Sistemas Computacionais e Redes

Compreensão Duradoura (CSN-1): Sistemas computacionais e redes facilitam a transferência de dados.

Objetivo de Aprendizagem CSN-1.A: Explicar como dispositivos computacionais trabalham juntos em uma rede. [Habilidade 5.A]

• CSN-1.A.1 Um dispositivo computacional é um artefato físico que pode executar um programa. Alguns exemplos incluem computadores, tablets, servidores, roteadores e sensores inteligentes.
• CSN-1.A.2 Um sistema computacional é um grupo de dispositivos computacionais e programas trabalhando juntos para um propósito comum.
• CSN-1.A.3 Uma rede de computadores é um grupo de dispositivos computacionais interconectados capazes de enviar ou receber dados.
• CSN-1.A.4 Uma rede de computadores é um tipo de sistema computacional.
• CSN-1.A.5 Um caminho entre dois dispositivos computacionais em uma rede de computadores (um remetente e um destinatário) é uma sequência de dispositivos computacionais diretamente conectados que começa no remetente e termina no destinatário.
• CSN-1.A.6 Roteamento é o processo de encontrar um caminho do remetente ao destinatário.
• CSN-1.A.7 A largura de banda de uma rede de computadores é a quantidade máxima de dados que pode ser enviada em um período fixo de tempo.
• CSN-1.A.8 A largura de banda geralmente é medida em bits por segundo.

Objetivo de Aprendizagem CSN-1.B: Explicar como a Internet funciona. [Habilidade 5.A]

• CSN-1.B.1 A Internet é uma rede de computadores composta por redes interconectadas que usam protocolos de comunicação padronizados e abertos (não proprietários).
• CSN-1.B.2 O acesso à Internet depende da capacidade de conectar um dispositivo computacional a um dispositivo conectado à Internet.
• CSN-1.B.3 Um protocolo é um conjunto de regras acordado que especifica o comportamento de um sistema.
• CSN-1.B.4 Os protocolos usados na Internet são abertos, o que permite que os usuários conectem facilmente dispositivos computacionais adicionais à Internet.
• CSN-1.B.5 O roteamento na Internet geralmente é dinâmico; não é especificado com antecedência.
• CSN-1.B.6 A escalabilidade de um sistema é a capacidade do sistema de mudar de tamanho e escala para atender a novas demandas.
• CSN-1.B.7 A Internet foi projetada para ser escalável.

Objetivo de Aprendizagem CSN-1.C: Explicar como os dados são enviados pela Internet via pacotes. [Habilidade 5.A]

• CSN-1.C.1 As informações são passadas pela Internet como um fluxo de dados. Fluxos de dados contêm pedaços de dados, que são encapsulados em pacotes.
• CSN-1.C.2 Pacotes contêm um fragmento de dados e metadados usados para rotear o pacote entre a origem e o destino na Internet, bem como para o reensamblamento de dados.
• CSN-1.C.3 Os pacotes podem chegar ao destino em ordem, fora de ordem ou não chegar em absoluto.
• CSN-1.C.4 IP, TCP e UDP são protocolos comuns usados na Internet.

Objetivo de Aprendizagem CSN-1.D: Descreva as diferenças entre a Internet e a World Wide Web. [Habilidade 5.A]

• CSN-1.D.1 A World Wide Web é um sistema de páginas, programas e arquivos interligados.
• CSN-1.D.2 HTTP é um protocolo usado pela World Wide Web.
• CSN-1.D.3 A World Wide Web usa a Internet.

Compreensão Duradoura (CSN-1): Sistemas computacionais e redes facilitam a transferência de dados.

Objetivo de Aprendizagem CSN-1.E: Para sistemas com tolerância a falhas, como a Internet: a. Descreva os benefícios da tolerância a falhas. [Habilidade 1.D] b. Explique como um dado sistema é tolerante a falhas. [Habilidade 5.A] c. Identifique vulnerabilidades a falhas em um sistema. [Habilidade 1.D]

• CSN-1.E.1 A Internet foi projetada para ser tolerante a falhas, com abstrações para roteamento e transmissão de dados.
• CSN-1.E.2 Redundância é a inclusão de componentes extras que podem ser usados para mitigar falhas de um sistema se outros componentes falharem.
• CSN-1.E.3 Uma maneira de alcançar redundância de rede é ter mais de um caminho entre quaisquer dois dispositivos conectados.
• CSN-1.E.4 Se um dispositivo ou conexão específico na Internet falhar, os dados subsequentes serão enviados por uma rota diferente, se possível.
• CSN-1.E.5 Quando um sistema pode suportar falhas e ainda continuar funcionando, ele é chamado de tolerante a falhas. Isso é importante porque elementos de sistemas complexos falham em momentos inesperados, frequentemente em grupos, e a tolerância a falhas permite que os usuários continuem usando a rede.
• CSN-1.E.6 A redundância dentro de um sistema geralmente requer recursos adicionais, mas pode oferecer o benefício da tolerância a falhas.
• CSN-1.E.7 A redundância de opções de roteamento entre dois pontos aumenta a confiabilidade da Internet e ajuda ela a escalar para mais dispositivos e mais pessoas.

Compreensão Permanente (CSN-2): A computação paralela e distribuída utiliza múltiplos computadores para resolver problemas complexos mais rapidamente ou processar grandes conjuntos de dados.

Objetivo de Aprendizagem CSN-2.A: Para computação sequencial, paralela e distribuída: a. Compare soluções de problemas. [Habilidade 1.D] b. Determine a eficiência das soluções. [Habilidade 1.D]

• CSN-2.A.1 Computação sequencial é um modelo computacional no qual as operações são realizadas em ordem, uma de cada vez.
• CSN-2.A.2 Computação paralela é um modelo computacional onde o programa é dividido em várias operações menores de computação sequencial, algumas das quais são realizadas simultaneamente.
• CSN-2.A.3 Computação distribuída é um modelo computacional no qual vários dispositivos são usados para executar um programa.
• CSN-2.A.4 Comparar a eficiência das soluções pode ser feito comparando o tempo que elas levam para realizar a mesma tarefa.
• CSN-2.A.5 Uma solução sequencial leva tanto tempo quanto a soma de todas as suas etapas.
• CSN-2.A.6 Uma solução de computação paralela leva tanto tempo quanto suas tarefas sequenciais mais a mais longa de suas tarefas paralelas.
• CSN-2.A.7 O "ganho de velocidade" de uma solução paralela é medido pelo tempo que levou para completar a tarefa sequencialmente dividido pelo tempo que levou para completar a tarefa quando feita em paralelo.

Objetivo de Aprendizagem CSN-2.B: Descreva benefícios e desafios da computação paralela e distribuída. [Habilidade 1.D]

• CSN-2.B.1 A computação paralela consiste em uma parte paralela e uma parte sequencial.
• CSN-2.B.2 Soluções que usam computação paralela podem escalar mais eficazmente do que soluções que usam computação sequencial.
• CSN-2.B.3 A computação distribuída permite resolver problemas que não poderiam ser resolvidos em um único computador devido ao tempo de processamento ou necessidades de armazenamento envolvidos.
• CSN-2.B.4 A computação distribuída permite resolver problemas muito maiores mais rápido do que poderia ser feito usando um único computador.
• CSN-2.B.5 Ao aumentar o uso de computação paralela em uma solução, a eficiência da solução ainda é limitada pela parte sequencial. Isso significa que, em algum momento, adicionar partes paralelas não aumentará significativamente a eficiência.