Ejercicios: La arquitectura del ordenador

Relaciona cada componente del computador con la tarea que realiza: (a) CPU, (b) memoria RAM, (c) disco duro o SSD, (d) placa base. Tareas: 1. guarda los archivos a largo plazo, aunque el computador se apague; 2. ejecuta las instrucciones de los programas, es el «cerebro» del equipo; 3. conecta entre sí todos los demás componentes; 4. guarda de forma temporal los datos con los que se está trabajando en cada momento.

Explica con tus palabras la diferencia entre la memoria RAM y el almacenamiento (disco duro o SSD). Ayúdate de un símil de la vida diaria, por ejemplo con muebles de una cocina o de un estudio.

El esquema muestra los bloques principales de un computador, pero uno de los componentes conectados a la CPU está tapado con un signo de interrogación, como se muestra en la figura.

El componente oculto guarda temporalmente los datos con los que la CPU trabaja en cada momento y se borra al apagar el computador. ¿Qué componente es? Explica qué pasaría si el computador no lo tuviera.

¿Verdadero o falso? Justifica cada respuesta con una frase: (a) la memoria RAM guarda tus fotos aunque apagues el computador; (b) la CPU ejecuta las instrucciones de los programas; (c) la placa base conecta entre sí todos los componentes; (d) el disco duro pierde todo su contenido cada vez que se apaga el equipo.

¿En qué componente pensarías primero en cada caso? Razona tus respuestas: (a) quieres guardar muchas más películas en el computador; (b) quieres que el computador calcule y «piense» más rápido; (c) quieres trabajar con muchos programas abiertos a la vez sin que se ponga lento.

Cierras el documento sin guardar y apagas el computador: el texto que habías escrito desaparece. Explica qué tiene que ver la memoria RAM con esa pérdida y qué hace exactamente el botón «guardar» para evitarla.

Cuando juegas con un control, la orden del botón llega a un componente que calcula qué debe pasar en el juego y envía el resultado a la pantalla. ¿Qué componente es ese? Explica qué notarías en el juego si ese componente fuera muy lento.

Busca las especificaciones de un computador real (el de tu casa, el del salón de clase o uno de una tienda en línea) y anota su CPU, su memoria RAM y su almacenamiento. Explica con tus palabras qué significa cada uno de los tres datos.

El computador de un salón de clase va muy lento cuando se abren muchas pestañas del navegador a la vez, aunque su CPU es potente y el disco tiene espacio libre. ¿Qué componente crees que está llegando a su límite? Explica por qué y qué mejora del equipo lo solucionaría.

En una tienda comparas dos computadores: el equipo A lleva una CPU de $3,2\ \text{GHz}$, $8\ \text{GB}$ de memoria RAM y un SSD de $256\ \text{GB}$; el equipo B lleva una CPU de $2,8\ \text{GHz}$, $16\ \text{GB}$ de RAM y un disco duro de $1\ \text{TB}$. Explica qué significa cada dato y razona qué equipo conviene más a una alumna que edita video con varios programas abiertos a la vez.

Cuando haces doble clic en un documento, los datos viajan entre los componentes del computador. Ordena estos pasos y explica qué papel juega la memoria RAM en el proceso: (a) la CPU procesa los datos del documento, (b) el documento se copia del almacenamiento a la memoria RAM, (c) haces doble clic en el icono del archivo, (d) el documento se muestra en la pantalla.

Al abrir un juego, los datos viajan entre cuatro piezas del computador. La figura muestra esas piezas unidas por flechas, pero el orden que marcan los números de las tarjetas es incorrecto, como se muestra en el esquema.

Escribe el orden correcto del viaje de los datos, del 1 al 4, y explica qué ocurre en cada una de las cuatro etapas.

Un computador tarda tres minutos en encenderse porque su disco duro es de los antiguos, con piezas móviles (HDD). Explica por qué cambiarlo por un SSD acelera el arranque y la apertura de programas aunque la CPU y la memoria RAM sigan siendo exactamente las mismas.

Un computador tiene $16\ \text{GB}$ de memoria RAM. Entre el sistema operativo ($4\ \text{GB}$), el navegador ($3\ \text{GB}$) y un juego ($6\ \text{GB}$), calcula cuánta RAM queda libre con la resta $16 - (4 + 3 + 6)$ y explica qué puede pasar si después abres un programa que necesita $5\ \text{GB}$.

El celular avisa «almacenamiento casi lleno» y, sin embargo, tiene $8\ \text{GB}$ de memoria RAM libres. Explica por qué borrar aplicaciones y videos libera almacenamiento pero no RAM, y razona qué tipo de memoria llenan las fotos y los videos.

Un computador viejo tiene $4\ \text{GB}$ de RAM y un disco duro HDD, y solo hay plata para una mejora: ampliar a $16\ \text{GB}$ de RAM o cambiar a un SSD. Razona cuál elegirías para que el equipo «vaya más rápido» en el uso diario (arrancar, abrir programas, cambiar entre ventanas) y explica qué mejoraría y qué no cada opción.

Imagina que trabajas en el servicio técnico del colegio y recibes tres computadores con problemas de rendimiento:

• Equipo A: Tarda casi diez minutos en encenderse y en abrir cualquier programa, pero una vez que la aplicación está abierta funciona con total fluidez.

• Equipo B: Al tener abiertas varias pestañas del navegador junto con un procesador de textos y música de fondo, el equipo se congela periódicamente y va a saltos al cambiar de ventana.

• Equipo C: Durante la exportación final de un proyecto de video en alta definición, el proceso se interrumpe de repente indicando que no es posible guardar el archivo resultante.

Para cada caso, diagnostica de forma razonada qué componente de hardware (almacenamiento secundario, memoria RAM o procesador/gráfica) está provocando el cuello de botella y propón una mejora técnica adecuada.

Un celular nuevo dispone de $128\ \text{GB}$ de almacenamiento interno total, pero el sistema operativo y las aplicaciones básicas ocupan ya $28\ \text{GB}$. Quieres aprovechar el espacio libre restante exclusivamente para guardar fotos de alta calidad, que ocupan en promedio $4\ \text{MB}$ cada una.

1. a) Sabiendo que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcula cuántas fotos completas podrás almacenar como máximo teórico en el espacio libre disponible. Muestra todas las operaciones con sus unidades.
2. b) Tu compañero afirma que mientras no instales más aplicaciones podrás guardar exactamente esa cantidad calculada. Rebate técnicamente su afirmación explicando al menos dos motivos reales por los que la capacidad utilizable para fotos será inferior.

El aula de tecnología necesita un computador nuevo que sirva para programar, editar video y usar juegos educativos. Reparte la importancia que darías a cada componente (CPU, memoria RAM, tarjeta gráfica y almacenamiento), justifica tus decisiones y señala en qué componente ahorrarías si el presupuesto fuera justo.

El área de Tecnología quiere grabar un documental escolar con una cámara que registra video en calidad 4K, generando aproximadamente $375\ \text{MB}$ de datos por cada minuto de grabación. Para ello cuentan con una tarjeta de memoria de $256\ \text{GB}$ vacía.

1. a) Sabiendo que $1\ \text{GB} = 1\,000\ \text{MB}$, calcula cuántas horas y minutos de grabación continua caben teóricamente en esa tarjeta (muestra el desarrollo del cálculo con la coma decimal).
2. b) Si el rodaje completo requiere registrar $12$ horas de tomas en total, ¿cuántas tarjetas de $256\ \text{GB}$ necesitarán como mínimo? Justifica tu respuesta teniendo en cuenta imprevistos y el espacio que requiere el formateo de las tarjetas.

En el folleto publicitario de una tienda lees el siguiente aviso sobre un celular:

«¡Rendimiento insuperable! Cuenta con $12\ \text{GB}$ de memoria, el doble que tu teléfono actual: irá el doble de rápido y podrás guardar el doble de fotos y juegos».

1. a) Analiza críticamente el aviso y explica razonadamente los dos errores técnicos fundamentales que comete el anuncio al utilizar la palabra «memoria» y al relacionarla con la «velocidad».
2. b) Redacta una versión corregida y técnicamente honesta del anuncio que mantenga un tono atractivo para el comprador sin incurrir en engaños.

El club de robótica arma un computador con un presupuesto de $\$2\,400\,000$ y esta lista de piezas: CPU por $\$840\,000$, memoria RAM por $\$320\,000$, SSD por $\$440\,000$, tarjeta gráfica por $\$600\,000$ y placa base con fuente y caja por $\$480\,000$. Suma el total y comprueba si cabe en el presupuesto; si no cabe, decide qué cambio harías (qué pieza rebajarías o subirías) y defiende tu decisión según el uso del club.