Lógica programável e linguagens de descrição de hardware

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13/04/2024, 11:12 Cosmos · Cosmos
https://kroton.platosedu.io/lms/m/aluno/disciplina/index/3236407/10163851 1/6
Lógica programável e linguagens de descrição de hardware
Professor(a): Adriano Pereira da Silva (Mestrado acadêmico)
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Prepare-se! Chegou a hora de você testar o conhecimento adquirido nesta disciplina. A Avaliação Virtual (AV) é composta por questões objetivas e
corresponde a 100% da média final. Você tem até cinco tentativas para “Enviar” as questões, que são automaticamente corrigidas. Você pode
responder as questões consultando o material de estudos, mas lembre-se de cumprir o prazo estabelecido. Boa prova!
O design de circuitos digitais evoluiu rapidamente nos últimos 25 anos. Os primeiros circuitos digitais foram projetados com válvulas e
transistores. Os circuitos integrados foram, então, inventados, onde as portas lógicas foram colocadas em um único chip. Os primeiros chips
de circuito integrado (IC) foram chips SS1 (Small Scale Integration), onde a contagem de portas era muito pequena. À medida que as
tecnologias se tornaram sofisticadas, os designers conseguiram colocar circuitos com centenas de portas em um chip. Nesse ponto, os
processos de design começaram a ficar muito complicados e os designers sentiram a necessidade de automatizar esses processos.
Leia e associe as duas colunas conforme os requisitos que compreendem síntese de alto nível.
Início da descrição: O quadro é formado por duas colunas e três linhas. A primeira coluna traz três opções: 1. Linguagem Descritiva de
Hardware Analógico; 2. Verilog-AMS (Verilog para analógico e sinal misto); 3. HDL-A. A segunda coluna traz também três opções: A. Uma
linguagem de descrição de hardware analógica aberta; B. Um padrão aberto estendendo o Verilog para simulação analógica e mista
analógica/digital; C. Uma linguagem de descrição de hardware analógico proprietária. Fim da descrição.
Assinale a alternativa que
traz a associação correta entre as duas colunas:
Alternativas:
I – C; II – A; III – B.
I – B; II – A; III – C.
I – C; II – B; III – A.
I – A; II – B; III – C.  CORRETO
I – A; II – C; III – B.
Código da questão: 75153
Um dispositivo de lógica programável do tipo FPGA é dotado de células de memória não volátil localizadas externamente ao componente,
que são acessadas via interfaceamento específico. No caso, essas células de memória se interligam ao FPGA também para inicializar o
componente.
Sobre essa modalidade
de célula de memória, ela é vista pelo componente FPGA como se fosse uma
memória específica e bem definida, ou seja, é vista como um slot de memória:
Alternativas:
De acesso aleatório, usado para compilar e rastrear erros que estejam
presentes na lógica armazenada em FPGA.
Resolução comentada:
Verilog e VHDL são capazes de modelar hardware. No entanto, em termos de modelagem de hardware de baixo nível, o Verilog é
melhor que o VHDL. É razoável, porque o Verilog foi originalmente criado para modelar e simular portas lógicas. Na verdade, o Verilog
tem primitivos embutidos ou portas lógicas de baixo nível para que os designers possam instanciar os primitivos no código Verilog
enquanto o VHDL não o possui.
Portanto, a correta associação entre as duas colunas é: 1 A – Uma linguagem de
descrição de hardware analógica aberta; 2 B – Um padrão aberto estendendo o
Verilog para simulação analógica e mista analógica/digital; e 3 C – Uma linguagem de descrição
de hardware analógico proprietária.
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De acesso aleatório, usado para implementar as rotinas lógicas no
processo de boot do componente FPGA, por meio da ligação de elementos externos
a esse componente.
De acesso aleatório, usado para guardar valores e parâmetros utilizados
no boot do componente FPGA.
Somente para leitura, usado para guardar valores e parâmetros utilizados
no boot do componente FPGA.
Somente para leitura, usado para implementar as rotinas lógicas no
processo de boot do componente FPGA, por meio da ligação de elementos desse
componente.  CORRETO
Código da questão: 75161
A adoção de PLDs em substituição a circuitos integrados comuns trouxe diversas vantagens de utilização desses dispositivos na
Eletrônica Digital.
Nesse contexto, não é uma vantagem do uso
de PLDs:
Alternativas:
Apresentam maior
confiabilidade.
São mais resistentes
a alterações promovidas por usuários.  CORRETO
São mais velozes que
circuitos integrados.
Ocupam menos espaço
nas placas de circuitos.
Apresentam menores
requisitos de energia.
Código da questão: 75155
As mais simples são as portas (AND, OR, NOT) feitas com apenas alguns transistores e resistores. Desde meados da década de 1960
esses circuitos são fabricados em circuitos integrados (chips). Antes disso, eles eram construídos com transistores e resistores separados
conectados em placas de circuito. Hoje você pode comprar chips com, digamos, seis portas NOT ou quatro portas NAND de duas entradas
(uma porta AND seguida de um NOT) por apenas um quarto em seu revendedor local de eletrônicos.
Sobre a aplicação do Circuitos Lógicos, assinale
a alternativa correta.
Alternativas:
Resolução comentada:
A FPGA conta com a utilização de uma memória de armazenamento permanente, somente para leitura (ROM), de modo a manter
armazenadas as ligações internas da matriz FPGA, permitindo, assim, que a lógica digital estabelecida e programada seja
adequadamente organizada e retida.
Portanto, a
alternativa correta é a que traz como resposta: “Somente para leitura, usado
para implementar as rotinas lógicas no processo de boot do componente FPGA, por
meio da ligação de elementos desse componente".
Resolução comentada:
A possibilidade de customização pelo usuário se constitui uma vantagem do uso de PLDs, de modo que tais dispositivos não são
resilientes a alterações, pois foram projetados para permitir a configuração própria de cada usuário do sistema.
Sendo assim, a alternativa correta é a que traz
como resposta: “São mais resistentes a alterações promovidas por
usuários".
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5)
As portas lógicas têm
entradas e saídas que são valores booleanos.  CORRETO
Verdadeiro e 0 são
equivalentes, assim como falso e 1.
Nos circuitos, os
valores são representados por um único nível de tensão.
Uma porta lógica é um
bloco de construção básico de um circuito analógico.
Os valores geralmente
são rotulados como verdadeiro e falso, ou i e o.
Código da questão: 75145
Como resultado da eficiência obtida com o uso do HDL, a maioria dos projetos de circuitos digitais modernos gira em torno dessa
modelagem. A maioria dos projetos começa como um conjunto de requisitos ou um diagrama de arquitetura de alto nível. Estruturas de
controle e decisão são frequentemente prototipadas em aplicativos de fluxograma ou inseridas em um editor de diagrama de estado.
Sobre linguagem de descrição de hardware, analise as afirmativas a seguir e assinale-as com V (verdadeiro) ou F (falso):
(   ) As linguagens de descrição de hardware (HDLs) são ferramentas extremamente importantes para os designers digitais modernos.
(   ) Depois de aprender System Verilog ou VHDL, você poderá especificar sistemas digitais muito mais rápido do que se tivesse que
desenhar os esquemas completos.
( ) O ciclo de depuração também costuma ser muito mais rápido, porque as modificações exigem alterações de código em vez de religação
esquemática tediosa.
(  ) O ciclo de depuração pode ser muito mais longo usando HDLs se você não tiver uma boa ideia do hardware que seu código implica.
Assinale a alternativa
que contenha a sequência correta de V e F:
Alternativas:
V – F – F – V.
V – V – V – V.  CORRETO
F – V – F – V.
V – V – F – V.
F – V – F – F.
Código da questão: 75152
Resolução comentada:
Portões de combinação são duas ou mais portas lógicas discretasem uma única solução lógica. As portas integradas podem ser
conectadas internamente para gerar uma função booleana específica ou podem permanecer independentes. Os dispositivos incluem
opções de entrada tolerantes a sobretensão e opções de saída de dreno aberto para facilitar a interface entre diferentes nós de
tensão.
A alternativa correta, portanto, é a que traz
como resposta: “As portas lógicas têm entradas e saídas que são valores
booleanos”.
Resolução comentada:
A alternativa correta é a que traz como resposta: “V – V – V – V”.
HDLs são usados para
simulação e síntese. A simulação lógica é uma maneira poderosa de testar um
sistema em um computador antes de transformá-lo em hardware. Os simuladores
permitem que você verifique os valores dos sinais dentro do seu sistema, os
quais podem ser impossíveis de medir em uma peça física de hardware. A síntese
lógica converte o código HDL em circuitos lógicos digitais.
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7)
O surgimento dos PLDs, na história da Eletrônica Digital, veio ao encontro de uma realidade de aplicações que requeriam cada vez mais
adaptabilidade e personalização pelo usuário, estimulando o desenvolvimento de projetos industriais focados em processos automáticos.
Com isso, colocou-se nesse usuário uma responsabilidade maior de compreender o funcionamento e a programação dos dispositivos
programáveis.
Nesse contexto, analise as afirmativas a seguir.
I. PLDs possuem as mesmas limitações inerentes a circuitos integrados.
II. PLDs permitiram a integração de funções que até então eram de difícil síntese pela Eletrônica Digital convencional, sobretudo as que
exigiam personalização do usuário.
III. PLDs, diferentemente de dispositivos baseados em CIs convencionais, requerem um grau de conhecimento de programação mais
elevado, por se tratar de dispositivos baseados em não linearidades presentes em circuitos eletrônicos.
São verdadeiras:
Alternativas:
I, II e III.
II, apenas.  CORRETO
I e III, apenas.
II e III, apenas.
I, apenas.
Código da questão: 75159
Existem vários tipos de PLDs que apresentam os avanços tecnológicos e funcionais dos dispositivos.
PLAs e PALs são diferentes
tipos de PLD. Em termos mais estritos, a principal diferença entre eles reside
no fato de que:
Alternativas:
Dispositivos PAL são mais velozes que dispositivos PLA pelo fato de
utilizarem portas lógicas sem buffer.
Dispositivos PLA são mais velozes que dispositivos PAL pelo fato de
utilizarem portas lógicas sem buffer.
Dispositivos PAL são mais flexíveis que dispositivos PLA pelo fato de
todas as suas matrizes serem programáveis.
Dispositivos PAL são mais robustos que dispositivos PLA pelo fato de
implementarem autenticação em dois fatores.
Dispositivos PLA são mais flexíveis que dispositivos PAL pelo fato de
todas as suas matrizes serem programáveis.  CORRETO
Código da questão: 75158
Resolução comentada:
PLDs partem do
pressuposto que permitem a personalização de funções lógicas cuja implementação
sob o suporte de CIs convencionais se daria de modo mais difícil, quebrando
paradigmas limitantes daquela tecnologia, sem requererem conhecimento
aprofundado de programação de dispositivos. Trata-se de uma revolução no
projeto de funções lógicas em circuitos digitais.
Resolução comentada:
Em termos dos tipos de dispositivos PLD, existem dispositivos Programmable Array Logic (PAL), que possuem uma matriz AND (AND
array) programável e conexões fixas para a matriz OR (OR-array). Existem também os chamados dispositivos Programmable Logic
Array (PLA), dotados de conexões programáveis para ambas as funções lógicas AND e OR.
Assim, dispositivos PLA refletem o tipo mais flexível de PLD.
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9)
Uma determinada função lógica foi implementada mediante uma dada linguagem de descrição de hardware (HDL). Após a depuração e
linkedição em alto nível, os elementos mínimos à concepção de uma arquitetura FPGA foram gerados, o que foi atestado após uma
simulação digital, ratificando a obtenção de resultados que se adequavam às especificações requeridas para a função lógica projetada.
Todavia, testes no hardware final indicaram falhas de funcionamento que comprometeram o uso da arquitetura desenhada.
A respeito do processo descrito, pode-se indicar
que:
Alternativas:
Nesse contexto, o problema de funcionamento deve estar associado à
integridade de hardware acoplado ao FPGA.
A lógica projetada é sempre independente da arquitetura FPGA adotada. Logo,
o problema de funcionamento deve estar associado à má alocação de recursos destinados
à execução em FPGA, ou mesmo ao mapeamento incorreto de endereços nessa
arquitetura.
Como a simulação em nível de software foi bem-sucedida, o mau funcionamento
é notadamente efeito de alguma especificação ausente de largura de dados de
barramentos.
A lógica projetada é sempre independente da arquitetura FPGA adotada.
Logo, o problema de funcionamento deve estar associado a algum defeito
eletrônico no circuito integrado que suporta a arquitetura FPGA.
Embora a simulação em nível de software tenha sido bem-sucedida, o mau
funcionamento é notadamente efeito de alguma especificação insuficiente de requisitos
de tempo ou de terminais, o que pode gerar alocação de tais recursos de modo
incompatível com a configuração de hardware.  CORRETO
Código da questão: 75164
A lógica digital, ou booleana, é o conceito fundamental que sustenta todos os sistemas de computador modernos. Simplificando, é o
sistema de regras que nos permite tomar decisões extremamente complicadas com base em perguntas "sim/não" relativamente simples. Leia
e associe as duas colunas conforme os requisitos que compreendem os circuitos combinacionais:
Audiodescrição:
Início da descrição. O quadro é formado por duas colunas e três linhas. A primeira coluna traz três opções: 1. Porta AND; 2. Porta OR; 3.
Porta XOR. A segunda coluna traz também três opções: A. A saída é 1 se AMBAS as entradas forem 1; B. A saída é 1 se PELO MENOS uma
entrada for 1; C. A saída é 1 se APENAS uma entrada for 1. Fim da descrição.
Assinale a alternativa que
traz a associação correta entre as duas colunas:
Alternativas:
I – A; II – B; III – C.  CORRETO
I – B; II – A; III – C.
I – C; II – A; III – B.
I – C; II – B; III – A.
I – A; II – C; III – B.
Resolução comentada:
A síntese ocorrida no FPGA é dotada de ferramentas de controle sobre
restrições e requisitos temporais, que devem especificar de forma precisa e assertiva
todas as limitações de tempo e de recursos no funcionamento da matriz FPGA
projetada. Sendo assim, a alternativa correta é a que traz como respostas: “Embora
a simulação em nível de software tenha sido bem-sucedida, o mau funcionamento é
notadamente efeito de alguma especificação insuficiente de requisitos de tempo ou
de terminais, o que pode gerar alocação de tais recursos de modo incompatível
com a configuração de hardware".
Resolução comentada:
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13/04/2024, 11:12 Cosmos · Cosmos
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10)
Código da questão: 75148
Os circuitos digitais consistem principalmente de transistores interconectados. Projetamos e analisamos esses circuitos com a ajuda de
uma estrutura hierárquica: poderíamos, em teoria, interpretar uma unidade central de processamento (CPU) como um vasto mar de
transistores, mas é muito mais fácil organizar transistores em portas lógicas, portas lógicas em somadores, registradores ou módulos de
temporização, registradores em bancos de memória e assim por diante.
Sobre linguagem de descrição de hardware (HDL), analise as assertivas a seguir e identifique as corretas:
I. Essa estrutura hierárquica nos permite representar efetivamente um circuito digital por meio de diagramas interconectados.Chamamos
isso de esquema.
II. Essa abordagem visual para descrever um circuito digital é intuitiva e torna-se praticável à medida que a complexidade aumenta.
III. Outra maneira de descrever circuitos digitais é usar uma linguagem textual especificamente destinada a capturar, de forma clara e
concisa, as características definidoras do design digital.
São verdadeiras:
Alternativas:
II, apenas.
I, II e III.
I, apenas.
I e III, apenas.  CORRETO
II e III, apenas.
Código da questão: 75154
Os circuitos lógicos digitais geralmente são representados usando esses seis símbolos; as entradas estão à esquerda e as saídas à
direita. Embora as entradas possam ser conectadas juntas, as saídas nunca devem ser conectadas umas às outras, apenas a outras
entradas. Uma saída pode ser conectada a várias entradas, no entanto. As descrições acima são adequadas para descrever a
funcionalidade de blocos únicos, mas existe uma ferramenta mais útil disponível: a tabela verdade. As tabelas verdade são gráficos
simples que explicam a saída de um circuito em termos das possíveis entradas para esse circuito.
A correta associação entre as duas colunas é: 1 A – A saída é 1 se AMBAS
as entradas forem 1; 2 B – A saída é 1 se PELO MENOS uma entrada for 1; e 3 C –
A saída é 1 se APENAS uma
entrada for 1.
Resolução comentada:
O Verilog possui tipos de dados muito simples e tudo é definido pela
linguagem Verilog (os usuários não podem definir seus próprios tipos de dados
no Verilog); o VHDL oferece suporte a muitos tipos de dados diferentes,
incluindo tipos de dados VHDL predefinidos e tipos de dados definidos pelo
usuário; pacotes em VHDL são comumente usados para tipos de dados e declaração
de subprogramas. Os subprogramas ou tipos de dados declarados no pacote VHDL
podem ser usados em muitas entidades ou arquiteturas diferentes.
Arquivos e Links
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