מערכות מחשב ורשתות

הבנה מתמשכת (CSN-1): מערכות מחשב ורשתות מקלות על העברת נתונים.

מטרת לימוד CSN-1.A: הסבר כיצד מכשירי מחשב פועלים יחד ברשת. [מיומנות 5.A]

• CSN-1.A.1 מכשיר מחשב הוא אובייקט פיזי שיכול להפעיל תוכנית. דוגמאות לכך הן מחשבים, טאבלטים, שרתים, נתבים וחיישנים חכמים.
• CSN-1.A.2 מערכת מחשב היא קבוצה של מכשירי מחשב ותוכניות הפועלים יחד למטרות משותפות.
• CSN-1.A.3 רשת מחשב היא קבוצה של מכשירי מחשב מקושרים היכולים לשלוח או לקבל נתונים.
• CSN-1.A.4 רשת מחשב היא סוג של מערכת מחשב.
• CSN-1.A.5 מסלול בין שני התקבי מחשב ברשת מחשבים (משדר ומקבל) הוא רצף של התקבי מחשב המחוברים ישירות זה לזה, המתחיל במשדר ומסתיים במקבל.
• CSN-1.A.6 ניתוב היא תהליך מציאת מסלול מהמשדר למקבל.
• CSN-1.A.7 רוחב הפס של רשת מחשבים הוא כמות הנתונים המקסימלית שיכולה לשדר בזמן קבוע.
• CSN-1.A.8 רוחב הפס נמדד בדרך כלל בבית לשנייה.

מטרת הלמידה CSN-1.B: הסבר כיצד האינטרנט פועל. [מיומנות 5.A]

• CSN-1.B.1 האינטרנט הוא רשת מחשבים המורכבת ממערכות רשת מקושרות המשתמשות בפרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים, פתוחים (לא פריטריאריים).
• CSN-1.B.2 גישה לאינטרנט תלויה ביכולת לחבר התקב מחשב להתקב מחשב המחובר לאינטרנט.
• CSN-1.B.3 פרוטוקול הוא סדרת כללים הסכמית המגדירה את התנהגותו של מערכת.
• CSN-1.B.4 הפרוטוקולים המשמשים באינטרנט הם פתוחים, מה שמאפשר למשתמשים לחבר בקלות התקבי מחשב נוספים לאינטרנט.
• CSN-1.B.5 ניתוב באינטרנט הוא לרוב דינמי; הוא אינו נקבע מראש.
• CSN-1.B.6 התרחבות של מערכת היא היכולת שלה להשתנות בגודלה ובסקאלה כדי לענות על דרישות חדשות.
• CSN-1.B.7 האינטרנט עוצב להיות מתרחב.

מטרת הלמידה CSN-1.C: הסבר כיצד נתונים נשלחים דרך האינטרנט באמצעות חבילות. [מיומנות 5.A]

• CSN-1.C.1 מידע עובר דרך האינטרנט כזרם נתונים. זרמי נתונים מכילים חלקי נתונים, המעטפים בחבילות פאקטים.
• CSN-1.C.2 חבילות מכילות חלק נתונים ומטא-דאטה המשמשים לניתוב החבילה בין המקור ליעד באינטרנט, כמו גם להרכבה מחדש של נתונים.
• CSN-1.C.3 חבילות עשויות להגיע ליעד בסדר, מחוץ לסדר, או אף לא להגיע בכלל.
• CSN-1.C.4 IP, TCP ו-UDP הם פרוטוקולים נפוצים המשמשים באינטרנט.

מטרת הלמידה CSN-1.D: תיאור ההבדלים בין האינטרנט לבין World Wide Web. [מיומנות 5.A]

• CSN-1.D.1 World Wide Web הוא מערכת של דפים מקושרים, תוכניות וקבצים.
• CSN-1.D.2 HTTP הוא פרוטוקול המשמש את World Wide Web.
• CSN-1.D.3 הרשת העולמית (World Wide Web) משתמשת ברשת האינטרנט.

הבנה מתמשכת (CSN-1): מערכות מחשב ורשתות מקלות על העברת נתונים.

מטרות למידה CSN-1.E: עבור מערכות עמידות לטעויות, כמו רשת האינטרנט: א. תאר את היתרונות של עמידות לטעויות. [כישור 1.D] ב. הסבר כיצד מערכת נתונה היא עמידה לטעויות. [כישור 5.A] ג. זיהוי נקודות חלשות להפרעה במערכת. [כישור 1.D]

• CSN-1.E.1 רשת האינטרנט עוצבה להיות עמידה לטעויות, עם השערות (abstractions) לניווט ולשליחת נתונים.
• CSN-1.E.2 ריבוי (Redundancy) הוא כללת רכיבים נוספים שיכולים לשמש להפחתת הנזק בהפרעת מערכת אם רכיבים אחרים ייכשלו.
• CSN-1.E.3 דרך אחת לבצע ריבוי ברשת היא על ידי קיום יותר מנתיב אחד בין כל שני מכשירים מחוברים.
• CSN-1.E.4 אם מכשיר או חיבור מסוים ברשת האינטרנט נכשל, נתונים הבאים ישלחו בנתיב אחר, אם אפשר.
• CSN-1.E.5 כאשר מערכת יכולה לתמוך בהפרעות ועדיין ממשיכה לפעול, היא נקראת עמידה לטעויות. הדבר חשוב כי אלמנטים במערכות מורכבות נכשלים בזמנים לא צפויים, לעיתים קרובות בקבוצות, ועמידות לטעויות מאפשרת למשתמשים להמשיך להשתמש ברשת.
• CSN-1.E.6 ריבוי בתוך מערכת דורש לעיתים משאבים נוספים אך יכול לספק את היתרון של עמידות לטעויות.
• CSN-1.E.7 הריבוי באפשרויות ניווט בין שני נקודות מגביר את האמינות של האינטרנט ועוזר לו לגדול ולהתפשט למכשירים ומשתמשים נוספים.

הבנה מתמשכת (CSN-2): מחשוב מקביל ומפוזר מנצל מספר מחשבים כדי לפתור בעיות מורכבות או לעבד סטות נתונים גדולות מהר יותר.

מטרות למידה CSN-2.A: עבור מחשוב סדרתי, מקביל ומפוזר: א. השווה פתרונות לבעיות. [כישור 1.D] ב. קבע את היעילות של הפתרונות. [כישור 1.D]

• CSN-2.A.1 מחשוב סדרתי הוא מודל חישובי שבו פעולות מבוצעות בסדר, אחת לאחר השנייה.
• CSN-2.A.2 מחשוב מקביל הוא מודל חישובי שבו התוכנית מפוצלת לפעולות מחשוב סדרתי קטנות יותר, חלקן מהן מבוצעות בו-זמנית.
• CSN-2.A.3 חישוב מבוזר הוא דגם חישובי שבו משתמשים במספר התקנים כדי להריץ תוכנית.
• CSN-2.A.4 השוואת יעילות של פתרונות יכולה להתבצע על ידי השוואת הזמן הנדרש מהם לבצע את אותה משימה.
• CSN-2.A.5 פתרון סידורי לוקח בדיוק זמן כפי ששווה לסכום כל השלבים שלו.
• CSN-2.A.6 פתרון לחישוב מקביל לוקח זמן כפי ששווה למשימות הסידוריות שלו בתוספת הזמן הארוך ביותר של המשימות המקבילות שלו.
• CSN-2.A.7 ה"היערות" (speedup) של פתרון מקביל נמדדת בזמן שהמשימה לקחה להיגמר בסידור, חלקי בזמן שהיא לקחה להיגמר כאשר בוצעה במקביל.

מטרת לימוד CSN-2.B: לתאר את היתרונות והאתגרים של חישוב מקביל ומבוזר. [מיומנות 1.D]

• CSN-2.B.1 חישוב מקביל מורכב מחלקה מקבילה וחלקה סידורית.
• CSN-2.B.2 פתרונות המשתמשים בחישוב מקביל יכולים לצמוח בצורה יעילה יותר מאשר פתרונות המשתמשים בחישוב סידורי.
• CSN-2.B.3 חישוב מבוזר מאפשר לפתור בעיות שלא היו ניתנות לפתרון במחשב יחיד בשל זמן העיבוד או הצרכים באחסון הנתונים הקשורים לכך.
• CSN-2.B.4 חישוב מבוזר מאפשר לפתור בעיות גדולות הרבה יותר ובמהירות רבה יותר מאשר ניתן היה לפתורן באמצעות מחשב יחיד.
• CSN-2.B.5 כאשר מגדילים את השימוש בחישוב מקביל בתוך פתרון, היעילות של הפתון עדיין מוגבלת על ידי החלק הסידורי שלו. המשמעות היא שכאמור, הוספת חלקים מקבילים לא תגדיל עוד משמעותית את היעילות.