M05 — Organización de computadoras

Por qué existe

Entender qué hace el hardware evita magia negra con rendimiento, memoria y sistemas operativos.

En resumen: entiendes qué pasa cuando corres node: CPU, RAM, disco. Dejas de tratar la máquina como magia.

Objetivos de aprendizaje

Al terminar debes poder:

1. Explicar el modelo von Neumann y el flujo CPU–memoria–E/S a alto nivel.
2. Describir jerarquía de memoria, caché y la diferencia RAM vs almacenamiento.
3. Representar datos (binario, enteros, punto flotante) y reconocer overflow y pérdida de precisión.
4. Relacionar el modelo con un programa real (node, syscalls, I/O) y medir comportamiento básico.

Cómo estudiar esta materia (lecciones)

M05 sigue el formato de lecciones cortas y completas (como M01): marcas una a una cuando cumples “Hecho cuando”.

1. Abre las lecciones en orden (L01 → L12).
2. Cada lección trae objetivo, pasos, lectura de libro y criterio “Hecho cuando”.
3. Marca la lección en la UI (interfaz de usuario) solo si cumple ese criterio.
4. Las prácticas / proyecto siguen exigiendo evidencia en projects/m05-como-corre/.
5. Dibuja más de lo que subrayas. Cada concepto → “¿dónde lo veo cuando corro node cli.js?”.
6. Método general: Cómo estudiar.

Semana tipo (20 h)

Bloque	Horas	Qué haces
Arquitectura / memoria	6–8	L01–L08, Stallings, diagramas
Representación + medición	6–8	L09–L11, código y benchmarks
Proyecto documental	4–6	projects/m05-como-corre/ (L12)
Retro	1	RAM vs disco en tus palabras

Si un día solo tienes 2 h: una lección práctica (pasos + evidencia). No saltes la fila de lectura de esa lección.

Lecciones

Semana 1 — Arquitectura y ciclo de instrucción (~20 h)

ID	Lección	~h
L01	Modelo von Neumann e introducción	5
L02	CPU, registros y ciclo de instrucción	5
L03	Buses, E/S y periféricos	5
L04	Diagrama CPU–RAM–I/O (P1)	5

Semana 2 — Memoria jerárquica y almacenamiento (~20 h)

ID	Lección	~h
L05	Memoria principal y direccionamiento	5
L06	Jerarquía de memoria y caché	5
L07	Disco vs RAM y persistencia	5
L08	Medición: free, df y observación del SO	5

Semana 3 — Representación de datos y proyecto (~20 h)

ID	Lección	~h
L09	Binario, hex y conversiones	5
L10	Enteros, complemento a dos y overflow	5
L11	Punto flotante y precisión (P2–P3)	5
L12	Documental “cómo corre node” y cierre	5

Empieza por L01 hoy.

Lecturas (mapa rápido)

Canon: Organización y arquitectura de computadoras — William Stallings (ed. ES). Alternativa: Tanenbaum Estructura y organización… (mismos temas). Catálogo: bibliografía.

Semana	Lecciones	Capítulos / foco (Stallings, por título)
1	L01–L04	Intro + estructura/función del computador + ciclo de instrucción + buses/E/S
2	L05–L08	Memoria: jerarquía, caché, interna y externa/disco + medición en terminal
3	L09–L12	Representación de datos + aritmética / overflow + proyecto “cómo corre node”

Regla: un diagrama actualizado por semana en projects/m05-como-corre/.

Ejemplo — overflow de enteros (intuición)

// En JS los Number son flotantes; igual sirve para pensar límites
const casi = Number.MAX_SAFE_INTEGER;
console.log(casi + 1 === casi + 2); // true → perdiste precisión

Reflexión: la representación finita siempre tiene límites.

Prácticas

1. P1: Diagrama + explicación de 1 página (L04).
2. P2: Conversiones y overflow; ejemplos en código (L09–L11).
3. P3: Benchmark ingenuo: loop vs I/O de archivo; escribe por qué difieren (L11).

Proyecto útil

Documento en projects/m05-como-corre/: desde que escribes node cli.js hasta que ves output — procesos, memoria, syscalls a nivel conceptual (L12).

Errores comunes

• Decir “la nube es magia” sin ubicar CPU/RAM/disco.
• Confundir almacenamiento (SSD) con memoria principal (RAM).
• Medir rendimiento una sola vez sin repetir.
• Marcar lecciones sin cumplir “Hecho cuando”.

Evidencia de hecho

Marca la práctica en la UI solo si existe esto (o equivalente claro):

• P1 — Diagrama: 1 página CPU–RAM–I/O en Markdown/imagen.
• P2 — Binario: Ejercicios de overflow/conversión en código + notas.
• P3 — Benchmark: Loop vs I/O medido ≥3 veces; explicación.
• Proyecto — Cómo corre: README desde node cli.js hasta el output.

Criterios de dominio

• Explicas RAM vs disco a un principiante.
• Sabes por qué “más hilos” no siempre = más rápido.
• Ubicas representación finita detrás de bugs de precisión numérica.