Exercícios: A arquitetura do computador

Associe cada componente do computador à tarefa que realiza: (a) CPU, (b) memória RAM, (c) disco rígido ou SSD, (d) placa-mãe. Tarefas: 1. guarda os arquivos a longo prazo, mesmo que o computador seja desligado; 2. executa as instruções dos programas, é o «cérebro» do equipamento; 3. liga entre si todos os demais componentes; 4. guarda temporariamente os dados com que se está trabalhando a cada momento.

Explique com suas palavras a diferença entre a memória RAM e o armazenamento (disco rígido ou SSD). Ajude-se com uma comparação do dia a dia, por exemplo com móveis de uma cozinha ou de um escritório.

O esquema mostra os blocos principais de um computador, mas um dos componentes ligados à CPU está coberto por um ponto de interrogação, como mostra a figura.

O componente oculto guarda temporariamente os dados com que a CPU trabalha a cada momento e é apagado ao desligar o computador. Que componente é? Explique o que aconteceria se o computador não o tivesse.

Verdadeiro ou falso? Justifique cada resposta com uma frase: (a) a memória RAM guarda as suas fotos mesmo que você desligue o computador; (b) a CPU executa as instruções dos programas; (c) a placa-mãe liga entre si todos os componentes; (d) o disco rígido perde todo o seu conteúdo sempre que o equipamento é desligado.

Em qual componente você pensaria primeiro em cada caso? Fundamente as suas respostas: (a) quer guardar muito mais filmes no computador; (b) quer que o computador calcule e «pense» mais depressa; (c) quer trabalhar com muitos programas abertos ao mesmo tempo sem que fique lento.

Feche o documento sem salvar e desligue o computador: o texto que você tinha escrito desaparece. Explique o que a memória RAM tem a ver com essa perda e o que faz exatamente o botão «salvar» para evitá-la.

Quando você joga com um controle, a ordem do botão chega a um componente que calcula o que deve acontecer no jogo e envia o resultado para o monitor. Que componente é esse? Explique o que você notaria no jogo se esse componente fosse muito lento.

Procure as especificações de um computador real (o da sua casa, o da sala de aula ou um de uma loja online) e anote a CPU, a memória RAM e o armazenamento dele. Explique com suas palavras o que significa cada um dos três dados.

O computador de uma sala de aula fica muito lento quando se abrem muitas abas do navegador ao mesmo tempo, embora a CPU seja potente e o disco tenha espaço livre. Que componente você considera que está atingindo o limite? Explique por quê e qual melhoria no equipamento resolveria a situação.

Em uma loja compara-se dois computadores: o equipamento A tem uma CPU de $3,2\ \text{GHz}$, $8\ \text{GB}$ de memória RAM e um SSD de $256\ \text{GB}$; o equipamento B tem uma CPU de $2,8\ \text{GHz}$, $16\ \text{GB}$ de RAM e um disco rígido de $1\ \text{TB}$. Explique o que significa cada dado e justifique qual equipamento é mais conveniente para uma aluna que edita vídeo com vários programas abertos ao mesmo tempo.

Ao clicar duas vezes em um documento, os dados viajam entre os componentes do computador. Ordene estes passos e explique que papel desempenha a memória RAM no processo: (a) a CPU processa os dados do documento, (b) o documento é copiado do armazenamento para a memória RAM, (c) clica duas vezes no ícone do arquivo, (d) o documento é apresentado na tela.

Ao abrir um jogo, os dados viajam entre quatro peças do computador. A figura mostra essas peças unidas por setas, mas a ordem indicada pelos números dos cartões está incorreta, como mostra o esquema.

Escreva a ordem correta do percurso dos dados, de 1 a 4, e explique o que acontece em cada uma das quatro etapas.

Um computador demora três minutos para ligar porque o seu disco rígido é dos antigos, com peças móveis (HDD). Explique por que motivo substituí-lo por um SSD acelera a inicialização e a abertura de programas, mesmo que a CPU e a memória RAM continuem exatamente as mesmas.

Um computador tem $16\ \text{GB}$ de memória RAM. Entre o sistema operacional ($4\ \text{GB}$), o navegador ($3\ \text{GB}$) e um jogo ($6\ \text{GB}$), calcule quanta RAM fica livre com a subtração $16 - (4 + 3 + 6)$ e explique o que pode acontecer se você abrir depois um programa que precisa de $5\ \text{GB}$.

O celular avisa «armazenamento quase cheio» e, no entanto, tem $8\ \text{GB}$ de memória RAM livres. Explique por que razão apagar aplicativos e vídeos libera armazenamento, mas não RAM, e justifique que tipo de memória é preenchida pelas fotografias e pelos vídeos.

Um computador antigo tem $4\ \text{GB}$ de RAM e um disco rígido HDD, e só há dinheiro para uma melhoria: expandir para $16\ \text{GB}$ de RAM ou trocar por um SSD. Justifique qual você escolheria para que o equipamento «fique mais rápido» no uso diário (inicializar, abrir programas, alternar entre janelas) e explique o que melhoraria e o que não melhoraria com cada opção.

Imagine que você trabalha no serviço técnico da escola e recebe três computadores com problemas de desempenho:

• Computador A: Demora quase dez minutos para ligar e abrir qualquer programa, mas assim que o aplicativo está aberto funciona com total fluidez.

• Computador B: Com várias abas do navegador abertas junto com um processador de texto e música de fundo, o computador trava periodicamente e funciona aos solavancos ao mudar de janela.

• Computador C: Durante a exportação final de um projeto de vídeo em alta definição, o processo é interrompido de repente, indicando que não é possível salvar o arquivo resultante.

Para cada caso, diagnostique de forma fundamentada qual componente de hardware (armazenamento secundário, memória RAM ou processador/placa de vídeo) está provocando o gargalo e proponha uma melhoria técnica adequada.

Um celular novo dispõe de $128\ \text{GB}$ de armazenamento interno total, mas o sistema operacional e os aplicativos básicos já ocupam $28\ \text{GB}$. Você quer aproveitar o espaço livre restante exclusivamente para guardar fotos de alta qualidade, que ocupam uma média de $4\ \text{MB}$ cada uma.

1. a) Sabendo que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcule quantas fotos completas você poderá armazenar no máximo, teoricamente, no espaço livre disponível. Mostre todas as operações com as suas unidades.
2. b) O seu colega afirma que, enquanto você não instalar mais aplicativos, poderá guardar exatamente essa quantidade calculada. Conteste tecnicamente a afirmação dele, explicando pelo menos dois motivos reais pelos quais a capacidade utilizável para fotos será menor.

A sala de informática precisa de um computador novo para programar, editar vídeo e usar jogos educativos. Distribua a importância que você daria a cada componente (CPU, memória RAM, placa de vídeo e armazenamento), justifique as suas decisões e indique em que componente você economizaria se o orçamento fosse limitado.

O servidor de uma loja online atende milhares de pessoas ao mesmo tempo, todas pedindo páginas e fazendo pedidos de compra. Compare esse servidor com o computador da sua casa: justifique quais componentes precisarão ser reforçados (CPU, memória RAM, armazenamento, conexão de rede) e por que razão um computador de mesa «muito potente» não seria suficiente.

O departamento de Tecnologia quer gravar um documentário escolar com uma câmera que registra vídeo em qualidade 4K, gerando aproximadamente $375\ \text{MB}$ de dados por cada minuto de gravação. Para isso, você dispõe de um cartão de memória de $256\ \text{GB}$ vazio.

1. a) Sabendo que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcule quantas horas e minutos de gravação contínua cabem teoricamente nesse cartão (mostre o desenvolvimento do cálculo com a vírgula decimal).
2. b) Se a gravação completa precisar registrar $12$ horas de filmagens no total, de quantos cartões de $256\ \text{GB}$ vocês precisarão no mínimo? Justifique a sua resposta levando em conta imprevistos e o espaço que a formatação dos cartões requer.

No folheto publicitário de uma loja você lê o seguinte anúncio sobre um celular:

«Desempenho insuperável! Conta com $12\ \text{GB}$ de memória, o dobro do seu telefone atual: será duas vezes mais rápido e você poderá guardar o dobro de fotos e jogos».

1. a) Analise criticamente o anúncio e explique de forma fundamentada os dois erros técnicos fundamentais que o anúncio comete ao usar a palavra «memória» e ao relacioná-la com a «velocidade».
2. b) Redija uma versão corrigida e tecnicamente honesta do anúncio que mantenha um tom atraente para o comprador sem recorrer a enganos.

O clube de robótica monta um computador com um orçamento de $\text{R\$}\ 600$ e esta lista de peças: CPU por $\text{R\$}\ 210$, memória RAM por $\text{R\$}\ 80$, SSD por $\text{R\$}\ 110$, placa de vídeo por $\text{R\$}\ 150$ e placa-mãe com fonte e gabinete por $\text{R\$}\ 120$. Some o total e verifique se cabe no orçamento; caso não caiba, decida que alteração faria (que peça reduziria ou aumentaria) e defenda a sua decisão de acordo com a utilização do clube.