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Didáctica y divulgación de la programación

He actualizado algunas respuestas en base a comentarios que me han hecho llegar varias personas, gracias a todos por vuestra ayuda! (y en especial a klanderblzer)

Hola, yo diría que depende de lo que te plantees, y de la edad que tengas. Si tienes menos de 35 años y estás siendo capaz de sacar las asignaturas del grado, mi opinión sería que mejor continúes con el grado y lo termines en tres o cuatro años. Tendrás una titulación potente y si demuestras capacidad creo que no tendrás problema para tener salida. Si eres un poco mayor de esta edad y/o te está costando sacar el grado, pienso que puede ser buena idea que hagas el Ciclo superior en desarrollo de aplicaciones. La forma de acceder a un puesto de programador antes creo que no puede saberse con certeza, ambas pueden ser vías adecuadas. El grado en principio te serviría para aspirar a algo más que un puesto base de programador, los puestos base suelen ser más monótonos, pero todo depende de cómo se mire y lo que te plantees.

Examen resuelto

Para descargar el enunciado y el examen resuelto pulsa el link de descarga que aparece al final (para poder verlo y descargarlo es necesario estar logado en los foros). A continuación se muestra tan solo una referencia del contenido del examen.

Referencia FSD feb14 1asTA


TIPO TEST

1.- Dado el circuito de la figura ¿cuál es la función lógica de su salida expresada con sólo puertas NAND? (Se incluye figura adjunta con circuito) 

4 opciones de respuesta

2.- Tenemos un codificador con prioridad para 3 líneas de entrada, P2, P1 y P0, en el que la línea P0 tiene la máxima prioridad, la siguiente línea en prioridad es P2 y la mínima prioridad es para P1. Sus dos salidas, y1 e y0, se han asociado de la siguiente forma: la palabra de salida y1y0 = 11 a la máxima prioridad, y1y0 = 10 a la prioridad intermedia, y1y0 = 01 a la mínima prioridad y, finalmente, y1y0 = 00 a las tres líneas de entrada nulas. ¿Cuáles son las expresiones correspondientes a las señales de salida de este codificador con prioridad?

4 opciones de respuesta

3.- El circuito de la figura corresponde a la implementación de una función lógica mediante MUX de 4 a 1 ¿Por cuál de los siguientes circuitos se puede sustituir sin que cambie la función, F, que realiza? (Se incluye figura de circuito)

4 opciones de respuesta

4.- ¿A qué circuito corresponde el cronograma de la figura si los biestables se disparan en los flancos negativos del reloj? (incluye cronograma)

4 opciones de respuesta

5.- La matriz que se muestra a continuación es la matriz funcional de un autómata finito ¿cuales son las expresiones correspondientes a las funciones de excitación de los biestables D? (Se adjunta matriz)

4 opciones de respuesta


DESARROLLO

Control de la entrada y salida de los coches de un aparcamiento Diseñe un sistema electrónico que en cada momento muestre en un visualizador de 7-segmentos el número de coches que hay aparcados en el interior de un aparcamiento y en el caso de estar lleno presente la letra "L". El diagrama de bloques del sistema se muestra de la siguiente figura:

(Figura con 2 contadores asíncronos de 4 bits, restador, decodificador a 7 segmentos y señales)

Nota: Suponemos que el valor del contador de coches que entran, nunca va a ser mayor que 15, por lo que es suficiente con que los contadores sean de 4 bits.

El sistema funciona de la siguiente forma, los coches entran por una puerta y salen por otra y en cada puerta hay un sensor que genera un pulso cada vez que pasa un coche. Así, cada vez que entra un coche se genera un pulso en la línea de entrada, EC, que entra en el contador de la entrada, E, el cual inicialmente está a cero y se va incrementando cada vez que entra un coche, de forma que en cada momento su palabra de salida, E, es el número total de coches que han entrado. De igual forma opera el contador de salida que cuenta los coches que salen y cuya palabra de salida, S, es el número total de coches que han salido.
En cada momento se calcula la diferencia entre los contenidos de dichos contadores, de forma que la salida del restador, R, nos indica el número de coches que hay aparcados. Los tres bits menos significativos de este número binario pasan al decodificador a 7-segmentos que visualiza el número en decimal de coches aparcados.
La capacidad del aparcamiento es de 7 coches. Así, cuando el resultado de la resta alcanza el número 7 debe aparecer en el visualizador la letra "L" (de lleno) y no entra ningún coche más hasta que salga alguno. Cuando el restador se pone a 0, porque no quedan coches aparcados, los contadores deben ponerse a cero y en el visualizador aparecerá un "0".


1. Contadores.

1.1. Diseñe un contador asíncrono de 4 bits.

1.2. En este caso ¿qué ventaja obtenemos con el uso de contadores asíncronos en vez de síncronos?.

2. Restador.

2.1. Diseñe un módulo restador completo a partir de un semi-restador para un bit.

2.2. Diseñe, a partir del módulo anterior, un restador para palabras de 4 bits al que le entran las palabras E (nº de coches que han entrado) y S (nº de coches que han salido), y calcula R (nº de coches que hay aparcados).

2.3 Diseñe el circuito combinacional de puesta a cero de los contadores cuando el resultado de la resta sea "0".

3. Decodificador:
Diseñe con puertas un decodificador de los bits de salida del restador a 7-segmentos para visualizar el número de coches aparcados, el "0" para vacío y la "L" para lleno.

4. Circuito completo: Dibuje a nivel de puertas y biestables el circuito completo.

Examen resuelto

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Referencia FSD sep16 OA


TIPO TEST

1.- ¿Cuál de las expresiones dadas corresponde a la representación con sólo operadores NOR de la función F = ... (se aporta función)? 

4 opciones de respuesta

2.- ¿Cuáles son las expresiones lógicas de las salidas del circuito de la figura? (Se adjunta figura circuito)

4 opciones de respuesta

3.- ¿Qué función realiza el circuito de la figura?

A) Detecta que la palabra XY es igual que la palabra ZU
B) Detecta que la palabra XYZU tiene un número de unos Impar
C) Detecta que la palabra XYZU tiene un número de unos Par
D) Ninguna de las anteriores

4.- Los cronogramas adjuntos muestran las respuestas producidas por tres biestables R-S distintos ante las mismas señales de entrada R y S, de forma que:

"QBasico" es la respuesta de un biestable R-S básico construido con sólo dos puertas NOR.
"QNiveles" corresponde a la respuesta de un biestable R-S disparado a niveles mediante el reloj Ck
"QBajaCk" es la de un R-S disparado por flancos negativos (bajadas del reloj).

¿Cuál de los cronogramas es el correcto?

4 opciones de respuesta

5.- El circuito de la figura adjunta corresponde a un autómata finito implementado con un biestable D. ¿Cuál es su diagrama de transición de estados? Considere que la variable x corresponde al bit más significativo de la palabra de entrada, xy. (Se adjunta figura)

4 opciones de respuesta


DESARROLLO

Diseño de un sistema digital para controlar la apertura y cierre de una puerta en función del número tecleado y cuyo diagrama de bloques es el que se muestra en la siguiente figura:

(Se aporta figura diagrama de bloques con teclado, decodificador del número deciaml a binario de 2 bits, detector de paridad, autómata finito y señales)

Descripción del sistema

El sistema consta de un teclado al lado de la puerta para que la persona autorizada teclee a la vez la tecla A y el número que tiene asignado para que la puerta se abra. A cada usuario se le asigna un nº decimal de un digito que sólo puede ser el 1, el 2, el 3 ó el 4. El funcionamiento del teclado es el siguiente, si el usuario teclea el número 1 aparece un 1 en la salida D0 y en el resto de las salidas aparece un 0. Análogamente, si pulsa el 2 aparece un pulso en la salida D1 y 0 en el resto de las salidas y así sucesivamente con el resto de las teclas numéricas.

Los números que permiten abrir la puerta son aquellos cuyo número de unos en su representación binaria es impar. Por tanto, las salidas del teclado se codifican con palabras de dos bits (B1, B0) mediante un decodificador de
números representados en decimal (palabra: D3 D2 D1 D0) a su representación en binario (palabra: B1 B0).

El siguiente bloque es un detector de "imparidad" tal que produzca en su salida un "1" si el número de unos de la representación binaria es impar y "0" en caso contrario.

Por último, el sistema contiene un autómata finito cuyas salidas, Q1 y Q0, serán las que actúen sobre el motor que debe abrir y cerrar la puerta. El funcionamiento de este autómata finito es el siguiente:

Los estados del autómata son:

S0: La puerta está cerrada.
S1: La puerta está abriéndose.
S2: La puerta está abierta.
S3: La puerta está cerrándose.

Las entradas del autómata son las palabras generadas por la unión de la señal procedente del botón A y la señal P procedente del detector de paridad (palabra AP, siendo A el bit más significativo).

La dinámica del autómata es la siguiente:

Si un usuario autorizado teclea su número y el botón A, y el autómata está en el estado de "puerta cerrada" o "puerta cerrándose" pasa al estado de "puerta abriéndose", pero si está ya abriéndose pasa al estado de "puerta abierta" y si está en este estado de "puerta abierta" se queda abierta. Por el contrario, si el número no es uno de los autorizados o siendo el autorizado no teclea el botón A y está en el estado de "puerta cerrada" se queda en ese estado, si está en los estados de "puerta abriéndose" o "puerta abierta" pasa a "puerta cerrándose" y si está "cerrándose" pasa a "puerta cerrada".


1. Diseñe, usando puertas lógicas, el decodificador de los números representados en decimal a su representación en binario.

2. Diseñe, también con puertas, el detector de paridad para obtener la señal P de forma que tome el valor 1 si el número de unos es impar y tome el valor O si es par.

3. Diseñe el autómata finito por el procedimiento general de síntesis de autómatas finitos usando biestables D y todas las puertas que sean necesarias. Para ello:

3.1. Dibuje el diagrama de transición de estados.
3.2. Calcule las Matrices de Transición de Estados y/o la Matriz Funcional.
3.3. Calcule, a partir de la Matriz Funcional, las expresiones mínimas de las funciones lógicas de activación de los biestables D.

4. Dibuje el circuito completo a nivel de puertas y biestables.

Examen resuelto

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Referencia FSD feb13 1asTA

TIPO TEST

1.- La función, F = ... (se incluye función) está expresada con sólo operadores NOR. ¿A qué expresión lógica representada con distintos tipos de operadores corresponde? 

4 opciones de respuesta

2.- ¿Qué circuito es el que realiza la función de un sumador completo?


4 opciones de respuesta

3.- El circuito de la figura es un generador de formas de ondas formado por un astable y un monostable. ¿Cuál es su cronograma? Considere que el monoestable se dispara con las bajadas del reloj. (Se adjunta figura con circuito)

4 opciones de respuesta

4.-La figura adjunta muestra un circuito secuencial y su cronograma. ¿A qué circuito corresponde si consideramos sólo
la salida Q3? (se adjunta figura y cronograma)

A) Contador síncrono
B) Divisor por 5 síncrono.
C) Divisor por 5 asíncrono.
D) Ninguna de las anteriores

5.- El circuito de la figura corresponde a una simplificación de la celda de memoria de tres transistores NMOS y queremos escribir un "1". ¿Qué valores tenemos que poner en la línea de entrada de datos (Din), línea de lectura (RS) y línea de escritura (WS)? y ¿En qué estado están los transistores y el condensador tras la escritura de dicho "1 "?. Considere que el "1" equivale a la tensión de alimentación, VDD, y el "O" equivale a poner 0V. (Se adjunta figura)

4 opciones de respuesta

DESARROLLO

Diseño de un sistema digital para que, dadas dos palabras de dos bits, A(A1, AO) y B(B1, B0), cuente las palabras que son A>B ó A<B. El diagrama de bloques del sistema a diseñar es el que se muestra en la figura adjunta. (Se adjunta figura que incluye entradas palabra A y palabra B, comparador de 2 palabras de 2 bits, contadores asíncronos de 2 bits, restador de 2 palabras de 2 bits, decodificador de 7-segmentos signo negativo y decodificador de 7-segmentos).

Su funcionamiento es el siguiente: En cada momento el sistema compara ambas palabras y tiene que presentar en su salida el número neto de estas palabras que son A>B ó A<B. Para ello usamos dos contadores, uno que cuenta las palabras A>B y otro que cuenta las palabras que son A<B. Para calcular el número neto de palabras A>B ó A<B, debemos restar los valores de estos contadores, lo que dará lugar a un número neto negativo cuando el número de palabras A<B sea mayor que el de palabras A>B, y positivo en el caso contrario.
El resultado se debe mostrar en dos visualizadores de 7-segmentos de forma que en uno se visualice el signo y en el otro el número en decimal. Así, cuando el resultado sea un número negativo sabremos que el número de palabras A<B ha sido mayor que el número de palabras A>B y a la inversa, si el resultado es positivo (no aparece ningún signo) sabremos que el número de palabras A>B ha sido mayor que el de palabras A<B.


1. Diseñe un comparador de dos palabras, A(A1, AO) y B(B1, B0), de 2 bits que detecte las palabras A>B y A<B. Dibuje el circuito resultante.

2. Diseñe un contador asíncrono de 2 bits. Use un contador como el diseñado para contar las palabras A>B y use otro igual para contar las palabras A<B. Dibuje el circuito resultante.

3. Diseñe un restador paralelo de palabras de 2 bits y dibuje el circuito resultante.

4. ¿En qué está representado el resultado de la resta, en S-M, en C-1 ó en C-2?.

5.Diseñe un decodificador de los bits de salida del restador a 7-segmentos para visualizar en decimal el resultado de la resta o número neto de palabras A>B ó A<B. Sólo se visualiza el signo en los casos en los que el resultado es negativo (segmento g). Cuando el resultado es positivo no se visualiza el signo. Dibuje el circuito resultante. Recuerde que la enumeración de cada uno de los segmentos es la que se muestra en la figura: (se adjunta figura de visualizador 7-segmentos

Examen resuelto

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Referencia FSD sep12 OA

TIPO TEST

1.- El circuito de la figura adjunta corresponde a la función universal realizada con términos mínimos. ¿Qué funciones realiza cuando las palabras de programación son: A= (a0 a1 a2 a3) = 0111 y 011O? (Se incluye figura adjunta con circuito) 

4 opciones de respuesta

2.- Dadas dos palabras de 5 bits representadas en C-2. ¿Cuál es el valor equivalente en decimal de sumarlas aritméticamente cuando toman los valores siguientes?
A (a4, ... ,a0) = 01101, A'(a'4,.,a'0) =10111
B (b4, .. ,b0) = 11000, B'(b'4, .. ,b'0) = 00100
Siendo a4, b4,y a'4, b'4 los bits más representativos de dichas palabras.


A) S = A + B = 27, S' = A' + B' = 5
B) S = A + B = 5, S' = A' + B' = -5
C) S = A + B = 37, S' = A' + B' = -11
D) Ninguna de las anteriores

3.- ¿Cuáles son las expresiones lógicas de salida de un comparador de dos palabras de dos bits en las que A1 y B1 son los bits más significativos?

4 opciones de respuesta

4.- La figura adjunta corresponde al diagrama de transiciones de estados de un autómata finito de dos estados controlado por la señal de entrada X. ¿Cuál es el circuito correspondiente implementado con biestables D y puertas? (incluye diagrama de transición de estados con dos estados, S0 y S1)

4 opciones de respuesta

5.- En la figura se presenta un circuito construido con biestables D y su diagrama de tiempos. ¿A que circuito corresponde? (Se adjunta circuito con 3 biestables D y cronograma con señales Ck, Cl, Pr, x, q0, q1, q2)

A) A un Contador hacia abajo.
B) A un Contador de dos en dos.
C) A un Registro de Desplazamiento.
D) A ninguno de las anteriores.

DESARROLLO

Diseño de un sistema digital para que realice las operaciones aritmético-lógicas de Suma Aritmética, XOR, NOR y NAND, sobre 2 palabras, A y B, de 2 bits y para que presente los resultados de las operaciones de forma secuencial y cíclicamente, y manteniendo el orden indicado:
El diagrama de bloques del sistema a diseñar es el que se muestra en la siguiente figura.

(Figura con contador de 2 bits, mini-ALU, circuito combinacional de salida y señales)


1. Diseño de la mini-ALU.

1.1.Diseñe, usando los distintos tipos de puertas, cada uno de los 4 circuitos que van a formar parte de la mini-ALU.
Las únicas condiciones del diseño son que debe ser un sumador paralelo de acarreo enlazado y que primero debe diseñar un semisumador y después, a partir de este, realizar el módulo del sumador completo y, finalmente, obtener el sumador de palabras de 2 bits.

1.2. Dibuje los circuitos resultantes.

2. Diseño del contador.

2.1. 2.1. Diseñe con biestables J-K un contador síncrono de dos bits.
2.2. Dibuje el circuito resultante.


3. Diseño del circuito combinacional de salida.
3.1. 3.1. Diseñe el circuito combinacional de salida. Para el diseño de este circuito puede usar distintos tipos de puertas o multiplexos de 4 a 1
El sistema digital debe presentar a la salida y con cada pulso de reloj el resultado de las operaciones de forma secuencial y en el orden especificado, para lo cual cuenta con dos salidas, FO y F1, una para cada bit de la palabra de salida, F. Por tanto, hay que diseñar un circuito combinacional que dé paso en cada momento al resultado de la operación en curso.

Nota: Como la operación aritmética de la suma de dos palabras de 2 bits tiene 3 salidas, los dos bits de la palabra suma y el acarreo (o arrastre), y el sistema a diseñar sólo tiene dos salidas (una para cada bit resultante de las operaciones) deberéis despreciar dicho acarreo. Es decir, el acarreo no se presenta a la salida.

4. Circuito completo del sistema digital.

4.1. Dibuje el circuito completo conectando todos los circuitos diseñados.

Si has completado el estudio del temario (y quizás también las prácticas), es el momento de centrarte en prepararte el examen. Y para ello, ya que no hay tiempo para pasos intermedios, lo más lógico es que vayas directamente a exámenes de años anteriores y te ejercicites en resolver ejercicios.

El examen tiene varias dificultades:

- La extensión del temario y su complejidad.

- La dificultad de las preguntas, que normalmente es alta ó media.

- El tiempo: tienes que mentalizarte que no tendrás tiempo para cometer errores y rehacer ejercicios si te has equivocado. Tienes que "acertar a la primera" porque el examen es muy justo de tiempo. Incluso sabiendo cómo resolver todo y sin equivocaciones, es bastante probable que te falte tiempo para completar el examen. Por ello es fundamental que hagas varias simulaciones reales de examen: resolver un examen completo. En la primera simulación quizás tardes 5 ó 6 horas. Pero en el examen sólo tendrás 2. O posiblemente 1 h 45 min (entre reparto-entrada-salida). Así que tendrás que hacer simulaciones hasta lograr resolver casi todo un examen en 2 horas.

No te preocupes si no te da tiempo a resolver uno ó dos apartados. En ese caso, demuestra que tienes conocimientos. Deja escrito qué pasos darías para resolverlo, esquemáticamente. Esto te permitirá obtener una parte de la puntuación. Intenta no dejar sin contestar nada (aunque no lo contestes bien, intenta dar una respuesta aunque sea sólo una indicación de cómo se resolvería).

Un error típico es recopilar todos los exámenes de todos los cursos anteriores y resolverlos todos. Parece buena idea pero no lo es. ¿Por qué? Porque no hay tiempo. Esto te requeriría meses. Mi recomendación es que te dirijas a este hilo:

Exámenes resueltos de la Asignatura "Fundamentos de sistemas digitales" del primer curso de Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información de la UNED: https://www.aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=6938.0

Céntrate en saber resolver esos exámenes, que incluyen preguntas de todo tipo (test/desarrollo, lógica combinacional/secuencial, etc.). Aún centrándote en estos exámenes posiblemente te falte tiempo para verlos todos ellos.

Podría hablarse mucho más, pero ya está casi todo dicho.

Suerte...

Descarga los contenidos que se indican a continuación de la asignatura de Fundamentos de Sistemas Digitales (Electrónica) de Ingeniería Informática de la UNED (es necesario estar logado en los foros para poder descargar los adjuntos).

Contenidos

ELECTRÓNICA: LÓGICA SECUENCIAL

- Celdas de memoria RAM estáticas (SRAM) en tecnología MOS
- Estudio de una celda SRAM tecnología MOS de 6 transistores
- Línea de selección de celda WL
- Escritura a través de las líneas BL y BL negada
- Lectura (salida de datos)
- Variante de celda donde dos transistores se reemplazan por resistencias
- Celdas RAM dinámicas (DRAM) en tecnología MOS
- Celda DRAM con cuatro transistores
- Celda DRAM con tres transistores. Línea de lectura, de escritura y de entrada de datos.
- Celda DRAM con un único transistor.
- Organización de las memorias RAM dinámicas (DRAM).
- Ventajas e inconvenientes de la memoria DRAM frente a SRAM
- Clasificación de memorias DRAM: síncronas y asíncronas.
- Acceso por ráfagas.
- Circuitos de memoria asociativa (CAM ó Content Addressable Memory)
- Organización de un circuito CAM
- Celda CAM básica en CMOS




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien la diferencia entre memoria SRAM y DRAM, y el papel que juegan las diferentes líneas (lectura, escritura, entrada de datos) que pueden intervenir en una celda.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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Contenidos

ELECTRÓNICA: LÓGICA SECUENCIAL

- Conceptos sobre los temporizadores 555 (Signetics)
- El 555 como monoestable no redisparable. Introducción red RC clásica. Umbral. Control. Disparo.
- Duración de un pulso. Ejemplo cálculo.
- El circuito 555 como astable. Diferencias con el esquema monoestable.
- Otros usos del circuito 555. Generación de patrones compuestos de onda.
- Temporizadores programables.
- Relojes circuitos de tiempo.




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien las partes de las que consta un circuito 555, los modos en los que puede funcionar y qué es un reloj.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.

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Contenidos

ELECTRÓNICA: DISEÑO SECUENCIAL

- Sistemas digitales: temporizadores y relojes. Qué son y para qué sirven.
- Circuitos de tiempo: concepto.
- Diferencia entre Astable, Monoestable y Biestable. Osciladores ó multivibradores.
- Ondas cuadradas o trenes de impulsos.
- Introducción al circuito 555.
- Monoestable: concepto, esquema. Retardo.
- Monoestable con dos inversores y realimentación.
- Red RC externa al circuito. Redisparabilidad. Puesta a cero.
- Circuitos astables. Carácter binario. Astable basado en amplificador operacional.
- Astable basado en inversores acoplados. Valores de tensión frente a tiempo.
- Ideas preliminares sobre los temporizadores 555 (Signetics)




Recomendaciones

Lee y comprende lo que se explica. Debes comprender bien la diferencia entre astable, monoestable y biestable.

Hay partes que debes memorizar, pero lo más importante es tener asentados los conceptos. Esta parte es quizás no tan importante, pero te ayudará a resolver algunos exámenes. Continúa avanzando. No te detengas, el temario es largo.