Exercícios de Organização de Computadores

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS Escola EACH TURMA Nota do aluno na PROVA Curso Sistemas de Informação Disciplina OAC I ACH2034 Data da Prova 31052025 Professor Clodoaldo Aparecido de Moraes Lima Aluno No USP Considere um aluno com número USP dado por XYZ XYZ representa os 3 últimos dígitos Com base neste número USP o aluno devese obter a média destes valores Suponha que média seja representada por M O critério abaixo define qual lista o aluno deve realizar 0 𝑀 25 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑎 𝐴 25 𝑀 5 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑎 𝐵 5 𝑀 75 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑎 𝐶 75 𝑀 10 𝐿𝑖𝑠𝑡𝑎 𝐷 Lista A Questão 01a Questão 4 Questão 8 Questão 12 Questão 16 Questão 20 Questão 24a Questão 25 Questão 29 Lista B Questão 01b Questão 5 Questão 9 Questão 13 Questão 17 Questão 21 Questão 24b Questão 26 Questão 30 Lista C Questão 02 Questão 6 Questão 10 Questão 14 Questão 18 Questão 22 Questão 24c Questão 27 Questão 31 Lista D Questão 03 Questão 7 Questão 11 Questão 15 Questão 19 Questão 23 Questão 24d Questão 28 Questão 32 OBS As respostas de todas as questões devem ser escritas a mão O aluno deve postar no edisciplinas até às 2359 de 01062025 um arquivo em pdf com as respostas em sequências NÂO será aceito nenhum envio por email QUESTÃO 01 Valor da Questão Utilizando mapa de Karnaugh Produto da Soma e Soma de Produtto encontre para cada um dos métodos a função booleana minimizada para a seguinte tabela verdade a b QUESTÃO 02 Valor da Questão Para o circuito da figura a seguir encontra a função booleana implementada e a tabela verdade Em seguida verifique se é possível construir um circuito equivalente minimizado utilizando mapa de Karnaugh Produto da Soma e Soma de Produtto se for construa este circuito UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS QUESTÃO 03 Valor da Questão Para a equação algébrica booleana apresentada na forma de soma de produtos a seguir construa a tabela verdade faça a minimização utilizando mapa de Karnaugh Produto da Soma e Soma de Produto e implemente o circuito resultante utilizando portas lógicas QUESTÃO 04 Valor da Questão A representação em complemento a dois é amplamente utilizada em computadores a Qual é a faixa de representação em decimal para um inteiro a ser representado em complemento a dois utilizando 16 bits b Considerando o item a faça a representação em complemento a dois do menor valor negativo c Defina o que significa overflow e underflow d Para a representação do item a é possivel obter overflow ou underflow explique e Como podemos representar o número 10285 QUESTÃO 05 Valor da Questão Suponha que estejamos usando uma máquina que funciona em base 2 e possui uma representação em 12 bits sendo 1 para o sinal da mantissa 4 para o expoente com sinal e 7 para a mantissa A partir de que valor a máquina irá exibir na resposta overflow e underflow Apresente a representação para o número 3585 Assuma representação com bit de sinal QUESTÃO 06 Valor da Questão Suponha que estejamos usando uma máquina que funciona em base 2 e possui uma representação em 12 bits sendo 1 para o sinal da mantissa 4 para o expoente com sinal e 7 para a mantissa A partir de que valor a máquina irá exibir na resposta overflow e underflow Apresente a representação para o número 3585 Assuma representação em complemento de dois QUESTÃO 07 Valor da Questão Suponha que estejamos usando uma máquina que funciona em base 2 e possui uma representação em 12 bits sendo 1 para o sinal da mantissa 4 para o expoente com sinal e 7 para a mantissa A partir de que valor a máquina irá exibir na resposta overflow e underflow Apresente a representação para o número AEADEF Assuma representação em complemento de dois QUESTÃO 08 Valor da Questão Considere uma célula de uma Memória Principal cujo endereço é 2C81 base 16 e tem armazenado em seu conteúdo um valor igual a F5A base 16 Perguntase a Qual deve ser o tamanho mínimo do REM e do RDM nesse sistema b Qual deve ser a máxima quantidade de bits que podem ser implementados nesta memória QUESTÃO 09 Valor da Questão Um processador possui um Barramento de Endereços com capacidade de permitir a transferência de 33 bits de cada vez Sabe se que o Barramento de Dados permite a transferência de quatro palavras em cada acesso e que cada célula da memória armazena 18 de cada palavra Considerando que a memória principal pode armazenar um máximo de 64G bits perguntase a Qual é a quantidade máxima de células que podem ser armazenados na memória principal UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS b Qual é o total de bits do REM e do Barramento de Dados c Qual é o tamanho em bits de cada célula e da palavra desta memória d Quantas células são lidas em uma única operação de leitura QUESTÃO 10 Valor da Questão Um computador possui uma memória capaz de armazenar um total de 1 Gbits Cada célula é capaz de armazenar números com 8 bits O RDM deste computador tem capacidade para 32 bits Responda a Qual o tamanho mínimo do REM b Qual é o endereço em hexadecimal da última célula c Quantas células são lidas em uma única operação de leitura QUESTÃO 11 Valor da Questão Considere um microprocessador hipotético gerando um endereço de 16 bits por exemplo suponha que o contador de programa e os registradores de endereço tenham 16 bits de largura e tendo um barramento de dados de 16 bits a Qual é o espaço de endereço de memória máximo que o processador pode acessar diretamente se estiver conectado a uma memória de 16 bits b Qual é o espaço de endereço de memória máximo que o processador pode acessar diretamente se estiver conectado a uma memória de 8 bits QUESTÃO 12 Valor da Questão Implemente um contador assíncrono com reset automático que conte de 21 até 2 QUESTÃO 13 Valor da Questão Implemente um contador de 4 bits crescente decrescente com uma variável X de controle Esta variavel deve controlar se o circuito vai contar de forma crescente ou descrecente QUESTÃO 14 Valor da Questão Implemente um contador assíncrono decrescente que conte de 3h à Ch com reset inicial QUESTÃO 15 Valor da Questão Implemente um contador assíncrono com reset automático que conte de 12 até 31ou de 6 à 31 Utilize uma variável de controle X para escolher a forma de contagem QUESTÃO 16 Valor da Questão Projete um contador sincronto com flipflops do tipo D crescente decrescente com a seguinte sequência 0 3 5 7 11 Utilize uma variavel para definer a sequencia de contagem QUESTÃO 17 Valor da Questão Projete um contador sincronto com flipflops do tipo JK crescente decrescente com a seguinte sequência 0 9 1 8 3 6 Utilize uma variavel para definer a sequencia de contagem QUESTÃO 18 Valor da Questão Implemente um contador com flipflops do tipo D que realize a sequência mostrada na Figura UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS QUESTÃO 19 Valor da Questão Implemente um contador com flipflops do tipo JK que realize a sequência mostrada na Figura QUESTÃO 20 Valor da Questão Uma máquina operatriz deve trabalhar por 2 segundos parar 3 segundos trabalhar 5 segundos parar 10 segundos e recomeçar a seqüência Projete um controle para essa máquina QUESTÃO 21 Valor da Questão Projete um sistema para treinar macacos Para comer o macaco deve pressionar um botão A Caso ele toque na comida antes de tocar no botão A ele deve levar uma série de choques com duração de 2 segundos Se o macaco pressionar o botão A mas deixar passar um tempo maior do que 5 segundos para pegar a comida o macaco deve ser eletrocutado durante 4 segundos QUESTÃO 22 Valor da Questão Projete um sistema para automatizar uma escada rolante Um sensor de infravermelho identifica quando tem alguém para subir a escada e automaticamente aciona o motor para a escada funcionar Após um tempo determinado e suficiente para as pessoas alcançar o topo o motor é desligado Levar em consideração que se uma pessoa estiver no meio da escada e outra pessoa chegar na escada o tempo deve começar a contar novamente QUESTÃO 23 Valor da Questão Considere um circuito que tem duas entradas um interruptor E1 e E2 e por saida três sinalizadores luminosos L1 L2 L3 Pretendese um circuito que permita que quando o interruptor é pressionado os sinalizados acendam sequencialmente pela L1 L2 e L3 com um atraso de 1 segundo entre si e o primeiro com atraso de 2 segundos relativamente a atuação de L Os sinalizados devem ficar em durante 10 segundos acesos Caso o interruptor E1 ou E2 seja desligado os sinais luminosos devem ser desligados Caso o E1 esteja ligado e o E2 é pressionado novamente os sinais luminosos devem começar a contar novamente QUESTÃO 24 Valor da Questão Para cada uma das máquinas de estado MEFs abaixo representadas por seus diagramas de estado descreva de forma suscinta o que a MEF faz construa a tabela de transições e de saída e escreva as equações de próximo estado e de saída Finalmente construa o circuito para a MEF a UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS b c d Assuma um estado de erro para as entradas faltantes Para os arcos sem definição de entrada assuma que é valido para todas as entradas QUESTÃO 25 Valor da Questão Considere uma máquina de vender refrigerantes que aceita moedas de 5 10 e 25 centavos apenas Cada refrigerante custa 25 centavos e ela também devolve troco Construa o diagrama de estados da MEF e implemente o circuito que controla esta máquina de refris tendo como entrada os sinais C D V indicando a inserção dos tipos de moeda e tendo como sinais de saída SOLT A que faz a máquina soltar o refrigerante para o cliente DEV OLV E10 DEV OLV E15 e DEV OLV E5 que ativam a devolução de troco quando houver UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS QUESTÃO 26 Valor da Questão Faça o diagrama de estados de uma MEF e construa o circuito que possui uma entrada A e duas saídas X e Y A saída X deve assumir o valor 1 um caso A tiver sido 1 pelo menos 3 ciclos do relógio não necessariamente consecutivos A saída Y deve ser 1 se A tiver sido 1 um por pelo menos 2 ciclos consecutivos do relógio QUESTÃO 27 Valor da Questão Considere uma máquina de vender refrigerantes que aceita moedas de 5 10 25 50 centavos apenas Cada refrigerante custa 50 centavos e ela também devolve troco Construa o diagrama de estados da MEF e implemente o circuito que controla esta máquina de refris tendo como entrada os sinais C D V Z indicando a inserção dos tipos de moeda e tendo como sinais de saída SOLT A que faz a máquina soltar o refrigerante para o cliente DEV OLV E40 DEV OLV E35 DEV OLV E30 DEV OLV E25 DEV OLV E10 e DEV OLV E5 que ativam a devolução de troco quando houver QUESTÃO 28 Valor da Questão Faça o diagrama de estados de uma MEF e o circuito que possui uma entrada A e duas saídas X e Y A saída X deve assumir o valor 1 um caso A tiver sido 1 pelo menos 4 ciclos do relógio não necessariamente consecutivos A saída Y deve ser 1 se A tiver sido 1 um por pelo menos 3 ciclos consecutivos do relógio QUESTÃO 29 Valor da Questão Usando a tabela de páginas abaixo considerando uma cache de 8 linhas Os dados são transferidodos entre memória cache e memoria RAM em blocos de 4 palavras de 16 bits Além disso há uma TLB de 4 linhas contendo informação da pagina virtual e da pagina fisica Considere endereçamento por byte Pedese a Qual o tamanho da cache para o endereçamento direto e endereçamento Associativo por conjunto de 2 Via b Complete as tabelas abaixo com MISS ou HIT para os respectivos endereços virtuais Endereço Virtual Cache TLB Memória Virtual 0000 0000 1100 1000 0010 1111 0100 0100 1110 0001 1011 0100 0010 1101 1111 1000 0000 0001 0011 1000 Conteúdo da cache após o último acesso Considere que não há nenhum dado na cache incialmente Bit Validade Tag Dado 000 001 010 011 100 101 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS 110 111 TLB Endereço Virtual Endereço Físico QUESTÃO 30 Valor da Questão Usando a tabela de páginas abaixo considerando uma cache de 8 linhas Os dados são transferidodos entre memória cache e memoria RAM em blocos de 2 palavras de 16 bits Além disso há uma TLB de 3 linhas contendo informação da pagina virtual e da pagina fisica Considere endereçamento por byte Pedese c Qual o tamanho da cache para o endereçamento direto e endereçamento Associativo por conjunto de 2 Via d Complete as tabelas abaixo com MISS ou HIT para os respectivos endereços virtuais Endereço Virtual Cache TLB Memória Virtual 0000 0000 1100 1000 0010 1111 0100 0100 1110 0001 1011 0100 0010 1101 1111 1000 0000 0001 0011 1000 Conteúdo da cache após o último acesso Considere que não há nenhum dado na cache incialmente Bit Validade Tag Dado 000 001 010 011 100 101 110 111 TLB Endereço Virtual Endereço Físico UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS QUESTÃO 31 Usando a tabela de páginas abaixo considerando uma cache de 4 linhas Os dados são transferidodos entre memória cache e memoria RAM em blocos de 2 palavras de 16 bits Além disso há uma TLB de 4 linhas contendo informação da pagina virtual e da pagina fisica Considere endereçamento por byte Pedese e Qual o tamanho da cache para o endereçamento direto e endereçamento Associativo por conjunto de 4 Vias f Complete as tabelas abaixo com MISS ou HIT para os respectivos endereços virtuais Endereço Virtual Cache TLB Memória Virtual 0000 0000 1100 1000 0010 1111 0100 0100 1110 0001 1011 0100 0010 1101 1111 1000 0000 0001 0011 1000 1110 0001 1011 0110 Conteúdo da cache após o último acesso Considere que não há nenhum dado na cache incialmente Bit Validade Tag Dado 000 001 010 011 100 101 110 111 TLB Endereço Virtual Endereço Físico QUESTÃO 32 Usando a tabela de páginas abaixo considerando uma cache de 4 linhas Os dados são transferidodos entre memória cache e memoria RAM em blocos de 4 palavras de 16 bits Além disso há uma TLB de 4 linhas contendo informação da pagina virtual e da pagina fisica Considere endereçamento por byte Pedese UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO SEGUNDO SEMESTRE LETIVO DE 2025 LISTA DE EXERCÌCIOS g Qual o tamanho da cache para o endereçamento direto e endereçamento Associativo por conjunto de 4 Vias h Complete as tabelas abaixo com MISS ou HIT para os respectivos endereços virtuais Endereço Virtual Cache TLB Memória Virtual 0000 0000 1100 1000 0010 1111 0100 0100 1110 0001 1011 0100 0010 1101 1111 1000 0000 0001 0011 1000 1110 0001 1011 0110 Conteúdo da cache após o último acesso Considere que não há nenhum dado na cache incialmente Bit Validade Tag Dado 000 001 010 011 100 101 110 111 TLB Endereço Virtual Endereço Físico