Réalisation et simulation d'un calculateur sur Multisim

Résumé du document

Ce projet d'information numérique a pour but de nous faire réaliser un calculateur numérique comprenant un additionneur, un soustracteur et un multiplieur.

Pour cela nous allons partir de nos connaissances théoriques (tables de vérité, etc.) et en procédant par étapes nous pourrons créer et simuler sur Multisim les différents éléments de ce calculateur.

En ce qui concerne l'additionneur, nous allons commencer par réaliser un demi-additionneur puis nous simulerons un additionneur à propagation de retenue pour deux mots de quatre bits. Nous verrons qu'il existe un autre moyen beaucoup plus efficace d'additionner deux nombres : en utilisant un additionneur à retenue anticipée qui réduit considérablement les temps de calculs des sommes et retenues (...)

Extraits

[...] Il nous a tout d'abord fallu apprendre à maitriser le logiciel professionnel multisim puis réaliser chaque étape de la création des différentes parties du calculateur numérique. Ce projet et les travaux pratiques que nous avons eu précédemment nous ont permis de faire le lien entre la théorie apprise pendant les heures en amphithéâtre et la pratique : la réutilisation des connaissances pour aboutir à un projet concret : la simulation des éléments d'un calculateur soient un additionneur, un soustracteur et un multiplieur. [...]

[...] De là on déduit les équations logiques des sorties. _ _ Si = AB + AB Si = A xor B Et R = B A On a donc le demi-soustracteur suivant : Schéma du demi-soustracteur Vérification du circuit : Au niveau de la deuxième ligne de pointillés, on a 1 et 1 et on trouve bien R = Si = 0 Réalisons désormais le soustracteur complet. Un soustracteur complet effectue la différence des trois variables d'entrée la variable de sortie Rn est toujours un éventuel report. [...]

[...] Pour additionner deux mots de quatre bits il suffit de prendre quatre de ces additionneurs et de propager une éventuelle retenue entre chacun des additionneurs. Additionneur à propagation de retenue Vérifions. On a A = 2 + 8 =10 Et B = 2+8 = 10 Et on trouve en sortie 16 = 20 Le montage semble être correct. Dans cet additionneur la retenue est propagée. Si t représente le temps de calcul pour un étage, le temps de calcul total est n.t dans le pire cas. [...]

[...] Lorsque C est à le circuit fonctionne comme un additionneur et quand C = il fonctionne comme un soustracteur. On trouve la table de vérité suivante. D'où A xor B xor Ci _ Ci+1 = AB +BCi D'où le circuit suivant Schéma d'un additionneur soustracteur Prenons deux exemples. Au niveau des deuxièmes pointillés, le circuit est un additionneur. B=1 et la sortie est à 1 Quand aux cinquièmes pointillés, A=1 et 0. Comme B Ci) on a bien Réalisation d'un multiplieur On souhaite réaliser un multiplieur d'un nombre de deux bits (A1 A0) par un nombre sur un bit le résultat est sur deux bits S1 S0. [...]

[...] On dit qu'un circuit travaille en p.ns si tous les signaux de sortie sont disponibles en un maximum de p.ns. (En comptant toutes les portes situées sur le trajet le plus long qui va de l'entrée à la sortie). Commençons par estimer le temps de travail d'un additionneur complet à propagation de retenue. Ce dernier est composé de deux demi additionneurs (une porte) et d'une porte ou soit : +1=30 ns On a donc un total de 4*30 = 120 ns pour un additionneur complet à propagation de retenue de deux mots de quatre bits. [...]