Autor Tema: Exámenes resueltos Fundamentos de sistemas digitales Ingeniería Informática Uned  (Leído 4194 veces)

nosferacento

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Nota:  He revisado las preguntas con vistas al curso 2018-2019 y en principio está todo "OK". De cualquier manera si encuentras alguna errata puedes escribirme tanto públicamente en el foro como por mensaje privado.

En este post se encuentran exámenes resueltos y preguntas tipo examen resueltas de la asignatura "Fundamentos de sistemas digitales" de la UNED (Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información). Habrá muchos enunciados y soluciones en algunos casos sólo de preguntas tipo test razonadas pero también exámenes completos resueltos y razonados, incluyendo la parte de desarrollo del examen. Los exámenes suelen constar de dos partes: una parte con preguntas tipo test y otra con un problema de desarrollo.

Fundamentos de Sistemas Digitales es una de las asignaturas más duras de la carrera (hay varias, cada cual considera como más dura a una u otra). Para saber cómo abordarla te recomendamos leer el post "Apuntes y guía para aprobar Fundamentos de Sistemas Digitales Uned Ingeniería Informática".

Otros post de interés para quienes busquen materiales:

Apuntes y recomendaciones para superar la asignatura "Fundamentos de Sistemas Digitales" del primer curso del Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información de la UNED, que viene siendo una asignatura universitaria de introducción a la electrónica. Se pueden encontrar aquí: https://aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=7066.0

Exámenes resueltos de la Asignatura "Fundamentos de programación" del primer curso de Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información de la UNED se puede encontrar aquí: http://www.aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=401.0

Exámenes resueltos de la Asignatura "Programación orientada a objetos" del primer curso de Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información de la UNED (lenguaje Java) se puede encontrar aquí: http://www.aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=49.0

Exámenes resueltos de la Asignatura "Autómatas, gramáticas y lenguajes" del primer curso de Grado en Ingeniería Informática – Grado en Ingeniería de las Tecnologías de la Información de la UNED se puede encontrar aquí: http://www.aprenderaprogramar.com/foros/index.php?topic=638.0

¡Gracias a todos los que envían comentarios y sugerencias!
« última modificación: 26 de Abril 2019, 23:19 de nosferacento »

nosferacento

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Duración del examen

La duración habitual del examen es de dos horas. Este tiempo normalmente resulta justo o insuficiente para responderlo todo. Para tener opción a responderlo todo deberás tener soltura en la realización de cálculos y ejercicios. No puedes entretenerte en una pregunta porque en ese caso dejarás otras sin responder.

Preguntas habituales en los exámenes

Para tener una orientación, indicamos a continuación las preguntas habituales en los exámenes. No te hagas ilusiones pensando en poder desechar partes del temario, se puede decir que entra prácticamente todo. Si bien es cierto que hay ciertas preguntas más frecuentes que otras. Para indicar la frecuencia de aparición hemos puesto una puntuación entre 1 y 10. Un 1 significa poco frecuente, mientras que un 10 significaría que aparece siempre.

Tampoco te hagas ilusiones pensando en que el test es sencillo y el desarrollo complicado. No es así. Para resolver el test en muchos casos tendrás que hacer un cálculo o desarrollo que te permita conocer cuál es la respuesta adecuada. Aunque obviamente necesitas memorizar conceptos, en general no hay preguntas que se puedan responder únicamente con memoria sin hacer ningún cálculo.

MATERIA ALGEBRA DE BOOLE
  • Formas normales, minterms, maxterms: 2
  • Expresión equivalente de una función: 7
  • Teoremas fundamentales: 5

MATERIA REPRESENTACIÓN BINARIA C-1, C-2, BCD
  • Representación binaria: 6
  • Convertidores: 2
  • Suma en C-2: 2
  • Operar en C-1 y C-2: 2

MATERIA SUMADORES Y RESTADORES
  • Sumadores y restadores: 8

MATERIA COMPARADORES
  • Comparadores: 7
  • Diseñar detector de coincidencia: 2

MATERIA CRONOGRAMAS
  • Con biestables J-K: 8
  • Con biestables R-S: 6
  • Con biestables D: 5
  • Con Astables-Monoestables excepto 555: 3

MATERIA FUNCIÓN QUE REALIZA UN CIRCUITO
  • Con sólo puertas simples: 9
  • Con Demux: 2
  • Con Mux: 9
  • Con biestables: 4
  • Otros: 2

MATERIA MEMORIAS
  • RAM NMOS ó CMOS (normalmente estáticas SRAM): 7
  • Diseño de celdas usando biestables J-K: 5
  • Circuitos adicionales para lectura y escritura: 4
  • Tabla de verdad: 2
  • Memorias FIFO: 2

MATERIA PARIDAD
  • Detectores de paridad: 5
  • Qué hace un circuito dado: 2
  • Detector de imparidad: 2

MATERIA CONTADORES
  • Diseño usanso biestables JK SN7473: 6
  • Diseñar cotador asíncrono: 3
  • Elegir el contador adecuado y diseñarlo: 3

MATERIA DECODIFICADORES
  • Binario a 7 segmentos: 7
  • Decimal a binario: 5
  • Con signo negativo: 2
  • Binario a una letra (con 7 segmentos): 2

MATERIA MATRICES FUNCIONALES
  • Matriz funcional dado el autómata: 3
  • Obtener autómata a partir de la matriz: 2
  • Obtener autómata dado el circuito: 2
  • Funciones de excitación dada la matriz: 7
  • Cálculo de matriz funcional: 8

MATERIA CIRCUITO 555
  • Principio de funcionamiento y RA, RB, C en modos astable (cálculo): 4
  • Principio de funcionamiento y parámetros en modo monoestable: 2

MATERIA OPERACIONES ARITMÉTICAS
  • Resta binaria: 3
  • Suma binaria: 2
  • Diseñar restador: 2

MATERIA ALU'S
  • Programación / tabla de verdad: 2
  • Operación: 3
  • Diseñar una mini-ALU: 3

MATERIA AUTÓMATAS
  • Dibujar autómata: 7
  • Obtener expresiones lógicas: 2
  • Obtener circuito dado el autómata: 6
  • Diagramas de transición de estados: 6

MATERIA PLD'S
  • Función que hace una PROM: 2
  • Circuito equivalente a una PAL dada: 2

MATERIA CODIFICADORES
  • Codificador con prioridad: 2

MATERIA BIESTABLES
  • Calcular funciones lógicas de activación de biestables D: 7
  • Calcular funciones lógicas de activación de biestables JK construidos con D: 2
  • Crear y dibujar circuitos con biestables D: 3
  • Obtener autómata a partir de circuito con biestables D: 2
  • Obtener autómata a partir de circuito con biestables T construido con biestables D: 2
  • Tablas de síntesis JK: 2
« última modificación: 04 de Febrero 2018, 12:17 de nosferacento »

nosferacento

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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 feb11 1asTA.

TIPO TEST

1.- Dada la función de 2 variables, f = ... , expresada en su forma normal disyuntiva (suma de minterms) ¿cuál es la epresentación de esta misma función en su forma normal conjuntiva (producto de maxterms)? 

4 opciones de respuesta

2.- ¿Cuál de los 4 cronogramas es el de un Biestable J-K sincronizado a niveles?

4 figuras opciones de respuesta

3.- Las funciones lógicas de la diferencia y del arrastre del restador completo son:

4 opciones de respuesta

4.- ¿Cuál de las 4 soluciones dadas es la función que realiza el circuito de la figura? (incluye figura)

4 opciones de respuesta

5.- Queremos escribir un "1" en la celda de memoria RAM estática en tecnología NMOS de la figura adjunta. ¿Qué valores de tensión debemos poner en la línea de selección de bit, WL , y en las líneas de bit, BL y BL negado? ¿En qué estado están cada uno de los transistores?

4 opciones de respuesta

DESARROLLO

Diseño de un sistema digital que cuente el número de las palabras de entrada de 4 bits cuyo número de "unos" sean pares y visualización del resultado en un dispositivo tipo 7-segmentos.

1. Diseño del Detector de Paridad de las palabras de entrada de 4 bits, A (A3 A2 A1 A0):

1.1. Diseñe el detector de paridad con puertas lógicas, especificando la función lógica de salida, F, en función de los bits de entrada, A3 A2 A1 A0 (bit menos significativo).
1.2. Dibuje el circuito resultante.

2. Diseño de un Contador de 3 bits.
2.1. Explique brevemente la diferencia entre un contador síncrono y asíncrono. Elija un tipo de contador (síncrono o asíncrono) para el diseño y explique el motivo de su elección.
2.2. Diseñe el contador con puertas y biestables J-K tipo SN7473 como el que se muestra en la figura adjunta (cuando la señal "clear" pasa a "0" el biestable J-K se pone a cero y cuando pasa a "1" el biestable actúa como tal).
2.3. Dibuje el circuito y el cronograma resultante de dicho contador.

3. Diseño del decodificador de números binarios a 7-segmentos.
3.1. Diseñe con puertas un decodificador para que el número decimal equivalente al número binario de palabras cuyo número de unos es par y que va contando el contador, aparezca representado en un visualizador de 7-segmentos. El código de los segmentos es el que se muestra en la figura adjunta.

4. Circuito completo.
4.1. Dibuje el circuito completo.
« última modificación: 21 de Febrero 2018, 19:12 de nosferacento »

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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 feb11 2asTE.

TIPO TEST

1.- ¿Cuál de las 4 soluciones dadas es la correcta de la representación del nº decimal negativo, -3, en Signo-magnitud, C-1 y C-2?. Marque la respuesta correcta. 

a) S-M: 1100, C-1: 1011, C-2: 1010
b) S-M: 0011, C-1: 1100, C-2: 1011
e) S-M: 1011, C-1: 1010, C-2: 1101
d) S-M: 1011, C-1: 1100, C-2: 1101

2.- Queremos escribir un "0" en la celda de memoria RAM estática en tecnología CMOS de la figura adjunta. ¿Qué valores de tensión debemos poner en la línea de selección de bit, WL , y en las líneas de bit, BL y BLnegada?. ¿En qué estado están cada uno de los transistores? (Se incluye figura)

4 opciones de respuesta

3.- ¿Cuál es el resultado de restar aritméticamente las dos palabras de 5 bits A(A5, ,A0) =11011 y B(B5,,B0) =01111?
Marque la solución correcta.


4 opciones de respuesta

4.- ¿Qué función lógica realiza el circuito de la figura? (Se aporta figura donde aparecen varios multiplexores 4 a 1)


4 opciones de respuesta

5.- De las 4 expresiones dadas ¿Cuál es la que corresponde a la representación mínima y con sólo puertas NOR de la función f= xyznegada + x(ynegada+znegada) + xnegadaz?


4 opciones de respuesta


DESARROLLO

Diseño de un reloj que cuente hasta 5 segundos y que estos segundos aparezcan visualizados en un dispositivo 7-segmentos.
PASOS a SEGUIR y CUESTIONES a RESPONDER:

1. Diseño del Reloj

Para el diseño de este bloque funcional debe usar un dispositivo del tipo 555 funcionando en modo astable, cuyo esquema se muestra en la figura adjunta.

1.1. Explique brevemente su principio de funcionamiento.
1.2. Calcule los valores de RA, RB y C para obtener un tren de pulsos cuyo periodo sea de 1 segundo. Una vez que tenemos el tren de pulsos de T=ls tendremos que diseñar un contador que cuente hasta 5s.

(Se aporta figura con esquema de conexionado de circuito 555)


2. Diseño del Contador

2.1. Elija un tipo de contador (síncrono o asíncrono) para el diseño y explique el motivo de su elección.
2.2. Diseñe el contador con la condición de que cada 5 segundos debe ponerse a cero y empezar de nuevo a contar. Para esto debe usar puertas y biestables J-K tipo SN7473 que posee una señal de "clear" tal que cuando pasa a "0" el biestable J-K se pone a cero y cuando pasa a "1" el biestable actúa como tal.
2.3. Dibuje el circuito del contador.


3. Visualización

Para visualizar los segundos que van pasando deberá diseñar un decodificador de la señal binaria del contador a siete segmentos.
3.1. Construya la tabla de verdad del decodificador binario a 7-segmentos y, dado que el cálculo es repetitivo, obtenga sólo la expresión lógica del segmento "c". En la figura adjunta se especifican los segmentos del visualizador de 7-Segmento. (Se aporta figura donde se identifican los segmentos de un visualizador de 7 segmentos identificados con letras a b c d e f g )
3.2. Dibuje el circuito resultante.

4. Circuito completo del reloj

4.1. Dibuje el circuito completo conectando todos los bloques diseñados.
« última modificación: 21 de Febrero 2018, 19:19 de nosferacento »

nosferacento

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Referencia FSD sep11 OA.

TIPO TEST

1.- El circuito de la figura corresponde a la implementación de la función universal realizada con términos máximos. ¿Qué función realiza
cuando la palabra de programación es: A= (A3 A2 A1 AO) = 1001? (Se incluye figura)


a) F es igual a x xor y
b) F es igual a negación(x xor y)
e) F es igual a x + negación(y)
d) Ninguna de las anteriores

2.- ¿Cuáles son las expresiones lógicas de los bits de la palabra de salida, Z2(MSB) Z1 Z0(LSB), de un convertidor de S-M a C-2 de 3 bits?

4 opciones de respuesta

3.- Necesitamos usar un MUX de 8 a 1 y sólo tenemos MUX de 4 a 1 con señal de facilitación, G (activa en alta), y distintos tipos de puertas.
¿Cuál es el circuito correcto? (Se aporta figura de circuito)


4 cronogramas opciones de respuesta

4.- ¿Cuál de los cronogramas es el que corresponde al circuito de la figura, si los cambios en el JK tiene lugar en las bajadas del reloj?


4 opciones de respuesta

5.- ¿Cuáles son las funciones de excitación del autómata finito de 4 estados (controlados por la entrada x) y cuya matriz funcional es la
que aparece en la figura adjunta?. Considere Q1 el bit más significativo. (Se aporta tabla-matriz funcional)


4 opciones de respuesta


DESARROLLO

Diseño de un un autómata finito para controlar las operaciones que realiza una ALU.
PASOS a SEGUIR y CUESTIONES a RESPONDER:

1. Programación de la ALU

1.1. Dada la Tabla de verdad de la ALU que se adjunta seleccione dos secuencias de valores de las señales de control (S3, S2, S1, SO, M) para que, dependiendo del valor que toma la variable de control, x, realice las siguientes operaciones lógicas: ... (se indican las operaciones lógicas)

(Se aporta tabla de verdad de la ALU)


2. Autómata finito

Diseñe con biestables D y tantas puertas como sean necesarias, usando el procedimiento general de síntesis de autómatas finitos, un círcuito secuencial controlado por el valor de la variable de entrada, x, de forma que recorra las dos secuencias especificadas en el apartado 1.1

(Nota: Sí observa los valores que debe ir tomando secuencialmente la palabra de control de la ALU, S, verá que cuando x=O los valores de los bits S3 y SO
permanecen constantes, aunque toman valores diferentes. Lo mismo ocurre cuando X= 1, que también permanecen constantes los valores de S3 y SO. Por tanto, sólo es necesario diseñar un circuito secuencial para que S2 y S1 recorran las secuencias correspondientes).

2.1. Dibuje el Diagrama de Transición de Estados del autómata.
2.2. Calcule la Matriz Funcional.
2.3. Obtenga las expresiones lógicas de las variables de estado y minimícelas.
2.4 Dibuje el circuito completo resultante.

Se aporta la tabla de verdad / tabla de operación de la ALU.

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Referencia FSD sep11 RF.

Nota: de este examen solo está resuelta una pregunta del test. Si resuelves otros apartados hazlos llegar al correo de contacto de aprenderaprogramar.com y lo iremos completando.

TIPO TEST

1.- ¿Cuáles son las expresiones lógicas de las salidas de un sumador completo de palabras de 2 bits?

Se ofrecen cuatro opciones, a elegir una, de expresiones para Si, resultado de la suma, y C(i+1), resultado del arrastre

a) ...
b) ...
e) ...
d) ...


2.- ¿Cuál de los 4 Diagramas de Transición de Estados es el del biestable J-K? El código usado para las transiciones es JK/Q.

4 opciones de respuesta, cada una muestra un diagrama de transiciones distinto.

3.- De las 4 expresiones dadas ¿Cuál es la que corresponde a la representación con sólo puertas NAND de la función f = negación(x XOR y) + x*(negacion(z))?


4 expresiones opciones de respuesta


4.- En la celda de memoria RAM estática en tecnología CMOS de la figura adjunta hay almacenado un "1" (Q1 está en conducción). ¿Qué valores de tensión debemos poner en la línea de selección de bit, WL, para leer el dato almacenado y qué valor leemos en las líneas de bit, BL y BL-negada?. ¿En qué estado están el resto de los transistores? (Se aporta figura representativa de la celda)


4 opciones de respuesta

5.- ¿Qué función lógica realiza el circuito de la figura? (Se aporta figura con un circuito MUX 4:1)


4 opciones de respuesta


DESARROLLO

Dadas dos palabras de 2 bits, A(A1 A0) y B(B1 BO), diseñe un sistema digital cuya función es contar el número de palabras A que son menores que B y visualizar el resultado en un dispositivo tipo 7-segmentos.
PASOS a SEGUIR y CUESTIONES a RESPONDER:


1. Comparador

1.1. Diseñe con puertas lógicas un comparador de dos palabras de 2 bits, A(A1 AO) y B(B1 B0).

1.2. Dibuje el circuito resultante.


2. Diseño de un contador de 3 bits.

2.1. Explique brevemente la diferencia entre contador síncrono y asíncrono. Elija un tipo de contador (síncrono o asíncrono) para el diseño y explique el motivo de la elección.
2.2. Diseñe el contador con puertas y biestables J-K tipo SN7473 como el que se muestra en la figura adjunta.
2.3. Dibuje el circuito resultante de dicho contador.

Se aporta figura esquema del componente J-K tipo SN7473 con sus entradas y salidas


3. Diseño del decodificador de números binarios a 7-segmento.

3.1 . Diseñe el decodificador para que el número decimal equivalente al número binario de palabras A<B y que va contando el contador, aparezca representado en un visualizador de 7-segmentos. El código de los segmentos es el que se muestra en la figura adjunta. Para simplificar este apartado es suficiente con que se obtenga la
expresión lógica del segmento "c".

Se aporta figura  esquema de 7 segmentos con la correspondencia de cada segmento con una letra a, b, c, d, e, f ó g


4. Circuito completo.

4.1. Dibuje el circuito completo formado por el comparador, el contador que cuenta las palabras que son A<B y el decodificador correspondiente al segmento calculado, "c" .

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Examen resuelto

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Referencia FSD feb12 1asTA.

TIPO TEST

1. Dado el circuito de la figura adjunta. ¿Qué función lógica realiza expresada con sólo puertas NAN D? Marque la solución correcta. (Se facilita figura del circuito)

4 opciones de respuesta

2. ¿Cuál es el resultado de sumar aritméticamente las dos palabras de 5 bits A(A4, ... ,A0) =11011 y B(B4, ... ,B0) =01111, siendo A4 y B4 los bits más significativos? Marque la solución correcta.

4 opciones de respuesta

3. ¿Qué función realiza cada uno de los circuitos que se muestran en las siguientes figuras? (Se facilitan 2 figuras)

4 opciones de respuesta

4. ¿Cuál de las 4 tablas adjuntas corresponde a la tabla de síntesis de circuitos secuenciales con biestables J-K? (Se facilitan 4 tablas)

4 opciones de respuesta

5. ¿A qué diagrama de transición de estados corresponde la siguiente matriz funcional? (Se facilita la matriz funcional)

4 diagramas de transición de estado opciones de respuesta

DESARROLLO

Diseño de un sistema digital para que realice las operaciones aritmético lógicas de Suma Aritmética, XOR, NOR y NANO, sobre 2 palabras, A y B, de 2 bits y para que presente los resultados de las operaciones de forma secuencial y de forma cíclica, y manteniendo el orden indicado.

El diagrama de bloques del sistema a diseñar es el que se muestra en la siguiente figura. (Se facilita figura)

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

3. Diseño del circuito combinacional de salida.

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.

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

Nota: Como la operación aritmética de la suma de dos palabras de 2 bits tiene 3 salidas, los dos bits de la 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.
« última modificación: 27 de Julio 2018, 21:08 de nosferacento »

 

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