Créée le, 19/06/2015

 Mise à jour le, 02/09/2016

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Vérification du Circuit d'Attente "WAIT" :


6. - QUATRIÈME EXPÉRIENCE : VÉRIFICATION DU CIRCUIT D'ATTENTE (WAIT)

Il se peut que le microprocesseur doive recevoir des données de mémoires ou de circuits moins rapides que lui-même et qu'il doive donc attendre que les données soient disponibles.

Dans cette hypothèse, nous avons adapté un circuit d'entrée appelé WAIT, ce qui en anglais, signifie justement attendre.

Dans certaines phases de son travail, le microprocesseur observe le niveau de tension à l'entrée WAIT et, si le niveau est bas, il attend jusqu'à ce qu'il devienne haut.

Dans cette expérience, vous allez examiner un circuit qui, sur commande, produit une demande d'attente (WAIT) de la durée d'une période d'horloge.

6. 1. - RÉALISATION DU CIRCUIT

a) Enlevez les liaisons et les connexions utilisées lors de l'expérience précédente.

b) Insérez le circuit intégré 74LS125 (quadruple buffer TRI-STATE), les deux circuits 74LS74 (contenant chacun deux bascules de type D) et la résistance de 1 kW dans la position indiquée à la figure 16-a.

c) Faites les branchements indiqués à la figure 16-a.

d) Placez le générateur d'horloge 1 sur la position 1 Hz.

Connexions_Circuit_d_attente_WAIT.JPG

Le schéma électrique du circuit que vous avez réalisé est représenté à la figure 16-b. Dans ce schéma, vous pouvez observer la présence d'un composant que vous ne connaissez pas encore : il s'agit du circuit intégré 74LS125 qui contient quatre buffers non inverseurs dont les sorties peuvent être portées à l'état haute impédance (TRI-STATE) au moyen de l'entrée de contrôle.

Schema_electrique_du_circuit_WAIT.GIF

Nous examinerons par la suite le fonctionnement de ce circuit intégré ; le schéma de brochage est représenté à la figure 17.

74125.GIF

6. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Allumez le digilab : vous verrez que la LED L0 s'allume et s'éteint une fois par seconde puisqu'elle est commandée par l'oscillateur CP1, tandis que la LED L4 est allumée.

b) En observant la LED L4, appuyez pendant au moins une seconde sur la touche P0 : vous voyez que L4 s'éteint à l'instant même où L0 s'allume et qu'elle reste éteinte pendant une seconde, ce qui correspond à la période de l'horloge et indique que le niveau de la tension de sortie du circuit (point A de la figure 16-b) est descendu au niveau bas.

c) L'essai terminé, éteignez le digilab.

6. 3. - CONCLUSION

Vous avez donc expérimenté le fonctionnement du circuit d'attente. Pour mieux en connaître les particularités, nous allons maintenant examiner les deux parties séparément : celle constituée par les trois bascules et celle formée du tampon 74LS125.

Le circuit de la première partie est très utilisé dans de nombreuses applications et il a la propriété d'engendrer une impulsion longue, de durée égale à la période d'horloge.

Les diagrammes des temps de la figure 18 représentent les signaux relatifs au circuit constitué des trois bascules du schéma de la figure 16-b.

Diagramme_des_temps_des_3_Flip_Flop.GIF

La première bascule a pour but de synchroniser le signal issu de la touche P0 de façon à ce que ses fronts de montée et de descente coïncident avec les fronts de montée du signal d'horloge.

En effet, l'action d'appuyer sur P0 est indépendante de la logique interne et peut intervenir à n'importe quel instant.

Dans certains ordinateurs, le signal correspondant sera déjà synchronisé, donc la première bascule ne sera pas nécessaire. Dès que le signal en B passe au niveau haut, la deuxième bascule intervient et Q1 passe au niveau haut.

A l'impulsion suivante de l'horloge CP1, la troisième bascule se trouve validée puisque son entrée D est au niveau haut. Par conséquent, la sortie Q_barre.gif2 descendra au niveau bas et, par l'entrée CLEAR, on remettra à zéro la deuxième bascule, en remettant instantanément sa sortie Q1 au niveau bas.

Examinons maintenant la deuxième partie du circuit de la figure 16-b, constituée du buffer 74LS125.

Le buffer est de type TRI-STATE, sa sortie peut donc suivre le niveau du signal d'entrée ou être en l'air, haute impédance, selon le niveau appliqué à l'entrée de contrôle C.

Le tableau de la figure 19 résume le fonctionnement du buffer. Si C est au niveau bas, le niveau de sortie est bas également ; par contre, si C est au niveau haut, la sortie est haute impédance.

Fig. 19. - Tableau de fonctionnement du buffer 74LS125.
Entrée Commande C Sortie
L L L
H L H
X H Haute impédance

Dans la pratique, on peut dire que le buffer se comporte comme un interrupteur commandé par C et câblé comme indiqué à la figure 20.

Schema_equivalent_du_buffer.GIF

Lorsque Q_barre.gif1, donc C également, est au niveau haut, l'interrupteur est ouvert et la sortie A se trouve au niveau de la tension positive par l'intermédiaire de la résistance de 1 kW. Si au contraire, Q_barre.gif1 est au niveau bas, l'interrupteur est fermé, la sortie est au niveau bas et fournit un signal d'attente au microprocesseur.

Dernière observation : le circuit examiné est un peu différent de celui que vous trouverez sur les Computers. La première bascule dans la version définitive comprend, à son entrée, une porte NAND connectée comme indiqué à la figure 21.

Schema_definitif_du_circuit_WAIT.GIF

Les deux signaux qui arrivent sur la porte NAND proviennent d'autres parties du micro-ordinateur. SEL_7.GIF est délivré par la PROM de décodage de la mémoire, vue dans la troisième expérience, qui est programmée de manière à réaliser un cycle d'attente pour les mémoires lentes.

Dans le circuit expérimenté, la première bascule permet de synchroniser le signal du point B, à l'entrée d'horloge de la deuxième bascule, avec l'horloge qui commande la troisième bascule.

En effet, le signal provenant de la touche P0 est asynchrone, c'est-à-dire que l'on peut appuyer sur ce bouton à n'importe quel instant.

Au contraire, les signaux SEL_7.GIF et INTAK_barre.GIF sont synchrones et ne demandent donc aucune synchronisation.

Ce circuit d'attente, sujet de notre essai, est nécessaire lorsque le microprocesseur travaille à vitesse élevée, et il est nécessaire uniquement lorsqu'on utilise un signal d'horloge à 4 MHz.

Nous terminons ainsi cette pratique avec le circuit WAIT.


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