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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

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 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’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 B-2326
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).



Plagiat et fraude
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, 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/