Fiche de cours

Comprendre la structure des circuits combinatoires

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Objectifs
  • Comprendre qu’un circuit combinatoire réalise une fonction booléenne.
  • Apprendre la structure des circuits combinatoires les plus utilisés.
Points clés
  • Dans un circuit combinatoire, les sorties ne dépendent que des entrées.
  • Pour effectuer des opérations, l’UAL (unité arithmétique logique, qui fait partie du processeur) utilise des circuits combinatoires : des demi-additionneurs et des additionneurs.
Pour bien comprendre
  • Notion de booléen
  • Portes logiques et fonctions booléennes

Pour un circuit combinatoire, les sorties ne dépendent que des entrées de celui-ci. On va étudier les circuits les plus utilisés.

1. Le décodeur binaire

Un décodeur n bits possède n entrées et 2n sorties.
Les n bits de l’entrée forment un nombre décimal n0, ce qui permet de mettre la sortie  à 1 et toutes les autres à 0.

Exemple
On étudie la table de vérité du décodeur binaire 2 bits.

Ce décodeur possède 2 entrées (2 bits) et 22 = 4 sorties.

Entrées Sorties
E1 E0 S0 S1 S2 S3
0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
1 1 0 0 0 1

La fonction booléenne correspondante est la suivante.

Explications :
  • S0 vaut 1 seulement si et valent 1.
  • S1 vaut 1 seulement si E0 et  valent 1.
  • S2 vaut 1 seulement si  et E1 valent 1.
  • S3 vaut 1 seulement si E0 et Evalent 1.
Cette fonction booléenne correspond au circuit suivant.

Circuit d’un décodeur binaire 2 bits
Rappel
Voici la notation et la porte logique de chaque opérateur logique, pour deux variables A et B.
Nom Notation Symbole de la porte logique
NON                
ET A • B
OU A + B
2. Le demi-additionneur 1 bit
Le demi-additionneur 1 bit est un circuit qui prend en entrée deux bits et qui retourne en sortie S la somme des deux bits.
S’il y a une retenue, il l’indiquera sur une autre sortie R.

Voici la table de vérité d’un additionneur 1 bit.

Entrées Sorties
E0 E1 S R
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1

Explications

  • Pour E0 = 0 et E1 = 1, on a S = 0 + 1 = 1 : il n’y a pas de retenue donc S = 1 et R = 0.
  • Pour E0 = 0 et E1 = 1, on a S = 1 + 1 = 10 (car 10 binaire vaut 2 en décimal) : il y a une retenue donc S = 0 et R = 1.

Voici ci-dessous le circuit associé à un demi-additionneur 1 bit.


Circuit d’un demi-additionneur 1 bit

On peut simplifier ce circuit en utilisant la porte XOR symbolisé par  pour la sortie S.


Circuit simplifié d’un demi-additionneur 1 bit
L’expression booléenne XOR est telle que A XOR B = A· + ·B (la sortie A XOR B vaut 1 seulement si A ET  valent 1 OU si  et B valent 1).
3. L'additionneur
Un additionneur 1 bit est constitué de deux demi-additionneurs, il prend en entrée deux bits mais aussi une retenue, et retourne en sortie la somme des deux bits et de la retenue avec éventuellement une nouvelle retenue.

Pour réaliser un additionneur n bits, on utilise donc des additionneurs 1 bit, mis en série.

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