Question 1 Algèbre de Boole (6 pts 20 minutes) Sachant que A, B, C et D sont des variables booléennes.

Documents pareils
IFT1215 Introduction aux systèmes informatiques

Algèbre binaire et Circuits logiques ( )

2.4 Représentation graphique, tableau de Karnaugh

Système binaire. Algèbre booléenne

Architecture des ordinateurs TD1 - Portes logiques et premiers circuits

Cours Premier semestre

Logique binaire. Aujourd'hui, l'algèbre de Boole trouve de nombreuses applications en informatique et dans la conception des circuits électroniques.

MPI Activité.10 : Logique binaire Portes logiques

Les droites (d 1 ) et (d 2 ) sont sécantes en A Le point A est le point d intersection des 2 droites

Les portes logiques. Voici les symboles des trois fonctions de base. Portes AND. Portes OR. Porte NOT

3 ème 2 DÉVELOPPEMENT FACTORISATIONS ET IDENTITÉS REMARQUABLES 1/5 1 - Développements

FONCTION COMPTAGE BINAIRE ET DIVISION DE FRÉQUENCE

Vecteurs. I Translation. 1. Définition :

AC AB. A B C x 1. x + 1. d où. Avec un calcul vu au lycée, on démontre que cette solution admet deux solutions dont une seule nous intéresse : x =

Conversion d un entier. Méthode par soustraction

Concevoir son microprocesseur

Arithmétique binaire. Chapitre. 5.1 Notions Bit Mot

Systemesdigitaux. Cours 5

BCI - TPSP - Processeurs et Architectures Numériques

Priorités de calcul :

1S Modèles de rédaction Enoncés

Activités numériques [13 Points]

1 Introduction au codage

CHAPITRE VIII : Les circuits avec résistances ohmiques

RESUME DE COURS ET CAHIER D'EXERCICES

Informatique Générale

Le théorème de Thalès et sa réciproque

Structures algébriques

- Instrumentation numérique -

Les fonctions logiques

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

Thème 17: Optimisation

Architecture des ordinateurs Introduction à l informatique

Quelques contrôle de Première S

315 et 495 sont dans la table de 5. 5 est un diviseur commun. Leur PGCD n est pas 1. Il ne sont pas premiers entre eux

Les opérations binaires

CORRIGE LES NOMBRES DECIMAUX RELATIFS. «Réfléchir avant d agir!»

CONJUGUÉ D'UN POINT PAR RAPPORT À UN TRIANGLE

Mathématiques I Section Architecture, EPFL

I- Définitions des signaux.

MEMOIRES MAGNETIQUES A DISQUES RIGIDES

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

TP - Alarme de voiture / Approche fonctionnelle

CHAPITRE 2 SYSTEMES D INEQUATIONS A DEUX INCONNUES

Calcul matriciel. Définition 1 Une matrice de format (m,n) est un tableau rectangulaire de mn éléments, rangés en m lignes et n colonnes.

Découverte du tableur CellSheet

Gestion électronique des procurations

Eté LIVRET de RÉVISIONS en MATHÉMATIQUES

Enoncé et corrigé du brevet des collèges dans les académies d Aix- Marseille, Montpellier, Nice Corse et Toulouse en Énoncé.

QUESTION 1 {2 points}

point On obtient ainsi le ou les points d inter- entre deux objets».

Séquence 10. Géométrie dans l espace. Sommaire

Deux disques dans un carré

Les chaînes de caractères

Les Angles. I) Angles complémentaires, angles supplémentaires. 1) Angles complémentaires. 2 Angles supplémentaires. a) Définition.

I. Ensemble de définition d'une fonction

Consortium de recherche Value Stream Mapping Formation

Géométrie dans l espace

Représentation géométrique d un nombre complexe

Valeur cible et solveur. Les calculs effectués habituellement avec Excel utilisent des valeurs numériques qui constituent les données d'un problème.

bureaux 0/1/2/3/4/5/6

Jeux de caracte res et encodage (par Michel Michaud 2014)

CHAPITRE VI ALEAS. 6.1.Généralités.

PROBLEME(12) Première partie : Peinture des murs et du plafond.

Organisation des Ordinateurs

Exo7. Calculs de déterminants. Fiche corrigée par Arnaud Bodin. Exercice 1 Calculer les déterminants des matrices suivantes : Exercice 2.

Introduction à l étude des Corps Finis

COMPTES DE GROUPE Consolidation et présentation de participations

STI2D ANALYSE COMPARATIVE DE CYLE DE VIE TERRAIN EN GAZON NATUREL OU SYNTHETIQUE

6 ème. Rallye mathématique de la Sarthe 2013/ ère épreuve de qualification : Problèmes Jeudi 21 novembre 2013

UEO11 COURS/TD 1. nombres entiers et réels codés en mémoire centrale. Caractères alphabétiques et caractères spéciaux.

MICROINFORMATIQUE NOTE D APPLICATION 1 (REV. 2011) ARITHMETIQUE EN ASSEMBLEUR ET EN C

a) b)

LES DIFFERENTS TYPES DE MESURE

LOGO. Module «Big Data» Extraction de Connaissances à partir de Données. Claudia MARINICA MCF, ETIS UCP/ENSEA/CNRS

5 ème Chapitre 4 Triangles

Fonction inverse Fonctions homographiques

Le seul ami de Batman

Sommaire de la séquence 12

Licence Sciences et Technologies Examen janvier 2010

Electronique Numérique

Représentation d un entier en base b

Développer, factoriser pour résoudre

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Architecture : Circuits numériques et éléments d architecture

Développements limités. Notion de développement limité

Note de cours. Introduction à Excel 2007

Panorama. Protection et commande de moteur Disjoncteurs, contacteurs et relais de protection

Rappels et compléments, première partie : Nombres complexes et applications à la géométrie

Audit 360. Votre Data Center peut-il vraiment répondre à vos objectifs? À quelles conditions? Avec quelles priorités? Pour quels budgets?

CHAPITRE 10. Jacobien, changement de coordonnées.

TD 1 - Transmission en bande de passe

Statistiques Exercice 2011

IN SYSTEM. Préconisations techniques pour Sage 100 Windows, MAC/OS, et pour Sage 100 pour SQL Server V16. Objectif :

T500 DUAlTACH. JAQUET T500 DualTach Instrument de mesure et de surveillance équipé de 2 entrées fréquence TACHYMETRE 2 CANAUX

Conception de circuits numériques et architecture des ordinateurs

Séquence 2. Repérage dans le plan Équations de droites. Sommaire

INF 232: Langages et Automates. Travaux Dirigés. Université Joseph Fourier, Université Grenoble 1 Licence Sciences et Technologies

Logiciel de Base. I. Représentation des nombres

Modalités d inscription, de progression et de validation en licence et master : de l UFR ALLSH

Transcription:

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 1/13 Question 1 Algèbre de Boole (6 pts 20 minutes) Sachant que A, B, C et D sont des variables booléennes. a) En utilisant exclusivement l algèbre booléenne, démontrez en justifiant chaque étape que : A B + B C + A B C = ( A + B ) (A+ B +C) (A+B+ C ) En distribuant le membre de droite, il vient : ( A + B ) (A+ B +C) = A (A+ B +C) + B (A+ B +C) = A A + A B + A C + B A+ B B + B C = A B + A C + B (A+1+C) = A B + A C + B ( A B + A C + B )(A+B+ C ) = A B C + A CB + B A + B C = ( A +1) B C + A BC +A B = B C + A BC +A B b) En utilisant la décomposition de Shannon (sug. sur la variable B), démontrez que : ( B D + BC + A B) (AB C ) = B+D B =0) (D) 0 = D B=1) (C + A ) (A C ) = 1 Or (C + A ) est le complément de (A C ) (par De Morgan) B=1) 1 = 1 Les décompositions de Shannon des deux membres sont donc bien identiques : B D + B

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 2/13 c) En utilisant une technique de votre choix, démontrez que la fonction F suivante est constante : F = (A ABC AB C A B C A B C ) ABC, AB C, A B C et A B C sont des mintermes donc un seul peut être vrai à la fois. Le XOR se comporte donc comme le OR et il vient : F = A (ABC + AB C + A B C + A B C ) F = A (A (BC + B C + B C + B C )) F = A (A (B(C + C ) + B (C+ C ))) F = A (A (B+ B )) F = A (A) F = 0 Question 2 Analyse et synthèse de circuits (8 pts 40 minutes) L implantation d une fonction logique Z relativement complexe repose sur un XOR de deux autres fonctions F X et F Y comme indiqué sur le schéma suivant :

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 3/13 1) La fonction F X est spécifiée par sa table de vérité : A B C D Fx 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 Trouver l expression disjonctive simplifiée de X au moyen de la table de Karnaugh. Évaluez son coût minimal et dessinez votre meilleur circuit X = /B/D + ACD + BCD Dessinez le circuit ci-dessous Cout = 3+4+4+4 = 15

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 4/13 2) La fonction F Y a déjà été réalisée par un apprenti. Elle fonctionne bien mais le patron prétend que le circuit coûte trop cher pour rien. Faites l analyse de cette fonction et proposez votre meilleur circuit en comparant les versions disjonctive et conjonctive. a) Faites l analyse de la fonction A B C D Fy 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 AB/CD 00 01 11 10 00 1 0 1 0 01 0 0 0 1 11 0 0 0 1 10 1 0 0 0

ELE1300 Automne 2010 - Examen intra 5/13 b) Déterminez sa forme disjonctive optimale Y =/B/C/D + BC/D + /A/BCD CD AB 00 01 11 10 00 01 11 10 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 Coût = 4+4+5+4 = 17 c) Déterminez sa forme conjonctive optimale Y = (/B+C)(/B+/D)(/A+/D)(C+/D)(B+/C+D) Cout = 3+3+3+3+4+6 = 22 d) Votre patron vous demande de porter un regard critique sur la première implantation de F Y. Qu allez-vous lui dire? 1) Pour une forme conjonctive, il aurait fallu utiliser des portes inverseuses (NOR) 2) La forme proposée était sous optimale (A+C+/D) vs. (C+/D) 3) La forme disjonctive est préférable (avec des NAND)

ELE1300 Automne 2010 - Examen intra 6/13 3) Sachant que finalement, seule la valeur de Z importe, proposez votre meilleur circuit pour implanter Z(A,B,C,D) Z = C AB/CD 00 01 11 10 00 0 0 1 1 01 0 0 1 1 11 0 0 1 1 10 0 0 1 1 Z Coût 0 Dessinez le circuit optimisé. Un simple fil!

ELE1300 Automne 2010 - Examen intra 7/13 Question 3 Circuits usuels (6 pts 30 minutes) Considérez la fonction F décrite par sa table de vérité ci-dessous. A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Remarque : En entrée, vous avez toujours accès aux variables et à leurs inverses. 1) Vous devez réaliser la fonction F à l aide d un multiplexeur à une seule variable de sélection (MUX 2 à 1). Essayez de réduire le circuit sur chacune des variables A, B et C et indiquez si la décomposition permet une implantation avec seulement une porte NAND supplémentaire. 2) Proposez une implémentation de la même fonction au moyen d un décodeur 3 à 8 et en employant une porte OR :

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 8/13 3) Proposez une implémentation de la même fonction F au moyen d un décodeur 2 à 4 et d une porte NOR à 2 entrées: Question 4 Conception de circuit (5 pts 30 minutes) Vous devez réaliser un jeu de roche-papier-ciseau numérique. Il y a donc deux joueurs A et B qui disposent chacun d un interrupteur à trois positions qui encode le choix sur deux bits, selon l encodage suivant, pour chacun des joueurs (A 1 A 0 ) et (B 1 B 0 ) 00 : Roche 01 : Papier 10 : Ciseaux Le système a deux lumières (sorties) S A et S B. La roche l emporte sur le ciseau. Le ciseau l emporte sur le papier et le papier l emporte sur la roche. Donc, par exemple, si A 1 A 0 = 01 (Papier) et B 1 B 0 = 10 (Ciseau), c est le joueur B qui l emporte et la lampe B s allume (S A = 0 et S B = 1). En cas d égalité, aucune lumière ne s allume. Proposez votre meilleur circuit (le moins couteux) pour réaliser la fonction demandée. Vous devez remplir la table de vérité ci-dessous. A 1 A 0 B 1 B 0 S A S B 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 - - 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 - - 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 - - 1 1 0 0 - - 1 1 0 1 - - 1 1 1 0 - - 1 1 1 1 - -

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 9/13 Dessinez votre meilleur circuit ci-dessous : SA = B1/A1/A0 + A0/B1/B0 +A1B0 SB = B0/A1/A0 + A1/B1/B0 +A0B1

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 10/13 Question 5 - Quine-McCluskey (5 pts 30 minutes) Soit la fonction logique F(,,, )= m(1, 3, 10, 11, 12, 14) + δ(0, 4, 5, 8), où δ donne les minterms facultatifs. 1) Retranscrire les maxterms de la fonction F(,,, ) sous forme binaire en soulignant les maxterms facultatifs: F(,,, ) = 0000 0010 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1101 1111 Vous pouvez au besoin vous aider de la table suivante : a b C d F 0 0 0 0-0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0-0 1 0 1-0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0-1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 11/13 2) Procéder par la méthode Quine-McCluskey pour simplifier la fonction F(a, b, c, d) et identifier les impliqués premiers 0000 00X0 0XX0 0010 0X00 01XX 0100 X000 X1X1 1000 0101 0110 1001 0111 1101 1111 0X10 010X 01X0 100X 01X1 X101 011X 1X01 X111 11X1 Impliqués premiers sous forme binaire : X000 100X 1X01 0XX0 01XX X1X10 ; 0x01 ; 111x ; x1x1

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 12/13 3) Utiliser la table suivante pour identifier les impliqués essentiels de F(a, b, c, d) X000 0010 0110 0111 1001 1101 1111 f 100X * g 1X01 * * 0XX0 (*) * 01XX * * X1X1 * * (*) Impliqués essentiels : 0XX0 X1X11 4) Utilisez la méthode de Petrick simplifiée (après élimination des impliqués essentiels) pour trouver toutes les solutions. Écrivez chaque solution sous sa forme algébrique (conjonctive) et donnez son coût minimal. Indiquez la solution retenue. Équation de Petrick : f+g, soit deux solutions : (A+D) (/B+/D) (/A+B+C) : coût = 3+3+4+4 = 14 (A+D) (/B+/D) (/A+C+/D) : coût = 3+3+4+4 = 14 5) Confirmez votre résultat en utilisant une table de Karnaugh :

ELE1300 Automne 2012 - Examen intra 13/13 Question 6 Bonus Cette question est facultative. Toutefois, la réussir montrerait que vous maitrisez la matière à un niveau supérieur à ce qui est normalement attendu de vous et nous permettrait de le prendre en note à votre avantage. Le circuit logique implémentant la fonction logique F de 10 entrées est constitué d un additionneur à 10 entrées, suivi d un comparateur à la constante 2. La fonction F est donc vraie si et seulement si le nombre de ses entrées vraies est supérieur à 2. Combien de maxtermes y a-t-il dans cette fonction? Le nombre de maxtermes correspond au nombre de points pour lesquels la fonction est fausse, soit toutes les combinaisons dont la somme est inférieure ou égale à 2. 1) Toutes les entrées à zéro (1 possibilité) 2) Une seule entrée à 1 (10 possibilités) 3) Deux entrées à 1 (45 possibilités) Total : 56 maxtermes Bon travail!