Ejercicios: La arquitectura del ordenador

Relaciona cada componente de la computadora con la tarea que realiza: (a) CPU, (b) memoria RAM, (c) disco duro o SSD, (d) tarjeta madre. Tareas: 1. guarda los archivos a largo plazo, aunque la computadora 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 una computadora, 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 la computadora. ¿Qué componente es? Explica qué pasaría si la computadora no lo tuviera.

¿Verdadero o falso? Justifica cada respuesta con una frase: (a) la memoria RAM guarda tus fotos aunque apagues la computadora; (b) la CPU ejecuta las instrucciones de los programas; (c) la tarjeta madre 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 la computadora; (b) quieres que la computadora calcule y «piense» más rápido; (c) quieres trabajar con muchos programas abiertos a la vez sin que se ponga lenta.

Cierras el documento sin guardar y apagas la computadora: 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 mando, la orden del botón llega a un componente que calcula qué debe pasar en el juego y envía el resultado al monitor. ¿Qué componente es ese? Explica qué notarías en el juego si ese componente fuera muy lento.

Busca las especificaciones de una computadora real (la de tu casa, la de tu salón de clases o una 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.

La computadora de un salón de clases va muy lenta 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 computadoras: el equipo A tiene una CPU de $3.2\ \text{GHz}$, $8\ \text{GB}$ de memoria RAM y un SSD de $256\ \text{GB}$; el equipo B tiene 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 de la computadora. 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 de la computadora. 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.

Una computadora 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.

Una computadora 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.

Una computadora vieja tiene $4\ \text{GB}$ de RAM y un disco duro HDD, y solo hay dinero para una mejora: ampliar a $16\ \text{GB}$ de RAM o cambiar a un SSD. Justifica 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.

Analiza estos tres casos e indica qué componente limita el rendimiento en cada uno, razonando la respuesta: (a) un juego se traba aunque el disco tiene espacio de sobra y la CPU es muy potente, pero el equipo solo tiene $4\ \text{GB}$ de RAM; (b) la computadora tarda cinco minutos en arrancar y en abrir cualquier programa, pero una vez abiertos funcionan bien; (c) al editar un video muy largo aparece el aviso «espacio de almacenamiento insuficiente».

Una cámara toma fotos que ocupan $4\ \text{MB}$ cada una. El celular donde se guardan tiene $128\ \text{GB}$ de almacenamiento libre. Sabiendo que $1\ \text{GB}$ equivale a $1\,000\ \text{MB}$, calcula cuántas fotos caben como máximo y expresa el resultado con una división con unidades: $\frac{128\,000\ \text{MB}}{4\ \text{MB}}$. Después explica por qué en la práctica caben menos de las calculadas.

El aula de tecnología necesita una computadora nueva 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 servidor de una tienda en línea atiende a miles de personas a la vez, todas pidiendo páginas y haciendo pedidos. Compara ese servidor con la computadora de tu casa: razona qué componentes habrá que reforzar (CPU, memoria RAM, almacenamiento, conexión a la red) y por qué una «computadora muy potente» de escritorio no bastaría.

Un minuto de video en calidad 4K ocupa unos $375\ \text{MB}$. Sabiendo que $1\ \text{GB}$ equivale a $1\,000\ \text{MB}$, calcula con la división $\frac{256\,000\ \text{MB}}{375\ \text{MB}}$ cuántos minutos de video caben en un disco de $256\ \text{GB}$ vacío, convierte el resultado a horas dividiendo entre $60$ (usa el punto decimal) y explica por qué una cámara real no podría grabar exactamente ese tiempo.

Un anuncio dice: «Este celular tiene $12\ \text{GB}$ de memoria, el doble que el tuyo: irá el doble de rápido». Analiza los dos trucos del anuncio (confundir memoria RAM con almacenamiento y suponer que la velocidad solo depende de la RAM) y redacta una versión honesta del anuncio en una frase.

Dos estudiantes comparan dos ordenadores que cuestan lo mismo para el taller de Tecnología:

• Ordenador A: Procesador antiguo de $1$ núcleo trabajando a $3.8\ \text{GHz}$.

• Ordenador B: Procesador moderno de $4$ núcleos trabajando a $2.4\ \text{GHz}$.

Uno de ellos defiende: «El ordenador A es claramente superior y más rápido porque $3.8\ \text{GHz}$ son muchos más ciclos de reloj por segundo que $2.4\ \text{GHz}$».

1. a) Explica qué mide exactamente la frecuencia en gigahercios ($\text{GHz}$) y qué ocurre en el procesador durante cada ciclo.
2. b) Rebate técnicamente la afirmación de tu compañero: justifica por qué el procesador del ordenador B puede ofrecer un rendimiento general muy superior al del A en situaciones reales de trabajo.

El club de robótica arma una computadora con un presupuesto de $\$12\,000$ y esta lista de piezas: CPU por $\$4\,200$, memoria RAM por $\$1\,600$, SSD por $\$2\,200$, tarjeta gráfica por $\$3\,000$ y tarjeta madre con fuente y gabinete por $\$2\,400$. Suma el total y comprueba si entra en el presupuesto; si no entra, decide qué cambio harías (qué pieza rebajarías o subirías) y defiende tu decisión según el uso del club.