Systèmes numériques

Table des matières

 

Introduction

La méthode de communication la plus courante entre les êtres humains est la conversation. Deux personnes qui comprennent la même langue peuvent communiquer entre elles plus rapidement et plus efficacement que par tout autre moyen. Autrefois, les marines utilisaient des drapeaux de signalisation; feux clignotants et mouvements des bras pour la communication entre navires (on appelle sémaphore, le code des mouvements des bras). Lorsqu’un avion sans radio s’approche d’un aérodrome pour atterrir, il reçoit les signaux d’un pistolet mitrailleur dans la tour.

Les idées de compter l’homme, les matériaux ont été développés lentement et, au cours d’une période de temps, le système de numération a pris sa place dans l’humanité. Ainsi, différents types de méthodes de calcul ont été rapidement améliorés et développés, développant diverses méthodes et solutions dans le domaine de la science et de la technologie. Les moyens les plus avancés et les plus efficaces ont été inventés à l’aide de l’architecture du système numérique. La naissance d’un ordinateur provient de la mise en œuvre de différents types de codes compréhensibles.

Le système numérique normal que nous utilisons dans notre vie quotidienne est appelé système décimal, dans lequel dix symboles de base appelés chiffres, à savoir 0, 1, 2,… 9, sont utilisés. À l’aide de ces 10 chiffres, vous pouvez écrire n’importe quel nombre. Ce système décimal est également appelé système de valeur de position, ce qui signifie que la valeur représentée par un chiffre dépend de l’emplacement du chiffre dans le chiffre. Comme nous utilisons 10 chiffres pour représenter les nombres, dix s’appelle la base du système décimal. Ex: 2410, signifie 2 * 10 + 4 = 24 dans le système de nombre décimal.

La conception des premiers ordinateurs électroniques était très lourde car ils utilisaient le système décimal, qui nécessitait dix niveaux distincts pour chaque commande. La définition et le maintien de ces 10 niveaux est devenu un gros problème. Ainsi, un simple système On-Off qui est également appelé système binaire a été adopté. Les systèmes informatiques complets ont remplacé le système décimal par ce nouveau système binaire révolutionnaire. En arithmétique binaire, une quantité existe ou n’existe pas. Ce type de prise de décision est relativement facile à mettre en œuvre avec les circuits logiques, dans lesquels une tension existe ou n’existe pas à la sortie de chaque bloc de sous-logique. Ceci peut être appelé système «base deux». Ex: 11  signifie 1 * 2 + 1 = 3 en système décimal (3 10 ).

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Chiffres binaires

Tous les systèmes informatiques communiquent et fonctionnent avec les nombres binaires qui utilisent uniquement les chiffres 0 et 1. Les appareils qui ont deux états possibles seront uniquement adoptés. Voici quelques exemples de ces appareils:

  • Un transistor est autorisé à fonctionner à la coupure ou à saturation mais pas dans sa région active.
  • Un interrupteur peut être ouvert ou fermé.
  • Une déclaration peut être qualifiée de vraie ou fausse.

Un BIT est un moyen simple d’exprimer Bi naire digi T. C’est une unité d’information exprimée comme un choix entre deux possibilités. Ici, il y a deux possibilités d’information: zéro ou un. Dans ce langage binaire, le premier état (ou OFF) est appelé «0» et le deuxième état (ou ON) est appelé «1».

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Sortie analogique

Les signaux électroniques représentent la réalité. Par exemple, la température ou la pression peuvent être représentées sous forme de signaux électroniques «équivalents». Ces représentations sont de deux types de base. Ils sont analogiques et numériques. Cela signifie que tous les circuits et systèmes électroniques peuvent être divisés en deux groupes principaux. Ce sont des systèmes analogiques et numériques.

Comme son nom l’indique, tous les systèmes et circuits analogiques sont de nature analogue, ce qui signifie que les circuits et les composants sont interdépendants. Comme ils sont interdépendants et que tous les composants suivent une ligne de charge (c.-à-d. Une équation), la tension de sortie est continue, car cette tension peut avoir un nombre infini de valeurs.

Par exemple, la vitesse du ventilateur de plafond varie en fonction de la position du régulateur de ventilateur. Plus le bouton du régulateur tourne, plus la vitesse qui signifie que le ventilateur de plafond aura plus de tension en réduisant la résistance du régulateur sera élevée. La position du bouton indique la vitesse du ventilateur.

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Représentation de sortie analogique

Un autre exemple de sortie analogique est un simple diviseur de potentiel qui est généralement utilisé pour réduire le niveau de tension continue au niveau souhaité.

Ici, Vin = tension d’entrée continue, Vout = tension de sortie continue;

Alors la tension de sortie est donnée par Vout = V dans x R₂ / (R₁ + R₂)

Par exemple, si Vin = 15 V CC, R₁ = 10 kΩ et R₂ = 5 kΩ,

La tension de sortie Vout sera alors de 5 V CC.

Ici, la tension de sortie Vout varie de manière continue en fonction de la tension d’entrée V inappliquée aux bornes des résistances R 1 et R 2 . Par conséquent, la sortie potentielle du diviseur est de nature analogique.

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Représentation de sortie numérique :

Les signaux numériques sont la base de l’ordinateur moderne.

Les niveaux de sortie numériques de la tension sont toujours «0» ou «1», cela signifie que la tension existe ou non. Pour une meilleure compréhension de la sortie binaire, le même exemple de diviseur de potentiel peut être considéré pour expliquer les sorties numériques (0 ou 1). Ici, une entrée constante de 5 V CC a été prise et envoyée au diviseur de potentiel ayant une résistance R1 et l’autre résistance R 2, comme indiqué sur la figure.

Si la résistance R₂ est égale à zéro, la tension de masse 0 Volt apparaîtra à la fin du R₁ et la tension de sortie deviendra 0 Volt. Cette tension est appelée LOW dans le langage numérique.

Au contraire, si la résistance R₂ est éliminée du circuit ci-dessus, c’est-à-dire si la résistance R₂ est ouverte ou de nature infinie, la tension de sortie sera identique à la tension d’entrée car aucune action n’a eu lieu et cette tension est appelée HIGH dans le langage numérique.

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Niveaux de logique numérique

Il y a eu un certain nombre de développements révolutionnaires dans le domaine de l’électronique où certains cas ont changé les cours de l’histoire. Le premier dispositif à l’état solide est venu comme un transistor (qui a été nommé comprenant les mots de résistance de transfert). Généralement, les gens ont commencé à appeler les radios portables les transistors. La prochaine révolution a été le circuit intégré au début des années soixante. Les circuits intégrés ont été pris des mesures supplémentaires permettant l’invention de l’ordinateur à grande vitesse.

Un circuit d’intégration est un bloc fonctionnel unique qui contient de nombreux composants tels que des transistors, des résistances, des condensateurs, etc., et l’avantage majeur de ce CI est sa taille. Les composants électroniques ont besoin de câbles de connexion externes car ils nécessitent des entrées, des sorties, des tensions d’alimentation, etc. (ex: la diode nécessite deux câbles, le transistor nécessite trois câbles). Dans un circuit intégré, les terminaux nécessaires au fonctionnement sont mis à disposition de l’extérieur.

Les niveaux logiques 1 et 0 sont représentés dans la plupart des systèmes logiques modernes par des niveaux de tension. Il existe des règles acceptables pour la définition de ces niveaux logiques dans les systèmes numériques. Ce sont des niveaux positifs élevés ou actifs et des niveaux négatifs négatifs ou actifs qui sont respectivement «1» et «0».

L’approche la plus simple pour convertir la désignation logique en une autre consiste à compléter toutes les fonctions logiques. Sur la base de ces désignations logiques, il existe cinq grandes catégories pour la conception de ces circuits logiques. Elles sont:

  • Logique de transistor à couplage direct (DCTL)
  • Logique de transistor de résistance (RTL)
  • Logique de transistor de résistance-condensateur (RCTL)
  • Logique de transistor de diode (DTL)
  • Logique Transistor-Transistor (TTL)

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Niveaux Transistor – Transistor Logic (TTL):

En 1964, Taxas Instruments a lancé cette logique à transistors-transistors (TTL) qui est largement utilisée dans la famille d’appareils numériques. La plupart des fabricants de circuits intégrés proposent des circuits TTL; ils sont donc facilement disponibles chez tous les distributeurs. Les circuits intégrés TTL types normalisaient les caractéristiques d’entrée et de sortie, rendant possibles l’interchangeabilité et la facilité d’achat. Le système de numérotation standard utilisé pour TTL est constitué de deux lettres suivies de 54 ou 74. Le circuit fondamental de la logique TTL est la porte NAND.

Les niveaux logiques TTL normaux sont indiqués ci-dessous:

  • Tension d’alimentation: 5.0 V
  • Tension de sortie logique 0: 0 – 0.4V
  • Tension de sortie logique 1: 2.7 – 5V
  • Immunité au bruit: 0.5 – 2.6V

Le tableau ci-dessous donne une idée des familles de logiques généralement utilisées.

SNO PARAMÈTRE RTL JE 2 L DTL HTL TTL ECL
1 Porte de base NI NI NAND NAND NAND OR-NOR
2 Fan-out 5 Dépend du courant d’injecteur 8 dix 10 à 20 25
3 Dissipation de puissance en mW 12 6 mm à 70 µM 8 – 12 55 dix 40 – 55
4 Immunité au bruit Nominal Pauvre Bien Excellent Très bon Pauvre
5 Délai de propagation (en sec.) 12 25 – 250 30 90 dix 0,75
6 Taux d’horloge (MHz) 8 72 4 35 > 60
7 Fonctions disponibles Haute LSI seulement Assez élevé Nominal Très haut Haute

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Résumé des nombres binaires

Le système de numérotation normal que nous utilisons dans notre vie quotidienne est appelé système décimal. Il contient 0 à 9 chiffres (10 chiffres). Ce système est également appelé système de valeur de position, ce qui signifie que la valeur représentée par un chiffre dépend de la position du chiffre dans le chiffre. Contrairement au système décimal, un système binaire est constitué de deux chiffres seulement, à savoir 0 et 1, ces deux chiffres sont appelés BIT.

Il existe deux grands groupes de systèmes dans les circuits électroniques et les systèmes informatiques. Ils sont appelés systèmes analogiques et numériques. Les systèmes analogiques sont les systèmes dans lesquels le signal de sortie varie de manière continue. Dans les systèmes numériques, le signal de sortie ne comprend que deux niveaux. Ils sont hauts et bas.

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