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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

François Blanchard
Pascal Giard

PLAN DE COURS

Été 2022
ELE140 : Conception des systèmes numériques (4 crédits)

Modalités de la session d’été 2022

Vous trouverez ci-dessous les modalités de la session d’été 2022. Vous devez les lire attentivement.

Pour assurer la tenue de la session d’été 2022, les modalités suivantes seront appliquées :

Les activités d’enseignement de la session d’été 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.
Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.
Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.
La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.
Les examens (intra, finaux) se feront en présence, tant que la situation socio-sanitaire le permet.
Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2022.

Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.

Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.

Préalables
Aucun préalable requis

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

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

À la fin de ce cours, l'étudiant(e) pourra :

Interpréter correctement le cahier des charges d'une nouvelle conception.
Appliquer les méthodes de conception de circuits.
Utiliser les outils modernes de conception de circuits numériques, de logique combinatoire et de logique séquentielle synchrone.
Réaliser un sous-système opérationnel à partir de diagrammes en blocs.
Réaliser des circuits avec la technologie FPGA.
Utiliser des outils CAO

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, caméra, et microphone.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Mardi	08:30 - 12:30	Laboratoire aux 2 semaines
	Mercredi	13:30 - 17:00	Activité de cours
	Vendredi	13:30 - 15:30	Travaux pratiques aux 2 semaines

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Pascal Giard	Activité de cours	Pascal.Giard@etsmtl.ca	A-3316
01	Rachel Bouserhal	Activité de cours	Rachel.Bouserhal@etsmtl.ca	A-2577
01	Francis Bourdeau	Laboratoire aux 2 semaines	Francis.Bourdeau@etsmtl.ca
01	Mikaël Plouffe	Travaux pratiques aux 2 semaines	mikael.plouffe.1@ens.etsmtl.ca	A-2506

Cours

Date	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 diagrammes de Karnaugh Élimination d’aléas statiques dans la logique combinatoire Logique programmable (CPLD et 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 Latches et Bascules D Compteurs Conception et anaylse 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 Analyse de l’impact d’aléas statiques dans un système de logique séquentielle	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 %
Examen mi-session	25 %	voici ci-après
Examen final	30 %	à déterminer
Laboratoires	30 %
Devoirs	10 %

Note : La qualité du français écrit (grammaire, orthographe et ponctuation) compte pour 10 % de chaque évaluation du cours. Une note minimale de 50% pour l'ensemble des évaluations individuelles est requise pour réussir ce cours.

Double seuil
Note minimale : 50

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	22 juin 2022

Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/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 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par 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 un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen 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 étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-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 les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Documentation obligatoire

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

Ouvrages de références

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

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

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

KATZ, Randy H., BORRIELLO, Gaetano, Contemporary Logic Design, 2^nd 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/