Hệ thống Máy tính và Mạng

Hiểu biết bền vững (CSN-1): Hệ thống máy tính và mạng hỗ trợ việc truyền dữ liệu.

Mục tiêu học tập CSN-1.A: Giải thích cách các thiết bị máy tính hoạt động cùng nhau trong một mạng. [Kỹ năng 5.A]

• CSN-1.A.1 Một thiết bị máy tính là một vật lý có thể chạy một chương trình. Một số ví dụ bao gồm máy tính, máy tính bảng, máy chủ, bộ định tuyến và cảm biến thông minh.
• CSN-1.A.2 Một hệ thống máy tính là một nhóm các thiết bị máy tính và chương trình hoạt động cùng nhau vì một mục đích chung.
• CSN-1.A.3 Một mạng máy tính là một nhóm các thiết bị máy tính liên kết với nhau có khả năng gửi hoặc nhận dữ liệu.
• CSN-1.A.4 Một mạng máy tính là một loại hệ thống máy tính.
• CSN-1.A.5 Một đường dẫn giữa hai thiết bị máy tính trên một mạng máy tính (người gửi và người nhận) là một chuỗi các thiết bị máy tính được kết nối trực tiếp bắt đầu từ người gửi và kết thúc ở người nhận.
• CSN-1.A.6 Định tuyến là quá trình tìm đường dẫn từ người gửi đến người nhận.
• CSN-1.A.7 Băng thông của một mạng máy tính là lượng dữ liệu tối đa có thể được gửi trong một khoảng thời gian cố định.
• CSN-1.A.8 Băng thông thường được đo bằng bit trên giây.

Mục tiêu học tập CSN-1.B: Giải thích cách Internet hoạt động. [Kỹ năng 5.A]

• CSN-1.B.1 Internet là một mạng máy tính bao gồm các mạng liên kết với nhau sử dụng các giao thức truyền thông chuẩn hóa, mở (không độc quyền).
• CSN-1.B.2 Truy cập Internet phụ thuộc vào khả năng kết nối thiết bị tính toán với một thiết bị đã kết nối Internet.
• CSN-1.B.3 Một giao thức là một bộ quy tắc đã thống nhất quy định hành vi của một hệ thống.
• CSN-1.B.4 Các giao thức được sử dụng trong Internet là mở, cho phép người dùng dễ dàng kết nối thêm các thiết bị tính toán vào Internet.
• CSN-1.B.5 Định tuyến trên Internet thường mang tính động; nó không được xác định trước.
• CSN-1.B.6 Khả năng mở rộng của một hệ thống là dung lượng để hệ thống thay đổi kích thước và quy mô nhằm đáp ứng các nhu cầu mới.
• CSN-1.B.7 Internet được thiết kế để có khả năng mở rộng.

Mục tiêu học tập CSN-1.C: Giải thích cách dữ liệu được gửi qua Internet thông qua các gói tin. [Kỹ năng 5.A]

• CSN-1.C.1 Thông tin được truyền qua Internet dưới dạng luồng dữ liệu. Các luồng dữ liệu chứa các khối dữ liệu, được đóng gói thành các gói tin.
• CSN-1.C.2 Các gói tin chứa một khối dữ liệu và metadata được sử dụng để định tuyến gói tin giữa nguồn và đích trên Internet, cũng như để tái cấu trúc dữ liệu.
• CSN-1.C.3 Các gói tin có thể đến đích theo thứ tự, không theo thứ tự, hoặc thậm chí không đến.
• CSN-1.C.4 IP, TCP và UDP là các giao thức phổ biến được sử dụng trên Internet.

Mục tiêu học tập CSN-1.D: Mô tả sự khác biệt giữa Internet và World Wide Web. [Kỹ năng 5.A]

• CSN-1.D.1 World Wide Web là một hệ thống các trang web, chương trình và tệp tin liên kết với nhau.
• CSN-1.D.2 HTTP là một giao thức được sử dụng bởi World Wide Web.
• CSN-1.D.3 World Wide Web sử dụng Internet.

Hiểu biết bền vững (CSN-1): Hệ thống máy tính và mạng hỗ trợ việc truyền dữ liệu.

Mục tiêu học tập CSN-1.E: Đối với các hệ thống kháng lỗi, như Internet: a. Mô tả lợi ích của khả năng kháng lỗi. [Kỹ năng 1.D] b. Giải thích cách một hệ thống cụ thể có khả năng kháng lỗi. [Kỹ năng 5.A] c. Xác định các điểm yếu dễ dẫn đến thất bại trong hệ thống. [Kỹ năng 1.D]

• CSN-1.E.1 Internet đã được kỹ thuật hóa để có khả năng kháng lỗi, với các lớp trừu tượng cho việc định tuyến và truyền dữ liệu.
• CSN-1.E.2 Tính dư thừa là việc bao gồm các thành phần bổ sung có thể được sử dụng để giảm thiểu sự thất bại của hệ thống nếu các thành phần khác gặp sự cố.
• CSN-1.E.3 Một cách để thực hiện tính dư thừa mạng là có nhiều hơn một đường dẫn giữa bất kỳ hai thiết bị nào được kết nối.
• CSN-1.E.4 Nếu một thiết bị hoặc kết nối cụ thể trên Internet gặp sự cố, dữ liệu tiếp theo sẽ được gửi qua một lộ trình khác, nếu có thể.
• CSN-1.E.5 Khi một hệ thống có thể chịu đựng các sự cố mà vẫn tiếp tục hoạt động, nó được gọi là kháng lỗi. Điều này quan trọng vì các thành tố của hệ thống phức tạp thường thất bại vào những thời điểm bất ngờ, thường xảy ra theo nhóm, và khả năng kháng lỗi cho phép người dùng tiếp tục sử dụng mạng.
• CSN-1.E.6 Tính dư thừa bên trong một hệ thống thường yêu cầu tài nguyên bổ sung nhưng có thể mang lại lợi ích về khả năng kháng lỗi.
• CSN-1.E.7 Sự dư thừa của các tùy chọn định tuyến giữa hai điểm làm tăng độ tin cậy của Internet và giúp nó mở rộng sang nhiều thiết bị và người dùng hơn.

Hiểu biết cốt lõi (CSN-2): Tính toán song song và phân tán tận dụng nhiều máy tính để giải quyết nhanh hơn các vấn đề phức tạp hoặc xử lý các tập dữ liệu lớn.

Mục tiêu học tập CSN-2.A: Đối với tính toán tuần tự, song song và phân tán: a. So sánh các giải pháp vấn đề. [Kỹ năng 1.D] b. Xác định hiệu suất của các giải pháp. [Kỹ năng 1.D]

• CSN-2.A.1 Tính toán tuần tự là một mô hình tính toán trong đó các thao tác được thực hiện lần lượt từng bước một theo thứ tự.
• CSN-2.A.2 Tính toán song song là một mô hình tính toán trong đó chương trình được chia nhỏ thành nhiều thao tác tính toán tuần tự nhỏ hơn, một số trong số đó được thực hiện đồng thời.
• CSN-2.A.3 Tính toán phân tán là một mô hình tính toán trong đó nhiều thiết bị được sử dụng để chạy một chương trình.
• CSN-2.A.4 So sánh hiệu suất của các giải pháp có thể được thực hiện bằng cách so sánh thời gian chúng mất để thực hiện cùng một tác vụ.
• CSN-2.A.5 Một giải pháp tuần tự mất thời gian bằng tổng của tất cả các bước của nó.
• CSN-2.A.6 Một giải pháp tính toán song parallel mất thời gian bằng tổng các tác vụ tuần tự của nó cộng với tác vụ song song lâu nhất.
• CSN-2.A.7 "Tốc độ tăng" của một giải pháp song song được đo bằng thời gian hoàn thành tác vụ theo phương pháp tuần tự chia cho thời gian hoàn thành tác vụ khi thực hiện song song.

Mục tiêu học tập CSN-2.B: Mô tả lợi ích và thách thức của tính toán song song và phân tán. [Kỹ năng 1.D]

• CSN-2.B.1 Tính toán song song bao gồm một phần song song và một phần tuần tự.
• CSN-2.B.2 Các giải pháp sử dụng tính toán song song có thể mở rộng hiệu quả hơn so với các giải pháp sử dụng tính toán tuần tự.
• CSN-2.B.3 Tính toán phân tán cho phép giải quyết các vấn đề mà không thể giải quyết trên một máy tính đơn lẻ do thời gian xử lý hoặc nhu cầu lưu trữ liên quan.
• CSN-2.B.4 Tính toán phân tán cho phép giải quyết các vấn đề lớn hơn nhiều nhanh hơn so với việc sử dụng một máy tính đơn lẻ.
• CSN-2.B.5 Khi tăng cường sử dụng tính toán song song trong một giải pháp, hiệu quả của giải pháp vẫn bị giới hạn bởi phần tuần tự. Điều này có nghĩa là ở một thời điểm nào đó, việc thêm các phần song song sẽ không còn làm tăng hiệu quả một cách ý nghĩa nữa.