Exercicis: L'arquitectura de l'ordinador

Relaciona cada component de l'ordinador amb la tasca que fa: (a) CPU, (b) memòria RAM, (c) disc dur o SSD, (d) placa base. Tasques: 1. guarda els fitxers a llarg termini, encara que l'ordinador s'apagui; 2. executa les instruccions dels programes, és el «cervell» de l'equip; 3. connecta entre si tots els altres components; 4. guarda de manera temporal les dades amb les quals s'està treballant a cada moment.

Explica amb les teves paraules la diferència entre la memòria RAM i l'emmagatzematge (disc dur o SSD). Ajuda't d'un símil de la vida diària, per exemple amb mobles d'una cuina o d'un estudi.

L'esquema mostra els blocs principals d'un ordinador, però un dels components connectats a la CPU està tapat amb un signe d'interrogació, com es mostra a la figura.

El component ocult guarda temporalment les dades amb les quals la CPU treballa a cada moment i s'esborra en apagar l'ordinador. Quin component és? Explica què passaria si l'ordinador no en tingués.

Veritable o fals? Justifica cada resposta amb una frase: (a) la memòria RAM guarda les teves fotos encara que apaguis l'ordinador; (b) la CPU executa les instruccions dels programes; (c) la placa base connecta entre si tots els components; (d) el disc dur perd tot el seu contingut cada vegada que s'apaga l'equip.

En quin component pensaries primer en cada cas? Raona les teves respostes: (a) vols guardar moltes més pel·lícules a l'ordinador; (b) vols que l'ordinador calculi i «pensi» més ràpid; (c) vols treballar amb molts programes oberts alhora sense que s'alenteixi.

Tanques el document sense desar i apagues l'ordinador: el text que havies escrit desapareix. Explica què té a veure la memòria RAM amb aquesta pèrdua i què fa exactament el botó «desa» per evitar-la.

Quan jugues amb un comandament, l'ordre del botó arriba a un component que calcula què ha de passar al joc i envia el resultat al monitor. Quin component és aquest? Explica què notaries al joc si aquest component fos molt lent.

Busca les especificacions d'un ordinador real (el de casa teva, el de l'aula o un d'una botiga en línia) i anota la seva CPU, la seva memòria RAM i el seu emmagatzematge. Explica amb les teves paraules què significa cadascuna de les tres dades.

L'ordinador d'una classe va molt lent quan s'obren moltes pestanyes del navegador alhora, tot i que la seva CPU és potent i el disc té espai lliure. Quin component creus que està arribant al seu límit? Explica per què i quina millora de l'equip ho solucionaria.

En una botiga compares dos ordinadors: l'equip A porta una CPU de $3,2\ \text{GHz}$, $8\ \text{GB}$ de memòria RAM i un SSD de $256\ \text{GB}$; l'equip B porta una CPU de $2,8\ \text{GHz}$, $16\ \text{GB}$ de RAM i un disc dur de $1\ \text{TB}$. Explica què significa cada dada i raona quin equip convé més a una alumna que edita vídeo amb diversos programes oberts alhora.

Quan fas doble clic en un document, les dades viatgen entre els components de l'ordinador. Ordena aquests passos i explica quin paper juga la memòria RAM en el procés: (a) la CPU processa les dades del document, (b) el document es copia de l'emmagatzematge a la memòria RAM, (c) fas doble clic a la icona del fitxer, (d) el document es mostra a la pantalla.

En obrir un joc, les dades viatgen entre quatre peces de l'ordinador. La figura mostra aquestes peces unides per fletxes, però l'ordre que marquen els números de les targetes és incorrecte, com es mostra a l'esquema.

Escriu l'ordre correcte del viatge de les dades, de l'1 al 4, i explica què passa en cadascuna de les quatre etapes.

Un ordinador triga tres minuts a engegar-se perquè el seu disc dur és dels antics, amb peces mòbils (HDD). Explica per què canviar-lo per un SSD accelera l'arrencada i l'obertura de programes encara que la CPU i la memòria RAM continuïn sent exactament les mateixes.

Un ordinador té $16\ \text{GB}$ de memòria RAM. Entre el sistema operatiu ($4\ \text{GB}$), el navegador ($3\ \text{GB}$) i un joc ($6\ \text{GB}$), calcula quanta RAM queda lliure amb la resta $16 - (4 + 3 + 6)$ i explica què pot passar si després obres un programa que necessita $5\ \text{GB}$.

El mòbil avisa «emmagatzematge gairebé ple» i, tanmateix, té $8\ \text{GB}$ de memòria RAM lliures. Explica per què esborrar aplicacions i vídeos allibera emmagatzematge però no RAM, i raona quin tipus de memòria omplen les fotos i els vídeos.

Un ordinador vell té $4\ \text{GB}$ de RAM i un disc dur HDD, i només hi ha diners per a una millora: ampliar a $16\ \text{GB}$ de RAM o canviar a un SSD. Raona quin triaries perquè l'equip «vagi més ràpid» en l'ús diari (engegar, obrir programes, canviar entre finestres) i explica què milloraria i què no cada opció.

Imagina que treballes al servei tècnic de l'institut i reps tres ordinadors amb problemes de rendiment:

• Equip A: Triga gairebé deu minuts a encendre's i a obrir qualsevol programa, però un cop l'aplicació està oberta funciona amb total fluïdesa.

• Equip B: En tenir obertes diverses pestanyes del navegador juntament amb un processador de textos i música de fons, l'equip es congela periòdicament i va a salts en canviar de finestra.

• Equip C: Durant l'exportació final d'un projecte de vídeo en alta definició, el procés s'interromp de sobte indicant que no és possible desar el fitxer resultant.

Per a cada cas, diagnostica de manera raonada quin component de maquinari (emmagatzematge secundari, memòria RAM o processador/gràfica) està provocant el coll d'ampolla i proposa una millora tècnica adequada.

Un telèfon mòbil nou disposa de $128\ \text{GB}$ d'emmagatzematge intern total, però el sistema operatiu i les aplicacions bàsiques n'ocupen ja $28\ \text{GB}$. Vols aprofitar l'espai lliure restant exclusivament per guardar fotos d'alta qualitat, que ocupen una mitjana de $4\ \text{MB}$ cadascuna.

1. a) Sabent que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcula quantes fotos completes podràs emmagatzemar com a màxim teòric a l'espai lliure disponible. Mostra totes les operacions amb les seves unitats.
2. b) El teu company afirma que mentre no instal·lis més aplicacions podràs guardar exactament aquesta quantitat calculada. Rebat tècnicament la seva afirmació explicant almenys dos motius reals pels quals la capacitat utilitzable per a fotos serà inferior.

L'aula de tecnologia necessita un ordinador nou que serveixi per programar, editar vídeo i fer servir jocs educatius. Reparteix la importància que donaries a cada component (CPU, memòria RAM, targeta gràfica i emmagatzematge), justifica les teves decisions i assenyala en quin component estalviaries si el pressupost fos just.

El servidor d'una botiga en línia atén milers de persones alhora, totes demanant pàgines i fent comandes. Compara aquest servidor amb l'ordinador de casa teva: raona quins components caldrà reforçar (CPU, memòria RAM, emmagatzematge, connexió a la xarxa) i per què un «ordinador molt potent» de sobretaula no n'hi hauria prou.

El departament de Tecnologia vol gravar un documental escolar amb una càmera que enregistra vídeo en qualitat 4K, generant aproximadament $375\ \text{MB}$ de dades per cada minut d'enregistrament. Per a això disposeu d'una targeta de memòria de $256\ \text{GB}$ buida.

1. a) Sabent que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcula quantes hores i minuts d'enregistrament continu caben teòricament en aquesta targeta (mostra el desenvolupament del càlcul amb la coma decimal).
2. b) Si el rodatge complet requereix enregistrar $12$ hores de preses en total, quantes targetes de $256\ \text{GB}$ necessitareu com a mínim? Justifica la teva resposta tenint en compte imprevistos i l'espai que requereix el formatat de les targetes.

En el fullet publicitari d'una botiga llegeixes el següent reclam sobre un mòbil:

«Rendiment insuperable! Té $12\ \text{GB}$ de memòria, el doble que el teu telèfon actual: anirà el doble de ràpid i podràs guardar el doble de fotos i jocs».

1. a) Analitza críticament el reclam i explica raonadament els dos errors tècnics fonamentals que comet l'anunci en utilitzar la paraula «memòria» i en relacionar-la amb la «velocitat».
2. b) Redacta una versió corregida i tècnicament honesta de l'anunci que mantingui un to atractiu per al comprador sense incórrer en enganys.

Dos estudiants comparen dos ordinadors que costen el mateix per al taller de Tecnologia:

• Ordinador A: Processador antic d'$1$ nucli treballant a $3,8\ \text{GHz}$.

• Ordinador B: Processador modern de $4$ nuclis treballant a $2,4\ \text{GHz}$.

Un d'ells defensa: «L'ordinador A és clarament superior i més ràpid perquè $3,8\ \text{GHz}$ són molts més cicles de rellotge per segon que $2,4\ \text{GHz}$».

1. a) Explica què mesura exactament la freqüència en gigahertzs ($\text{GHz}$) i què passa al processador durant cada cicle.
2. b) Rebat tècnicament l'afirmació del teu company: justifica per què el processador de l'ordinador B pot oferir un rendiment general molt superior al de l'A en situacions reals de treball.

El club de robòtica munta un ordinador amb un pressupost de $600\ \text{€}$ i aquesta llista de peces: CPU per $210\ \text{€}$, memòria RAM per $80\ \text{€}$, SSD per $110\ \text{€}$, targeta gràfica per $150\ \text{€}$ i placa base amb font i caixa per $120\ \text{€}$. Suma el total i comprova si entra en el pressupost; si no hi entra, decideix quin canvi faries (quina peça rebaixaries o apujaries) i defensa la teva decisió segons l'ús del club.