A2 Sistemas Digitais

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1- Um sistema computadorizado é composto por circuitos digitais que processam informações seguindo uma sequência programada de instruções. Essas instruções, armazenadas na memória do sistema, são desenvolvidas por programadores e permitem que o computador execute operações lógicas e aritméticas.
Com base nesse contexto, qual das alternativas apresenta corretamente uma característica fundamental dos sistemas computadorizados?
· A inteligência artificial eliminou a necessidade de programação nos sistemas computadorizados, pois os algoritmos modernos permitem que os computadores desenvolvam novas funções sem intervenção humana.
· Os sistemas computadorizados operam com base em instruções armazenadas, sendo capazes de processar informações de forma automatizada sem a necessidade de uma sequência pré-definida de comandos.
· A programação de um sistema computadorizado permite que ele crie novas instruções sem intervenção humana, possibilitando a tomada de decisões independentes baseadas em padrões imprevistos.
· Os computadores modernos não seguem os princípios da máquina de Turing, pois seu funcionamento é baseado na capacidade de interpretar informações sem depender de algoritmos previamente definidos.
· O funcionamento de um sistema computadorizado é baseado na execução de instruções armazenadas na memória, sendo controlado por circuitos digitais que realizam operações lógicas e aritméticas.
2- Os conversores analógico-digitais (ADC) e digitais-analógicos (DAC) desempenham um papel crucial na interface entre sinais do mundo real e sistemas computacionais. No contexto da medição de temperatura em uma sala, por exemplo, um sensor captura a temperatura ambiente e gera um sinal analógico, que deve ser convertido para um formato digital antes de ser processado pelo computador. Esse processo envolve etapas como amostragem, quantização e conversão. Segundo Floyd (2011), diferentes tipos de ADC possuem características específicas que influenciam o desempenho do sistema, como resolução, taxa de amostragem e linearidade. Para garantir que um sinal analógico seja corretamente reconstruído, é essencial respeitar certos critérios técnicos, especialmente em aplicações de alta precisão.
· A presença de ruído em um sistema digital pode ser reduzida utilizando um conversor ADC SAR, pois seu método de aproximação sucessiva impede qualquer interferência externa durante o processo de conversão.
· A escolha de um conversor ADC de rampa simples é ideal para aplicações de alta velocidade, pois sua conversão ocorre instantaneamente, independentemente da amplitude do sinal de entrada.
· O uso de filtros anti-aliasing antes do ADC elimina a necessidade de considerar a frequência de Nyquist, pois esses filtros garantem que qualquer sinal seja convertido corretamente, independentemente da taxa de amostragem.
· O conversor ADC flash, apesar de ser o mais econômico entre os modelos disponíveis, apresenta baixa velocidade de conversão, sendo mais adequado para aplicações de baixa frequência.
· A resolução do conversor ADC impacta diretamente a precisão da conversão, uma vez que um número maior de bits reduz a diferença entre os níveis quantizados, aproximando o sinal digital ao analógico original.
3- Os sistemas digitais operam com representações numéricas que permitem a manipulação e o armazenamento de informações. O sistema binário é fundamental para a computação, pois possibilita a realização de operações lógicas e aritméticas. A conversão entre diferentes bases numéricas, como decimal, binário e hexadecimal, é essencial para a programação de dispositivos eletrônicos e microprocessadores. Além disso, diferentes métodos de codificação, como BCD e Gray, são empregados para otimizar o processamento e a transmissão de dados. A correta aplicação desses conceitos influencia diretamente o desempenho e a precisão dos sistemas digitais.
Considerando o texto apresentado, avalie as afirmações a seguir:
I. O código BCD representa números decimais utilizando uma combinação específica de quatro bits para cada dígito, permitindo a conversão direta entre as bases decimal e binária.
II. No sistema binário, a conversão para a base decimal é feita multiplicando cada bit pelo valor da posição correspondente, utilizando potências de dois como base para a soma final.
III. O código Gray é utilizado em sistemas digitais para minimizar erros de transmissão, pois garante que a transição entre valores sucessivos ocorra alterando vários bits ao mesmo tempo.
IV. A conversão de um número decimal para a base hexadecimal pode ser realizada dividindo-se o número sucessivamente por 16 e registrando os restos obtidos até que o quociente seja zero.
É correto o que se afirma em:
· I, II e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· I e III, apenas.
· III e IV, apenas.
· II, III e IV, apenas.
4- Os circuitos digitais são compostos por elementos eletrônicos que operam com variáveis binárias, representadas pelos valores lógicos 0 e 1. Segundo Floyd (2011), essas variáveis são processadas através de portas lógicas, componentes fundamentais que realizam operações booleanas para manipular e transformar sinais de entrada em saídas específicas. Cada porta lógica executa uma função distinta, definindo como as entradas se combinam para produzir um resultado. A porta AND (E) gera uma saída 1 apenas quando todas as entradas forem 1, enquanto a porta OR (OU) produz uma saída 1 se pelo menos uma das entradas for 1. Já a porta NOT (NÃO) atua como um inversor, alterando o valor da entrada – se a entrada for 0, a saída será 1, e vice-versa. Além dessas operações básicas, há portas derivadas que combinam essas funções: NAND (NÃO-E) inverte a saída da porta AND, NOR (NÃO-OU) inverte a saída da porta OR, XOR (OU-EXCLUSIVO) resulta em 1 quando apenas uma das entradas for 1, e XNOR (COINCIDÊNCIA) gera saída 1 quando todas as entradas forem iguais.
Considerando um circuito lógico que recebe três variáveis de entrada (A, B e C), sendo que sua saída S é ativada (valor 1) apenas quando exatamente duas dessas variáveis são verdadeiras, assinale a alternativa que apresenta qual das expressões booleanas abaixo representa corretamente esse circuito.
· S = (A ⋅ B ⋅ C) + (A + B + C)'
· S = (A ⋅ B) + (A ⋅ C) + (B ⋅ C)
· S = (A ⊕ B ⊕ C)
· S = (A + B) ⋅ (B + C) ⋅ (A + C)
· S = (A + B + C) ⋅ (A ⋅ B ⋅ C)'
5- A CPU (Unidade Central de Processamento) é responsável pelo processamento de dados em um sistema computadorizado, executando operações lógicas e aritméticas com base em instruções armazenadas na memória. Para seu funcionamento, a CPU é composta por elementos essenciais, como a Unidade Lógica e Aritmética (ULA), a Unidade de Controle (UC) e os registradores, que desempenham funções específicas na execução dos programas.
Com base nesse contexto, analise as afirmativas a seguir:
I. A Unidade de Controle (UC) é responsável por interpretar as instruções armazenadas na memória e ativar os circuitos apropriados dentro da CPU, garantindo a execução correta das operações.
II. A Unidade Lógica e Aritmética (ULA) realiza operações lógicas e aritméticas definidas pelo conjunto de instruções da CPU, sendo programável para expandir dinamicamente seu número de operações.
III. Os registradores dentro da CPU armazenam temporariamente dados que serão manipulados pela ULA e pela UC, permitindo maior eficiência no processamento das informações.
Está correto o que se afirma em:
· III, apenas.
· I e III, apenas.
· I e II, apenas.
· I, II e III.
· II e III, apenas.
6- Os flip-flops são componentes fundamentais em circuitos lógicos sequenciais, pois permitem armazenar estados e realizar operações temporizadas. Entre os diferentes tipos de flip-flops, o flip-flop J-K é amplamente utilizado por sua versatilidade e capacidade de operar em diferentes modos, dependendo das entradas J e K. Esse tipo de flip-flop pode funcionar como um latch, um registrador de memória ou até mesmo um contador, dependendo da configuração de suas entradas e do sinal de clock.
Considerando o funcionamento do flip-flop J-K, assinale a alternativa que descrevecorretamente seu comportamento em relação à entrada de clock e suas aplicações.
· Ao contrário dos flip-flops D e T, o flip-flop J-K não pode operar como uma memória de estado, pois suas saídas não podem ser mantidas fixas sem o uso de lógica combinacional adicional.
· Quando J = 1 e K = 0, o flip-flop J-K mantém seu estado inalterado, pois o clock atua apenas quando ambas as entradas estão em nível alto.
· O flip-flop J-K apresenta comportamento instável quando ambas as entradas J e K estão em nível alto, pois esse estado faz com que a saída oscile indefinidamente sem controle.
· O flip-flop J-K não pode ser utilizado na construção de contadores, pois sua alternância de estado depende de entradas adicionais de controle, como enable e preset.
· Diferente de outros tipos de flip-flops, o flip-flop J-K só altera seu estado quando há uma borda de subida ou descida do sinal de clock, o que evita mudanças indesejadas na saída.
7- Os sistemas digitais podem ser classificados em três grandes famílias conforme sua operação: lógica padrão, ASICs (circuitos integrados para uma aplicação específica) e sistemas microprocessados. Cada uma dessas famílias apresenta características distintas que as tornam mais adequadas para diferentes tipos de aplicações.
Com base nesse contexto, qual das alternativas apresenta corretamente uma característica dos ASICs?
· Os ASICs são utilizados exclusivamente para o processamento de sinais analógicos, pois possuem conversores ADC e DAC embutidos para realizar transformações de Fourier e tratamento digital de sinais.
· Os ASICs são componentes digitais de lógica fixa, nos quais as operações booleanas são predefinidas e não podem ser modificadas após a fabricação do circuito.
· Os ASICs possibilitam a programação de suas funções lógicas no nível de hardware, permitindo que suas portas lógicas sejam interconectadas conforme a necessidade da aplicação.
· Os ASICs pertencem à família de sistemas microprocessados, pois operam com um conjunto fixo de instruções armazenadas na memória, permitindo a execução de programas conforme a necessidade do usuário.
8- Os circuitos lógicos sequenciais são essenciais para aplicações em que o estado anterior influencia a saída do sistema. Segundo Floyd (2011), diferentemente dos circuitos combinacionais, que respondem instantaneamente às mudanças nas entradas, os circuitos sequenciais possuem elementos de memória, como latches e flip-flops, que permitem armazenar estados. Essa característica é essencial para a construção de contadores, registradores e máquinas de estados finitos. No contexto de um contador síncrono, os flip-flops operam de forma simultânea, sendo controlados pelo mesmo sinal de clock. Assim, a escolha e a configuração dos flip-flops influenciam diretamente no funcionamento do contador.
Considerando esse contexto, assinale a alternativa que apresenta qual das alternativas descreve corretamente uma característica de um contador síncrono.
· Os contadores síncronos são compostos exclusivamente por flip-flops tipo T, pois esses componentes garantem a estabilidade da contagem ao impedir mudanças indesejadas no estado do sistema.
· O contador síncrono opera de forma assíncrona, pois cada flip-flop recebe um sinal de clock independente, reduzindo atrasos na propagação dos sinais.
· Os contadores síncronos utilizam flip-flops tipo D, pois este tipo de flip-flop não depende da entrada de clock e mantém o estado anterior inalterado.
· Em um contador síncrono, a saída de cada flip-flop é utilizada diretamente como clock para o próximo estágio, o que permite a operação simultânea de todos os estágios.
· A principal vantagem dos contadores síncronos em relação aos assíncronos é a redução do tempo de propagação, tornando-os mais adequados para altas frequências de operação.
9- Os sistemas numéricos são essenciais para o funcionamento dos sistemas digitais, permitindo a conversão e manipulação de informações dentro de computadores e dispositivos eletrônicos. Segundo Floyd (2011), o sistema binário, por exemplo, utiliza apenas os algarismos 0 e 1, sendo amplamente aplicado na computação. Já o sistema hexadecimal facilita a representação de grandes quantidades de dados devido à sua base 16, enquanto o sistema BCD (Binary-Coded Decimal) é utilizado para representar números decimais diretamente em binário. A correta conversão entre essas bases é fundamental para o processamento de informações em sistemas digitais e impacta diretamente a eficiência dos cálculos computacionais.
 Com base nos conceitos de sistemas numéricos e conversão de bases, assinale a alternativa correta:
· O código Gray é utilizado para minimizar erros de transmissão, pois garante que a transição entre números adjacentes ocorra alterando múltiplos bits simultaneamente.
· O código BCD utiliza apenas os símbolos de 0 a 7, pois foi projetado para representar números na base octal, garantindo compatibilidade com sistemas antigos.
· A conversão de um número decimal para a base binária pode ser feita através da multiplicação sucessiva pela base 2, armazenando os restos até atingir um valor nulo.
· A conversão de um número binário para decimal exige que os bits sejam lidos da direita para a esquerda, somando-se os valores correspondentes a cada posição elevada à base 2.
· No sistema hexadecimal, os números são representados utilizando-se apenas os símbolos de 0 a 9, sendo os demais valores representados por combinações binárias de 4 bits.
10- Os circuitos digitais são projetados para processar informações binárias por meio de portas lógicas, que executam operações booleanas fundamentais. A organização dessas portas permite a construção de circuitos combinatórios e sequenciais, sendo a álgebra booleana uma ferramenta essencial para análise e simplificação dessas operações. Dentro desse contexto, os Teoremas de DeMorgan são amplamente utilizados para converter expressões lógicas e facilitar o design dos circuitos digitais. 
Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I.  Os Teoremas de DeMorgan possibilitam a substituição de operações lógicas entre as portas AND e OR por operações equivalentes que utilizam portas NAND e NOR.
PORQUE
II.A aplicação dos Teoremas de DeMorgan permite transformar expressões booleanas de modo que a inversão de uma operação booleana composta pode ser distribuída para seus termos individuais.
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.
· As asserções I e II são proposições falsas.
· As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
· As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
· A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
· A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
11- Os PLDs (Dispositivos Lógicos Programáveis) possibilitam a configuração de circuitos digitais sem a necessidade de fabricação específica, proporcionando maior flexibilidade ao projetista. Dentro dessa categoria, encontram-se os SPLDs (Simple Programmable Logic Devices) e os HCPLDs (High Capacity Programmable Logic Devices), que se diferenciam pela complexidade e densidade lógica.
Com base nesse contexto, qual das alternativas apresenta corretamente uma característica dos SPLDs do tipo PLA?
· Os SPLDs do tipo PLA possuem estrutura baseada em blocos lógicos configuráveis (CLBs) interconectados por LUTs, o que permite maior flexibilidade na implementação de funções lógicas.
· Os SPLDs do tipo PLA possuem planos AND e OR fixos, permitindo que o programador modifique apenas as variáveis de entrada do sistema.
· Os SPLDs do tipo PLA oferecem flexibilidade ao projetista por possuírem tanto o plano AND quanto o plano OR programáveis, permitindo a configuração de expressões booleanas mais complexas.
· Os SPLDs do tipo PLA permitem a regravação da configuração lógica sem necessidade de substituição do circuito, tornando-os equivalentes aos dispositivos HCPLDs modernos.
· Os SPLDs do tipo PLA são amplamenteutilizados devido ao seu baixo custo e à grande disponibilidade de portas lógicas programáveis, o que os torna ideais para aplicações de alta complexidade.
12- Os circuitos combinacionais são fundamentais no processamento digital, pois operam diretamente sobre as entradas sem depender de estados anteriores. Entre esses circuitos, os decodificadores desempenham um papel crucial na conversão de informações binárias, sendo amplamente utilizados para ativar dispositivos específicos em sistemas digitais, como a seleção de memória ou controle de periféricos. Em um decodificador n para 2ⁿ, cada combinação das entradas resulta na ativação exclusiva de uma das saídas. Esse princípio permite seu uso em aplicações que exigem a identificação precisa de códigos binários e a sua conversão para sinais individuais. 
Considerando esse contexto, e com base no funcionamento e aplicação dos decodificadores, assinale a alternativa correta:
· O funcionamento do decodificador é baseado na inversão direta das entradas, sem necessidade de portas lógicas adicionais para determinar a ativação das saídas.
· Um decodificador de 3 entradas possui um total de 6 saídas, pois cada entrada pode ser combinada de diferentes maneiras para formar um código binário único.
· O decodificador funciona aplicando apenas a operação lógica OU sobre as entradas, garantindo que a saída correspondente seja ativada corretamente.
· O decodificador de 4 entradas pode ser utilizado para converter um código binário de 4 bits em um único valor decimal correspondente.
· Para um decodificador operar corretamente, ele precisa sempre de uma entrada de habilitação, que permite ativar ou desativar todas as suas saídas simultaneamente.
13- Os dispositivos lógicos programáveis (PLDs) são uma alternativa aos ASICs tradicionais, pois permitem que o desenvolvedor crie circuitos personalizados sem a necessidade de fabricação por uma empresa de semicondutores. Diferente dos sistemas processados, nos quais a programação define a sequência de ativação de circuitos fixos, os PLDs possibilitam a reconfiguração da lógica interna para atender diversas aplicações.
Com relação a esse tema, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas:
I. Os dispositivos lógicos programáveis (PLDs) permitem a criação de circuitos personalizados sem a necessidade de fabricação por uma empresa de semicondutores, proporcionando maior flexibilidade no desenvolvimento de soluções digitais.
PORQUE
II. Os PLDs são projetados para executar instruções sequenciais, ativando circuitos fixos em uma ordem predefinida, o que os torna ideais para aplicações que exigem processamento de dados estruturado.
A respeito dessas asserções, assinale a alternativa correta:
· As asserções I e II são falsas.
· As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa da I.
·  As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa da I.
· A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
· A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
14- Os ASICs (Circuitos Integrados para Aplicações Específicas) permitem a criação de circuitos personalizados para atender necessidades específicas de um projeto. Dentro dessa categoria, existem diferentes tipos de ASICs, como os ASICs totalmente personalizáveis (full custom), ASICs de célula padrão e matrizes de portas (gate arrays), cada um com características e aplicações distintas.
Com base nesse contexto, analise as afirmativas a seguir:
I. Os ASICs totalmente personalizáveis (full custom) permitem o desenvolvimento de um circuito do zero, proporcionando máxima otimização de desempenho e consumo de energia, mas com alto custo de fabricação.
II. Os ASICs de célula padrão oferecem ao projetista um conjunto de blocos funcionais pré-testados, chamados de biblioteca de células, facilitando o desenvolvimento e reduzindo o tempo de projeto.
III. As matrizes de portas (gate arrays) possuem operações complexas já implementadas, eliminando a necessidade de o projetista configurar portas lógicas e reduzindo o tempo de desenvolvimento.
Está correto o que se afirma em:
· III, apenas.
·  I e II, apenas.
· I e III, apenas.
·  I, II e III.
· II e III, apenas.
15 - Os conversores analógico-digitais (ADC) e digitais-analógicos (DAC) são componentes essenciais para a comunicação entre sistemas digitais e o mundo físico. Segundo Floyd (2011), a conversão de sinais analógicos para digitais requer processos como quantização e amostragem, que influenciam diretamente a precisão e a fidelidade da conversão. A escolha do tipo de conversor ADC deve considerar fatores como resolução, tempo de conversão e taxa de amostragem, garantindo que o sinal digitalizado represente adequadamente a grandeza original. Além disso, conversores DAC são empregados para reconstruir sinais digitais em formas analógicas, influenciando aplicações em áudio, instrumentação e telecomunicações. 
I. O aumento da resolução de um conversor ADC permite representar um número maior de valores digitais, reduzindo o erro de quantização e melhorando a fidelidade da conversão.
II. A conversão de sinais analógicos para digitais pode ser realizada independentemente da taxa de amostragem, pois os dados digitalizados representam fielmente qualquer sinal analógico de entrada.
III. A escolha da taxa de amostragem deve considerar a frequência máxima do sinal analógico para evitar a perda de informações e distorções no processo de conversão.
IV. O conversor ADC de aproximação sucessiva realiza a conversão por meio de uma contagem ascendente contínua até alcançar o valor correspondente ao sinal analógico de entrada.
É correto o que se afirma em:
· I, II e IV, apenas.
· I e II, apenas.
· I e III, apenas.
· III e IV, apenas.
· II, III e IV, apenas.