Responda às seguintes perguntas sobre o nível lógico digital
Descreva, em linhas gerais, o que é e como funciona um FPGA.

Passo 1

Beleza, cara! O enunciado tá pedindo pra descrever, em linhas gerais, o que é e como funciona um FPGA. Isso cai dentro de “nível lógico digital” e “dispositivos lógicos programáveis”. Para resolver, a gente precisa entender conceitos básicos de portas lógicas, como LUTs (Look-Up Tables), blocos de lógica reconfiguráveis, roteamento interno e bitstream de configuração.

Passo 2

O que é um FPGA?
FPGA significa “Field-Programmable Gate Array” (Matriz de Portas Programáveis em Campo). Imagina um monte de blocos de lógica genéricos (os CLBs – Configurable Logic Blocks), conectados por uma teia de fios internos que você pode “soldar” virtualmente como quiser. Ao invés de comprar um chip com função fixa, você compra esse chip genérico e, via software, programa a interligação e a função de cada bloco.
Teoria aplicada:
  1. LUT (Look-Up Table): é uma pequena memória que implementa qualquer função lógica de até N entradas. Por exemplo, uma LUT de 4 entradas consegue representar qualquer função booleana de 4 variáveis, armazenando 2⁴ = 16 bits que definem a saída para cada combinação de entradas.
  2. CLB (Configurable Logic Block): além da LUT, costuma ter flip-flops para criar registradores, contadores, etc.
  3. Matriz de interconexão: rede de wires e switches que conecta LUTs, I/Os e blocos de DSP/BRAM.

Passo 3

Como funciona na prática?
  1. Projeto lógico: você escreve seu circuito em HDL (VHDL ou Verilog).
  2. Síntese: o software converte seu HDL em uma rede de LUTs, flip-flops e fios internos.
  3. Place & Route: o programa define exatamente em quais CLBs cada pedaço do seu circuito vai ficar e como os fios vão ligar tudo.
  4. Geração do bitstream: um arquivo binário que “contém” todas as configurações de todas as LUTs e switches de roteamento.
  5. Carregamento no FPGA: ao ligar, o FPGA lê esse bitstream e programa suas memórias internas (SRAM, Flash, etc.), definindo o comportamento de cada bloco e fio. Pronto, seu circuito passa a existir fisicamente ali dentro, rodando em paralelo e em alta velocidade.

Resposta

Um FPGA é um chip de lógica programável em campo que, graças a LUTs, flip-flops e uma malha de interconexão configurável via bitstream, permite implementar qualquer circuito digital desenhado em HDL, alterável sem mudar hardware.

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