v2.3.2 (2860)

Cours scientifique - ES102 : Electronique Numérique

Domaine > Sciences et technologies de l'information et de la communication.

Descriptif

L'électronique numérique est au coeur de la révolution de l'information qui touche l'humanité depuis un demi-siècle. D'abord ressource de calcul, elle participe aussi aux fonctions de communication et stockage de l'information, ou encore de mesure ou action physique. Sans cesse plus intégrée et performante, elle s'insinue en fait dans presque toute réalisation humaine, et finalement au plus près de l'être humain lui-même, dont elle augmente ou supplée désormais l'intelligence.

L'objectif principal du cours est de présenter les principes fondamentaux sur lesquels repose l'électronique numérique actuelle. Ainsi le cours chemine de la Physique jusqu'à l'Informatique, plus précisément de l'exploitation de matériaux semi-conducteurs pour réaliser des opérateurs binaires jusqu'au développement de structures séquentielles programmables qui sont l'essence des microprocesseurs et du concept logiciel.

Les réalisations électroniques actuelles mobilisent désormais couramment des milliards de transistors. Pour maîtriser une telle complexité, il faut recourir à toute une hiérarchie de niveaux d'abstraction de la réalité physique, et savoir naviguer entre eux. Cela constitue une démarche système, dont la pratique est essentielle pour le futur ingénieur. Y confronter l'étudiant est un autre objectif important du cours.

Objectifs pédagogiques

A l'issue de ce cours, l'étudiant maîtrisera les concepts de base - des outils mathématiques aux connaissances technologiques - permettant la mise en oeuvre de calculs numériques sur circuit intégré (ou puce). En particulier, il sera capable :
- de représenter les fonctions booléennes sous différentes formes et de les décomposer en fonctions plus simples ;
- de réaliser l'implantation d'opérateurs booléens ou arithmétiques au moyen de différentes ressources matérielles, jusqu'à la plus élémentaire, le transistor MOS ;
- de séquentialiser de petits algorithmes numériques pour les implanter sur un jeu limité de ressources de calcul judicieusement associées à des bascules D ou registres ;
- de spécifier de petits systèmes dynamiques discrets sous forme d'automates et les implanter sous forme de systèmes séquentiels, avec factorisation éventuelle ;
- de proposer différentes implantations, plus ou moins parallèles ou séquentielles, d'un même opérateur de calcul numérique ou algorithme simple et déterminer leurs complexités en temps et espace ;
- de décrire l'organisation interne d'un microprocesseur élémentaire et son fonctionnement lors de l'exécution d'instructions assembleur ;
- de changer de niveau d'abstraction selon le besoin, de la réalité matérielle et temporelle jusqu'aux exigences fonctionnelles, et réciproquement.

nombre d'heure en présentiel

30

nombre de blocs

10

Volume horaire par type d'activité pédagogique : types d'activité

  • Contrôle : 2
  • Petite classe : 18
  • Cours magistral : 10

effectifs minimal / maximal

145/155

Diplôme(s) concerné(s)

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Aucun pré-requis pour suivre ce cours en 1ère année.

 

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

Contrôle écrit final de 2h00 sans documents, sauf une page A4 écrite de la main de l'étudiant.

La notation est réalisée en 2 étapes. Tout d'abord, au niveau de la copie, chaque question est notée de 0 (réponse absente ou absurde) à 8 (réponse nominale). Ensuite, la note globale est calculée par somme pondérée et normalisée des notes obtenues à chaque question, avec des poids reflétant la difficulté de chaque question. Ces poids vont généralement de 0,5 à 2 et valent souvent 1.

NOUVEAU : des éléments de corrigé de l'examen du 15/11/2018 ont été mis en ligne sur le site pédagogique du cours.

Possible(s) mini-contrôle(s) intermédiaire(s).

L'épreuve de rattrapage est un écrit de 1h sans documents.

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 2.5 ECTS
  • Scientifique acquis : 2.5

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

Séances 1-5 : logique combinatoire, de l'implantation de portes élémentaires en technologie CMOS jusqu'à l'architecture d'opérateurs arithmétiques
Séances 5-9 : logique séquentielle et programmée, de l'intérieur de la bascule D jusqu'à l'architecture d'un microprocesseur élémentaire et son assembleur
Pour plus de détails, visiter le site pédagogique associé.

Mots clés

Transistor MOS, technologie microélectronique, logique combinatoire, arithmétique des ordinateurs, logique séquentielle, architecture des microprocesseurs, parallélisme, complexité en temps et en espace.

Méthodes pédagogiques

Copies des transparents de cours. Enoncés de petites classes avec corrigés détaillés. Notes complémentaires.
Veuillez patienter