou de chargemen : dépend du nombre d enrées : -> Une généraion bi par bi, avec ransmission par un seul conduceur caracérise une écriure en série. -> Une généraion globale du mo de n bis, avec ransmission par un bus de n bis (n fils conduceurs), caracérise une écriure parallèle. Mode de lecure : -> Une exploiaion bi à bi du mo impose une lecure série (une sorie). -> Une exploiaion globale du mo impose une lecure parallèle. (n sories) Logique Séquenielle - Les regisres à décalage - page 1 LYCEE LACENAL - M. BERNARD - édié le 20/01/2009

3.2 Les différens ypes de regisre Il exise différens ypes de regisre selon le mode d accès au regisre (en lecure e en écriure) 3.2.1) Les regisres à lecure e écriure série Ces regisres son caracérisés par : - 1 enrée de donnée, - 1 sorie de donnée, - n bascules, - une enrée de commande du décalage (horloge) Exemple de regisre à décalage 4 bis (lecure e écriure série) E S Les bascules D son les plus uilisées dans ce ype de regisre car elles demanden moins de connexions. Touefois on peu uiliser des bascules JK ou RS à condiion de poser comme on vien de le voir précédemmen (paragraphe 3.1) : J = K ou S = R Exercice : Compléer les chronogrammes suivans correspondan à la srucure ci-dessus. E S 1 1 0 0 0 0 0 0 Remarque : Le premier éa 1 sur E es obenu en sorie après 3.2.2) Les regisres à écriure série e lecure parallèle Ces regisres son caracérisés par : - 1 enrée de donnée, - n sories de donnée, - n bascules, - une enrée de commande du décalage (horloge) - évenuellemen une enrée de commande de lecure (READ) Exemple de regisre à décalage 4 bis (écriure série e lecure parallèle) E Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 READ & & & & S 0 S 1 S 2 S 3 Remarque : Le signal «READ» n es pas obligaoire. Il perme juse de commander la lecure des sories en même emps, de façon à s affranchir des différens emps de propagaion. Logique Séquenielle - Les regisres à décalage - page 2 LYCEE LACENAL - M. BERNARD - édié le 20/01/2009

Exercice : Compléer les chronogrammes suivans correspondan à la srucure ci-dessus (page précédene). E Q0 Q1 Q2 Q3 READ S0 S1 S2 S3 1 1 0 0 0 0 0 0 3.2.3) Les regisres à écriure e lecure parallèle Ces regisres son caracérisés par : - n enrées de donnée, - n sories de donnée, - n bascules, - une enrée de chargemen (horloge) - évenuellemen une enrée de commande de lecure (READ) Exemple de regisre à décalage 4 bis (écriure e lecure parallèle) E 0 E 1 E 2 E 1 E 3 READ & & & & S 0 S 1 S 2 S 3 Remarque : Le signal «READ» n es pas obligaoire. Il perme juse de commander la lecure des sories en même emps, de façon à s affranchir des différens emps de propagaion. Logique Séquenielle - Les regisres à décalage - page 3 LYCEE LACENAL - M. BERNARD - édié le 20/01/2009

Exercice : Compléer les chronogrammes suivans correspondan à la srucure ci-dessus (page précédene). On considéra que le signal «READ» es oujours au niveau logique hau. E0 E1 E2 E3 S0 S1 S2 S3 3.2.4) Les regisres à écriure parallèle e lecure série Ces regisres son caracérisés par : - n enrées de donnée, - 1 sorie de donnée, - n bascules, - une enrée de chargemen (horloge) - 4 enrées de commande de lecure (READ) Exemple de regisre à décalage 4 bis (écriure parallèle e lecure série) E 0 E 1 E 2 E 1 E 3 R 0 1 EN R 1 Remarques sur la sorie S : Chaque opéraeur OUI à une sorie die «3 éas» (symbolisé par le riangle en sorie de l opéraeur): C es rois éas son le «O», le «1» ou l éa «Z» di éa «haue impédance» (équivalen à la sorie non connecée à la srucure inerne). Foncionnemen de ce ype d opéraeur : EN E S Remarques 1 EN 1 EN 0 X Z Ea haue impédance en sorie de l opéraeur. La résisance de sorie de l opéraeur es infinie la sorie n es pas connecée 1 0 0 EN=1, la sorie S es égale à l enrée E; S=E 1 1 1 EN=1, la sorie S es égale à l enrée E; S=E R 2 Pour foncionner correcemen il ne fau pas que deux sories soien acives en même emps. Donc par exemple quand R 0 =1, le bus de sories S es relié à la sorie Q de la première bascule. Mais ATTENTION, oues les aures enrées de validaion de lecure R 1,R 2,R 3 doiven êre égale à O. R 3 1 EN S Logique Séquenielle - Les regisres à décalage - page 4 LYCEE LACENAL - M. BERNARD - édié le 20/01/2009

Exercice : Compléer les chronogrammes suivans correspondan à la srucure ci-dessus (page précédene). E0 E1 E2 E3 R0 R1 R2 R3 S 3.2.5) Les regisres à décalage Ce ype de regisre fai glisser l informaion de chaque cellule élémenaire du regisre vers les cellules élémenaires adjacenes. Si le ransfer à lieu vers les cellules adjacenes de droie, le regisre es un regisre à décalage à droie. Si le ransfer à lieu vers les cellules adjacenes de gauche, le regisre es un regisre à décalage à gauche. En l absence de ransfer d informaions d un regisre à un aure, la cellule la plus à gauche dans le cas d un décalage à droie ou la cellule la plus à droie dans le cas d un décalage à gauche reçoi un zéro à chaque décalage. Exemples de regisre à décalage circulaire 4 bis : ORLOGE Décalage à Gauche ( du poids faible vers le poids for) ORLOGE Décalage à Droie ( du poids for vers le poids faible) Siuaion iniiale 1 1 0 1 1er op de 2ème op de 3ème op de 4ème op de Siuaion iniiale 1 1 0 1 1er op de 2ème op de 3ème op de 4ème op de 3.3 Comparaison ransfer // e ransfer série Dans un ransfer en //, oue l informaion es communiquée en une seule fois à l arrivée du op d horloge indépendammen du nombre n de bis à ransférer. Par conre, lors d un ransfer en série, pour échanger n bis, il fau aendre n impulsions d horloge. Le ransfer en // es par conséquen plus rapide que le ransfer en série. Mais quand on foncionne en //, il fau davanage de connexions. Pour un regisre n bis à ransfer //on a besoin de n connexions à place d une seule en série. On privilégie la liaison série sur de longues disances. Logique Séquenielle - Les regisres à décalage - page 5 LYCEE LACENAL - M. BERNARD - édié le 20/01/2009

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