ระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

ความเข้าใจที่ยั่งยืน (CSN-1): ระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายเอื้อต่อการถ่ายโอนข้อมูล

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ CSN-1.A: อธิบายวิธีการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์ประมวลผลในเครือข่าย [ทักษะ 5.A]

• CSN-1.A.1 อุปกรณ์ประมวลผล คือวัตถุทางกายภาพที่สามารถรันโปรแกรมได้ ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ แท็บเล็ต เซิร์ฟเวอร์ รوتر และเซ็นเซอร์อัจฉริยะ
• CSN-1.A.2 ระบบประมวลผล คือกลุ่มของอุปกรณ์ประมวลผลและโปรแกรมที่ทำงานร่วมกันเพื่อวัตถุประสงค์的共同
• CSN-1.A.3 เครือข่ายคอมพิวเตอร์ คือกลุ่มอุปกรณ์ประมวลผลที่เชื่อมต่อกันซึ่งสามารถส่งหรือรับข้อมูลได้
• CSN-1.A.4 เครือข่ายคอมพิวเตอร์เป็นประเภทหนึ่งของระบบการประมวลผล
• CSN-1.A.5 เส้นทาง ระหว่างอุปกรณ์ประมวลผลสองเครื่องบนเครือข่ายคอมพิวเตอร์ (ผู้ส่งและผู้รับ) คือลำดับของอุปกรณ์ประมวลผลที่เชื่อมต่อกันโดยตรง ซึ่งเริ่มต้นที่ผู้ส่งและสิ้นสุดที่ผู้รับ
• CSN-1.A.6 การกำหนดเส้นทาง (Routing) คือกระบวนการค้นหาเส้นทางจากผู้ส่งไปยังผู้รับ
• CSN-1.A.7 แบนด์วิดท์ (bandwidth) ของเครือข่ายคอมพิวเตอร์คือปริมาณข้อมูลสูงสุดที่สามารถส่งได้ในระยะเวลาที่กำหนด
• CSN-1.A.8 แบนด์วิดท์มักวัดเป็นบิตต่อวินาที

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-1.B: อธิบายการทำงานของอินเทอร์เน็ต [ทักษะ 5.A]

• CSN-1.B.1 อินเทอร์เน็ตคือเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ประกอบด้วยเครือข่ายย่อยที่เชื่อมโยงกันและใช้โปรโตคอลการสื่อสารที่เป็นมาตรฐานและเปิด (nonproprietary)
• CSN-1.B.2 การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตขึ้นอยู่กับความสามารถในการเชื่อมต่อบุคลากรหรืออุปกรณ์คำนวณเข้ากับอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตแล้ว
• CSN-1.B.3 โปรโตคอล (protocol) คือชุดกฎ agreed-upon ที่กำหนดพฤติกรรมของระบบ
• CSN-1.B.4 โปรโตคอลที่ใช้ในอินเทอร์เน็ตเป็น open ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์คำนวณเพิ่มเติมเข้ากับอินเทอร์เน็ตได้ง่าย
• CSN-1.B.5 การ routing ในอินเทอร์เน็ตมักเป็นแบบ dynamic; ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า
• CSN-1.B.6 scalability ของระบบคือความสามารถของระบบในการเปลี่ยนแปลงขนาดและสเกลเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่
• CSN-1.B.7 อินเทอร์เน็ตถูกออกแบบมาเพื่อให้มี scalability

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-1.C: อธิบายวิธีการส่งข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ตโดยใช้แพ็กเก็ต [ทักษะ 5.A]

• CSN-1.C.1 ข้อมูลถูกส่งผ่านอินเทอร์เน็ตในรูปแบบของ data stream Data streams ประกอบด้วยchunks ของข้อมูลที่ encapsulate อยู่ใน packets
• CSN-1.C.2 Packets มี chunks ของข้อมูลและ metadata ที่ใช้ในการ routing แพ็กเก็ตระหว่างต้นทางและปลายทางบนอินเทอร์เน็ต รวมถึงสำหรับการประกอบข้อมูลกลับ
• CSN-1.C.3 Packets อาจมาถึงปลายทางตามลำดับ, ไม่ตามลำดับ, หรืออาจไม่มาถึงเลยก็ได้
• CSN-1.C.4 IP, TCP และ UDP เป็นโปรโตคอลทั่วไปที่ใช้บนอินเทอร์เน็ต

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-1.D: อธิบายความแตกต่างระหว่างอินเทอร์เน็ตกับ World Wide Web [ทักษะ 5.A]

• CSN-1.D.1 World Wide Web เป็นระบบของหน้าเว็บ programs และไฟล์ที่เชื่อมโยงกัน
• CSN-1.D.2 HTTP เป็นโปรโตคอลที่ใช้โดย World Wide Web
• CSN-1.D.3 World Wide Web ใช้ inetenet

ความเข้าใจที่ยั่งยืน (CSN-1): ระบบคอมพิวเตอร์และเครือข่ายเอื้อต่อการถ่ายโอนข้อมูล

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-1.E: สำหรับระบบที่ทนทานต่อความผิดพลาด เช่น อินเทอร์เน็ต: a. อธิบายประโยชน์ของความทนทานต่อความผิดพลาด [ทักษะ 1.D] b. อธิบายว่าระบบใดระบบหนึ่งมีความทนทานต่อความผิดพลาดอย่างไร [ทักษะ 5.A] c. ระบุจุดอ่อนที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวในระบบ [ทักษะ 1.D]

• CSN-1.E.1 อินเทอร์เน็ตถูกออกแบบให้มีความทนทานต่อความผิดพลาด โดยมี abstraction สำหรับการ routing และการส่งข้อมูล
• CSN-1.E.2 Redundancy คือการรวมส่วนประกอบเสริมเข้ามาซึ่งสามารถใช้เพื่อลดผลกระทบจากความล้มเหลวของระบบหากส่วนประกอบอื่นล้มเหลว
• CSN-1.E.3 วิธีการหนึ่งที่จะบรรลุ network redundancy คือการมีมากกว่าหนึ่งเส้นทางระหว่างอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อด้วยกันทุกคู่
• CSN-1.E.4 หากอุปกรณ์หรือ connection บางอย่างบนอินเทอร์เน็ตล้มเหลว ข้อมูลถัดไปจะถูกส่งผ่านเส้นทางอื่น หากเป็นไปได้
• CSN-1.E.5 เมื่อระบบสามารถรองรับความล้มเหลวและยังคงทำงานต่อไปได้ ระบบนั้นเรียกว่า fault-tolerant สิ่งนี้สำคัญเพราะองค์ประกอบของระบบซับซ้อนมักจะล้มเหลวในเวลาที่ไม่คาดคิด มักเป็นกลุ่ม และ fault tolerance ช่วยให้ผู้ใช้งานยังคงใช้เครือข่ายได้
• CSN-1.E.6 Redundancy ภายในระบบมักต้องใช้ทรัพยากรเพิ่มเติมแต่สามารถให้ประโยชน์ด้านความทนทานต่อความผิดพลาด
• CSN-1.E.7 Redundancy ของตัวเลือก routing ระหว่างสองจุดเพิ่มความน่าเชื่อถือของอินเทอร์เน็ตและช่วยให้อินเทอร์เน็ตขยายขนาดไปยังอุปกรณ์และผู้คนมากขึ้นได้

ความเข้าใจที่ยั่งยืน (CSN-2): การคำนวณแบบขนานและการกระจายใช้คอมพิวเตอร์หลายเครื่องเพื่อแก้ปัญหาซับซ้อนหรือประมวลผลชุดข้อมูลขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็วขึ้น

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-2.A: สำหรับการคำนวณแบบ sequential, parallel และ distributed: a. เปรียบเทียบวิธีแก้ปัญหา [ทักษะ 1.D] b. ประเมินประสิทธิภาพของวิธีแก้ปัญหา [ทักษะ 1.D]

• CSN-2.A.1 Sequential computing เป็นโมเดลการคำนวณที่ดำเนินการ according to orderทีละขั้นตอน
• CSN-2.A.2 Parallel computing เป็นโมเดลการคำนวณที่โปรแกรมถูกแบ่งออกเป็นหลาย操作步骤การคำนวณแบบ sequential ขนาดเล็กกว่า โดยบางขั้นตอนถูกทำพร้อมกัน
• CSN-2.A.3 Distributed computing เป็นโมเดลการคำนวณที่ใช้อุปกรณ์หลายเครื่องเพื่อรันโปรแกรม
• CSN-2.A.4 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวิธีแก้ปัญหายังทำได้โดยการเปรียบเทียบเวลาที่ ониใช้เวลาในการดำเนินการงานเดียวกัน
• CSN-2.A.5 วิธีแก้ปัญหารูปแบบ sequential ใช้เวลาเท่ากับผลรวมของขั้นตอนทั้งหมด
• CSN-2.A.6 วิธีแก้ปัญหารูปแบบ parallel computing ใช้เวลาเท่ากับงาน sequential ของมันบวกกับงาน parallel ที่นานที่สุด
• CSN-2.A.7 "speedup" ของวิธีแก้ปัญหารูปแบบ parallel วัดจากเวลาที่มันใช้เสร็จเมื่อทำแบบ sequential หารด้วยเวลาที่มันใช้เสร็จเมื่อทำแบบ parallel

จุดประสงค์การเรียนรู้ CSN-2.B: อธิบายประโยชน์และความท้าทายของการคำนวณแบบขนานและการกระจาย [ทักษะ 1.D]

• CSN-2.B.1 การคำนวณแบบขนานประกอบด้วยส่วน parallel และส่วน sequential
• CSN-2.B.2 วิธีแก้ปัญหารูปแบบ parallel computing สามารถ scale ได้มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีแก้ปัญหารูปแบบ sequential computing
• CSN-2.B.3 การคำนวณแบบ distributed ทำให้สามารถแก้ปัญหาที่ไม่สามารถแก้บนคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวได้เนื่องจากทั้งเวลาในการประมวลผลหรือความต้องการพื้นที่เก็บข้อมูล
• CSN-2.B.4 การคำนวณแบบ distributed ช่วยแก้ปัญหาที่ใหญ่กว่ามากได้อย่างรวดเร็วกว่าที่จะแก้ได้โดยใช้คอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียว
• CSN-2.B.5 เมื่อเพิ่มการใช้การคำนวณแบบขนานในโซลูชัน ประสิทธิภาพของโซลูชันยังคงถูกจำกัดโดยส่วนที่ทำงานแบบลำดับขั้น ดังนั้นจึงมีจุดหนึ่งของการเพิ่มส่วนแบบขนานจะไม่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไป