Logique séquentielle/Mémoires et bascules
Mémoires RS
La mémoire (appelée parfois bascule monostable) est un composant permettant de retenir un bit d'information. C’est un élément qui ne peut pas être réalisé en combinatoire pur. Pour son étude il faut donc des méthodes différentes de celles du combinatoire, à savoir des tables de vérité. On utilisera cependant une table d'évolution, qui ressemble à une table de vérité.
Voir aussi bascules électroniques RS.
Voici un exemple de table d'évolution pour une mémoire RS.
- Table d'évolution
| Entrées | État futur | Fonction réalisée | |
| R | S | Q ou | |
| 0 | 0 | q | mémorisation |
| 0 | 1 | 1 | mise à un |
| 1 | 0 | 0 | mise à zéro |
| 1 | 1 | X | priorité |
Cette propriété a des conséquences importantes sur les équations que l’on peut tirer d'une telle table.
Je pense important de faire une mise au point avant de continuer.
Revenons à notre table d'évolution donnée en exemple (ci-dessus). L'entrée S sert donc à positionner la sortie à 1, tandis que R sert à mettre à 0 (on l'appelle souvent RAZ = Remise A Zéro).
Pour éviter d'interdire la dernière ligne de la table d'évolution, nous choisissons d'étudier nos mémoires pour une seule sortie notée Q, en laissant ainsi tomber la sortie . Le X dans cette ligne représente trois cas distincts :
- X = 0, on parle de mémoire à Reset prioritaire,
- X = 1, on parle de mémoire à Set prioritaire,
- X = q, on parle alors de mémoire à mémoire prioritaire.
Une mémoire donnée ne peut que réaliser un des trois cas et son nom en découlera immédiatement.
Quelle est la priorité de notre mémoire donnée en exemple ?
Je vous avais promis de revenir sur la difficulté de raisonnement liée au fait que notre fil rouge avait deux valeurs éventuellement différentes à ses extrémités.
Exercice 1
Pour le schéma ci-dessous, compléter le tableau de Karnaugh ainsi que le diagramme des temps. On supposera pour simplifier que les portes répondent de manière instantanée (ce que l’on a toujours fait jusqu'à maintenant).
Mémoire D (D latch)
Cette fonction comporte deux entrées D et H et une sortie Q. L'équation de récurrence de la mémoire D n'a pas beaucoup d'intérêt, il vaut mieux retenir son fonctionnement : recopie son entrée D sur sa sortie Q lorsque son horloge H est à 1.
Bascules électroniques D
Cette bascule comporte aussi deux entrées, D et H et une sortie Q, comme la mémoire D. La grande différence est que la recopie de l'entrée sur la sortie ne se fait maintenant que sur flanc montant de l'horloge. Notez sur le schéma ci-dessous comment est notée cette sensibilité au flanc montant de l'horloge.
La bascule D la plus complexe comporte quatre entrées D, H, S et R et une sortie Q. Les entrées supplémentaires sont actives à l'état bas (donc notées parfois /S et /R) et ont les mêmes fonctions que dans le cas d'une mémoire. Elles sont dites asynchrones dans le sens où contrairement à D elles sont complètement indépendantes des flancs montants de l'horloge.
Plus d'information ici : Bascules électroniques.
Bascules électroniques JK
D'autres informations ici : la bascule JK.
Nous complétons cette information par ce que l’on appellera, dans la suite de ce cours, un diagramme d'évolution. Ici, il est constitué de deux états (en vert) et de transitions (les flèches). Ce diagramme d'évolution est très important pour nous car il nous servira lors de nos synthèses. Il remplace la table de vérité de la bascule JK.
Voici aussi sous forme de diagramme temporel le fonctionnement d'une JK.
Le "T = Toggle" qui est présent dans la figure se traduirait par "B = Basculement" en français.
Exercice 2
Transformer une bascule JK en bascule D. Transformer ensuite une bascule D en bascule JK.
Exercice 3
Nous désirons réaliser la bascule E suivante.
- si E=0 alors Q=0
- si E=1 alors Q(n+1) = /Q(n).