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Responsable(s) François Blanchard, Pascal Giard

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : François Blanchard, Pascal Giard


PLAN DE COURS

Automne 2024
ELE140 : Conception des systèmes numériques (4 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 52,8 % 13,9 % 33,3 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera en mesure : de réaliser des systèmes numériques modernes.

Méthodes systématiques d'analyse et de conception de circuits combinatoires et séquentiels. Conception et réalisation à partir de circuits intégrés. Étude des technologies et des spécifications des circuits en regard des contraintes de conception. Adéquation des méthodes de conception aux circuits intégrés programmables de grande complexité (FPGA) : description avec un langage de haut niveau, contraintes, simulation, synthèse, vérification.

Séances de laboratoire et travaux pratiques, utilisation des outils informatiques de conception de systèmes numériques à base de circuits intégrés programmables (FPGA).



Objectifs du cours

Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant sera en mesure de …

  • Expliquer les concepts fondamentaux des circuits numériques;
  • Analyser des circuits combinatoires, et séquentiels asynchrones et synchrones;
  • Concevoir des circuits combinatoires, et séquentiels asynchrones et synchrones;
  • Illustrer des circuits;
  • Utiliser les outils modernes de conception de circuits numériques;
  • Simuler des circuits numériques;
  • Utiliser un circuit logique programmable (FPGA) pour la réalisation de circuits numériques.



Stratégies pédagogiques
  • Un (1) cours magistral par semaine. De nombreux exemples seront donnés pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler la théorie et les techniques présentées en cours.
  • Six (6) séances de quatre (4) heures de travaux de laboratoire permettront à l'étudiant(e) d'appliquer la méthodologie de conception présentée en cours et d'utiliser les connaissances acquises ainsi que les outils disponibles.
  • Six (6) séances de deux (2) heures de travaux pratiques pour solutionner des problèmes.
  • La lecture des passages suggérés du manuel de référence et la réalisation des exercices, également suggérés, sont fortement recommandé pour compléter et pour assimiler la matière de ce cours.



Utilisation d’appareils électroniques

Ordinateur.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Mercredi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines
Jeudi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques aux 2 semaines
02 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Mercredi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques aux 2 semaines
Vendredi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines
03 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 12:30 Laboratoire aux 2 semaines
Vendredi 10:30 - 12:30 Travaux pratiques aux 2 semaines
04 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Mardi 13:30 - 17:30 Laboratoire aux 2 semaines
Mercredi 13:30 - 15:30 Travaux pratiques aux 2 semaines
05 Lundi 18:00 - 22:00 Laboratoire aux 2 semaines
Mardi 18:00 - 20:00 Travaux pratiques aux 2 semaines
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Claude Thibeault Activité de cours Claude.Thibeault@etsmtl.ca A-2636
01 Gabrielle Roy Laboratoire aux 2 semaines gabrielle.roy.1@ens.etsmtl.ca
01 Gabriel Ouaknine-Beaulieu Travaux pratiques aux 2 semaines gabriel.ouaknine-beaulieu.1@ens.etsmtl.ca
02 Pascal Giard Activité de cours Pascal.Giard@etsmtl.ca A-3316
02 Alexis Gagnon Laboratoire aux 2 semaines alexis.gagnon.1@ens.etsmtl.ca
02 Mikaël Plouffe Travaux pratiques aux 2 semaines mikael.plouffe.1@ens.etsmtl.ca
03 Pascal Giard Activité de cours Pascal.Giard@etsmtl.ca A-3316
03 Mégane Cyr Laboratoire aux 2 semaines megane.cyr.1@ens.etsmtl.ca
03 Dany Morissette Travaux pratiques aux 2 semaines dany.morissette.1@ens.etsmtl.ca
04 Rachel Bouserhal Activité de cours Rachel.Bouserhal@etsmtl.ca A-2577
04 William Hébert-L'Heureux Laboratoire aux 2 semaines william.hebert-lheureux.1@ens.etsmtl.ca
04 Miriam Boutros Travaux pratiques aux 2 semaines miriam.boutros.1@ens.etsmtl.ca
05 Jonathan Jobin Activité de cours cc-jonathan.jobin@etsmtl.ca
05 Mégane Cyr Laboratoire aux 2 semaines megane.cyr.1@ens.etsmtl.ca
05 Camille-Laurie Normandeau Travaux pratiques aux 2 semaines camille-laurie.normandeau.1@ens.etsmtl.ca



Cours

Contenu traité dans le cours

Heures

Mise à jour des connaissances

  • Plan de cours
  • Niveaux logiques et portes logiques
  • Circuits combinatoires à deux niveaux
  • Synthèse manuelle: simplification par algèbre de Boole et par tables de Karnaugh
  • Élimination d’aléas statiques dans la logique combinatoire
  • Logique programmable (FPGA)
  • Mémoires : RAM (SRAM, DRAM, VRAM) et ROM
  • Introduction au VHDL

12 heures

Systèmes de nombre

  • Systèmes de nombre à position (point fixe)
  • Addition et soustraction pour les différentes représentations
  • Représentations des nombres négatifs (signe et magnitude, biaisée, complément à un et complément à deux)

1 heure

Logique combinatoire et arithmétique : conception et analyse

  • Addition multibit
  • Introduction à la conception au niveau RTL
  • Implémentation en VHDL

5 heures

Logique séquentielle : conception et analyse

  • Chronogrammes et contraintes temporelles
  • Verrous et Bascules D
  • Conception et analyse de machines à états finis (MÉF) synchrones de Mealy et de Moore
  • Conception de logique séquentielle au niveau RTL
  • MÉF en VHDL

14 heures

Logique séquentielle asynchrone : conception et analyse  (4 heures)

  • Analyse de circuits avec boucles de rétroaction
  • Analyse de l’effet de course
  • Conception de circuits asynchrones sans effet de course critique

4 heures

Examen de mi-session

3 heures

Total

39

 




Laboratoires et travaux pratiques

 

Description

Heures

Laboratoire 1

Introduction au logiciel Quartus Prime d'Intel (une (1) séance de quatre (4) heures)

4 heures

Laboratoire 2

Logique combinatoire (deux (2) séances de quatre (4) heures)

8 heures

Laboratoire 3

Le VHDL et le design au niveau RTL: les casses-têtes RTL (une (1) séance de quatre (4) heures)

4 heures

Laboratoire 4

Logique séquentielle (deux (2) séances de quatre (4) heures)

8 heures

 

Total

24 heures

 

Travaux pratiques

Une (1) séance pour chaque groupe d’une durée de deux (2) heures environ aux (2) semaines.

 

Remarque importante

Le calendrier détaillé des séances de laboratoire et de travaux pratiques sera disponible sur le site du cours (Moodle).




Utilisation d'outils d'ingénierie

Au premier laboratoire, il y aura formation sur l’utilisation du logiciel Quartus Prime d’Intel. Lors du deuxième laboratoire (séances 2 et 3), il y aura formation sur l'utilisation du logiciel Modelsim de Mentors.




Évaluation
Description Pondération Date de remise
Mini-quiz 5 % typiquement entre le cours 3 et le cours 4
Examen mi-session 25 %

voici ci-après

Examen final 30 % à déterminer
Laboratoires 30 % variable
Devoirs 10 % variable

 

 

 

 

 

 

 

 

Double seuil: La règle du double seuil s'applique pour les évaluations individuelles, i.e., mini-quiz, laboratoire 1, examen intra, et examen final. Une note minimale de 50% pour l'ensemble de ces évaluations individuelles est requise pour réussir ce cours.




Double seuil
Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1, 4 21 octobre 2024
2, 3 22 octobre 2024
5 24 octobre 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

À moins d’avis contraire, toute remise en retard d’un travail sera pénalisée de 10% par jour, jusqu’à concurrence de 5 jours. Au-delà de 5 jours, tout travail sera refusé.




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire

NDJOUNTCHE, Tertulien, Electronique numérique 1, 2, et 3, Éditions ISTE, 2016.




Ouvrages de références

WAKERLY, John F., Digital Design, Principles and Practices, 4th Ed., Prentice Hall, 2006.

WAKERLY, John F., Digital Design, Principles and Practices, 5th Ed., Prentice Hall, 2018.

LOYD, Thomas L., Digital Fundamentals, 9nd Ed., Éditions R. Goulet, 2006.

KATZ, Randy H., BORRIELLO, Gaetano, Contemporary Logic Design, 2nd Ed, Prentice Hall, 2005.

KATZ, Randy H., Contemporary Logic Design, Prentice Hall, 1994.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

http://ena.etsmtl.ca/