Ficha Unidade Curricular (FUC)

Informação Geral / General Information

Carga Horária / Course Load

Área científica / Scientific area

480 - Informática

Departamento / Department

Departamento de Tecnologias Digitais

Ano letivo / Execution Year

2024/2025

Pré-requisitos / Pre-Requisites

Esta UC não tem pré-requisitos obrigatórios, no entanto serão facilitadores da aprendizagem e da realização dos trabalhos os seguintes conhecimentos: inglês; Microsoft Word; edição de documentos localmente no PC com sincronização em cloud-OneDrive; utilização de ferramentas de referenciação bibliográfica. Na bibliografia complementar são fornecidas algumas ligações para recursos que podem ajudar a obter estes conhecimentos.

Objetivos Gerais / Objectives

Os objetivos gerais são os de transmitir o conhecimento fundamental sobre: a estrutura física (hardware) dos sistemas computacionais; o sistema operativo (SO) que gere o hardware de forma a ser usado pela restante camada de software; a virtualização e computação na nuvem. Apresenta-se: principais componentes físicos, interação entre eles e com os vários componentes do SO, para fornecer a compreensão do funcionamento lógico do conjunto. Apresenta-se a virtualização do hardware com “super-sistemas operativos” (hypervisors), e do SO (containers). São abordadas várias tipologias (monoposto/cliente, servidor e ligação cliente-servidor), dos SO mais usados (Microsoft Windows, Linux). Metas curriculares: 1. Bases de um sistema computacional, 2. Reconhecimento dos componentes e arquiteturas dos computadores, 3. Conhecimento dos componentes dos sistemas operativos, 4. Familiaridade com diferentes tipologias de sistemas operativos, 5. Compreensão de mecanismos de virtualização.

Objetivos de Aprendizagem e a sua compatibilidade com o método de ensino (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) / Learning outcomes

OA1: Conhecer os princípios básicos de funcionamento de um sistema computacional OA2: Distinguir claramente entre hardware e software e explicar como interagem OA3: Identificar os principais componentes físicos de um computador e descrever as suas funções OA4: Compreender e descrever diferentes arquiteturas de computadores OA5: Compreender a forma como um computador executa programas e como comunica com outros computadores e com os utilizadores OA6: Conhecer os componentes dos sistemas operativos (SO), descrever as suas funções e a forma como estão implementados em diferentes SO OA7: Distinguir entre diferentes tipos de SO e as suas aplicações práticas OA8: Usar a linha de comando, scripts e o ambiente gráfico dos SO para realizar tarefas de administração OA9: Compreender a virtualização de hardware, de SO e a sua relevância na economia de recursos OA10: Saber aplicar a virtualização de hardware em hypervisors tipo II e na nuvem e, de componentes de SO em ambiente Docker.

Conteúdos Programáticos / Syllabus

CP1: Introdução às bases de numeração 2, 8, 16; Adições e subtrações em binário; Codificação e representação da informação (ASCII e outros). CP2: Estrutura dos computadores: Placa de sistema; CPU (arquitetura do processador); Memórias; BUS; Sistema de Armazenamento; Placas gráficas; Portas de comunicação; Periféricos. CP3: Componentes dos Sistemas Operativos (SO): Gestão de processos; Hierarquia de memória; Gestão de entrada e saída; Sistema de Ficheiros; Administração e Segurança. CP4: Estudo de comandos dos SO Linux e Windows. CP5: Hypervisors tipo II (VMware, VirtualBox) – Criação, configuração dos SO, exportação e importação de máquinas virtuais (VMs) Windows (cliente e servidor), Linux (cliente, firewall e servidores de email, VoIP, armazenamento); Ligação das VMs em rede. CP6: Clouds (Azure e outras) - Criação de VMs Windows e Linux; Acesso e utilização das VMs nas clouds. Containers (Docker) - virtualização de componentes do SO.

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the curricular units content dovetails with the specified learning outcomes

Os CPs associam-se aos objetivos de aprendizagem (OAs), da seguinte forma: OA1-Princípios básicos: CP1 - bases de numeração; adições e subtrações em binário; codificação da informação OA2- Hardware/software: CP2 - Estrutura dos computadores; CP3 - Componentes dos SOs OA3- Componentes físicos: CP2 - Estrutura dos computadores OA4- Arquiteturas: CP2 - Estrutura dos computadores OA5- Execução de programas e comunicação: CP2 - Estrutura dos computadores; CP3 - Componentes dos sistemas operativos; CP4 - Estudo de comandos dos SO OA6- Componentes dos SOs, suas funções e implementação: CP3 - Componentes dos sistemas operativos; CP4-Estudo de comandos dos SO OA7- Tipos de SO e as suas aplicações: CP3 - Componentes dos sistemas operativos; CP4 - Estudo de comandos dos SO OA8 -Tarefas de administração: CP4 - Estudo de comandos dos SO OA9- Compreender a virtualização: CP5 - Hypervisors; CP6 – Clouds e Containers OA10- Saber aplicar a virtualização: CP5 - Hypervisors; CP6 – Clouds e Containers

Avaliação / Assessment

A UC segue o modelo de avaliação por projeto pelo seu carácter eminentemente prático, não contemplando exame final. É exigida uma assiduidade mínima de 80% das aulas. Sendo as aulas teórica-práticas-laboratoriais é fundamental a presença e participação nas aulas; É obrigatório realizar 80% dos trabalhos de práticos; O projeto de laboratório, em grupos, é obrigatório. Grupos de 5 ou 6 pessoas; Pesos da avaliação sumativa: AV1: 2 trabalhos práticos (12,5% cada): 25% -> 2 trabalhos práticos em grupo (Hardware + SO, SO + Virtualização); AV2: 2 mini-testes: 25% -> testes de escolha múltipla, realizados individualmente, no Moodle em sala de aula, sem consulta. Cada mini-teste cobre metade da matéria; AV3: Projeto de laboratório, com apresentação e demostração em grupo e discussão oral individual: 50% -> o trabalho de projeto é eliminatório. Quem não alcançar a nota mínima de 9,5 valores em 20 no projeto, reprova à UC; Quem tiver aprovação ao projeto, mas reprovar nas restantes componentes (< 9,5 valores em 20) pode realizar recuperação de nota em 2ª época, realizando um teste que inclui toda a matéria e valendo este 50% da nota, em substituição dos trabalhos individuais e dos mini-testes (que também cobrem toda a matéria). Para ter acesso ao teste de 2ª época é obrigatória a aprovação no projeto de laboratório, que contribui com 50% para a nota final. Para quem já estiver aprovado na avaliação em 1ª época, pode fazer o teste de 2ª época para melhoria de 50% da nota final. Avaliação formativa: - São disponibilizados exercícios e testes-tipo no Moodle para que os estudantes possam fazer auto-avaliação dos conhecimentos adquiridos; - Para quem o requer são disponibilizados horários de dúvidas para debate e orientação da realização do projeto;

Metodologias de Ensino / Teaching methodologies

Serão utilizadas as seguintes metodologias de ensino-aprendizagem (MEA): MEA1: Expositivas, pelos docentes e/ou alunos, dos conceitos teóricos com exemplos de aplicação em contextos reais. MEA2: Argumentativas, com apresentação e discussão dos trabalhos. MEA3: Participativas e Ativas, com realização prática de tarefas e trabalho de projeto. MEA4: Experimentais, com desenvolvimento e exploração de soluções de software. MEA5: Autoestudo, com trabalho autónomo por parte do aluno. Esta UC cobre uma vasta quantidade de temas pretendendo proporcionar aos estudantes os conhecimentos fundamentais sobre os sistemas computacionais. Tendo em conta a vastidão dos temas e a sua rápida evolução, os melhores resultados em termos de satisfação pessoal e de avaliação, só podem ser alcançados com uma participação ativa por parte dos estudantes. De acordo com o modelo pedagógico do ISCTE, nesta UC espera-se que os estudantes sejam elementos ativos, usando tudo o que têm à sua disposição (materiais fornecidos pelos docentes, pesquisa online, bibliografia, debate com colegas), para aprofundar o seu conhecimento sobre cada tema, de forma autónoma, mas suportados e apoiados pelos docentes e colegas. Para 150 horas: Horas de contacto (aulas): 3h/semana ao longo de 12 semanas; • Aulas teórico-prático-laboratoriais: cada aula é composta por períodos de exposição teórica (pelos docentes e/ou pelos estudantes), períodos de prática (resolução de problemas, pesquisa online) em grupo e/ou individual, períodos de prática laboratorial (simulação por software, criação de máquinas virtuais) em grupo. • Materiais de suporte disponibilizados via Moodle em antecipação à sua utilização em aula: slides com os principais conceitos teóricos, sugestões de perguntas para pesquisa online e na bibliografia para aprofundamento dos conhecimentos; slides com instruções passo-a-passo para as componentes práticas laboratoriais; manuais de software; guiões para os trabalhos; template/modelo para relatórios; fórum e FAQs para apoio aos projetos; jogos didáticos; aplicações/programas e máquinas virtuais; • Horas de contacto (esclarecimento de dúvidas): 1h/semana; será agendada um horário de dúvidas sob pedido dos alunos, remetido por email ou no Moodle; A marcação de horários de dúvidas também pode partir da iniciativa dos docentes caso verifique que é necessário. • Horas de trabalho autónomo: 8h30/semana x 12 semanas = 102h; os estudantes devem estudar os materiais previamente disponibilizados e prepararem-se para cada aula. Devem seguir as sugestões de pesquisa para aprofundar conhecimentos e trazer dúvidas pertinentes para a interação com os colegas e os docentes durante os momentos apropriados nas aulas. • Horas de trabalho total (aulas + dúvidas + autónomo): 150h; trata-se de um valor indicativo que pode ser maior ou menor de acordo com cada aluno. • Créditos ECTS: 6

Demonstração da coerência das metodologias de ensino e avaliação com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the teaching and assessment methodologies are appropriate for the learning outcomes

A componente teórica/expositiva (MEA1) das aulas permite apresentar os conceitos fundamentais acerca de sistemas computacionais, de forma a cumprir os objetivos de aprendizagem (OAs). A avaliação sumativa dos conhecimentos adquiridos através da componente teórica concretiza-se nos mini-testes (AV2). As componentes prática e laboratorial das aulas (MEA2-5), nas quais os alunos deverão ter uma participação ativa, não só com a realização de trabalho autonomamente, como com apresentações e discussão, permite a aplicação e o aprofundamento dos conhecimentos teóricos adquiridos através da componente expositiva e da pesquisa e estudo autónomo. Esta componente requer da parte dos alunos a preparação prévia para as aulas, com base nos materiais fornecidos pelos docentes e em pesquisa e estudo autónomo. A avaliação sumativa dos conhecimentos adquiridos através das componentes prática e laboratorial, concretiza-se através dos trabalhos práticos (AV1) e do trabalho de projeto (AV3).

Observações / Observations

Obs1 - Esta UC não tem pré-requisitos obrigatórios, no entanto serão facilitadores da aprendizagem e da realização dos trabalhos os seguintes conhecimentos: inglês; Microsoft Word; edição de documentos localmente no PC com sincronização em cloud-OneDrive; utilização de ferramentas de referenciação bibliográfica. Na bibliografia complementar são fornecidas algumas ligações para recursos que podem ajudar a obter estes conhecimentos. Obs2 - Objetivos para o Desenvolvimento Sustentável (ODS) associados à UC: Objetivo 4 – ao promover o estudo autónomo orientado para a pesquisa e aprendizagem ativa, dos sistemas computacionais, esta UC fornece as ferramentas para a aquisição de conhecimento atual e as bases para que os estudantes se mantenham sempre atualizados garantindo o acesso à educação inclusiva, de qualidade e equitativa, e promovendo oportunidades de aprendizagem ao longo da vida; Objetivo 9 – o conhecimento de sistemas computacionais e tecnologias permite construir infraestruturas resilientes, promover a industrialização e fomentar a inovação. O recurso à virtualização permite aumentar a eficiência na utilização dos sistemas computacionais reduzindo o consumo energético e a produção de calor. Obs3 - nesta UC aceita-se e incentiva-se a utilização de sistemas computacionais incluindo computadores, tablets, smartphones, todos os sistemas operativos, programas de simulação e de Inteligência Artificial (IA). Obs4 - no que diz respeito a ferramentas de IA como o ChatGPT, Copilot e similares, incentiva-se a sua utilização para suporte à pesquisa, mas não como substitutos do trabalho de pesquisa. Por exemplo, deve ser usada a pergunta/prompt “quais são os maiores fabricantes de computadores” e depois pesquisar nesses fabricantes quais os componentes dos computadores ao invés de pedir a lista de componentes ao chat. Também podem ser usadas ferramentas de IA para melhorar a qualidade do texto e gerar imagens para os trabalhos práticos. Nos trabalhos práticos e no relatório do projeto é obrigatório mencionar quando e como foram usadas ferramentas de IA. Também é obrigatória uma secção final nos relatórios, onde constam as referências consultadas e aí não são aceites referências a ferramentas de IA.

Bibliografia Principal / Main Bibliography

- Textos, exercícios e guias de laboratório disponibilizados pela equipa docente. - Morris Mano, Charles Kime, "Logic and Computer Design Fundamentals", 5th Ed, Prentice Hall, 2015, ISBN: 978-1292096070 - Guilherme Arroz, José Monteiro, Arlindo Oliveira, "Arquitectura de Computadores: dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores - 2ª Edição", IST Press, 2009 - Andrew Tanenbaum, Todd Austin, "Structured Computer Organization", 6th Ed, Pearson, 2012, ISBN: 978-0132916523 - A. S. Tanenbaum and H. Bos, "Modern Operating Systems (4th Ed)", Pearson Prentice-Hall, 2014, ISBN: 978-0133591620 - W. Stallings, "Operating Systems Internals and Principles", 9th Ed, Pearson, 2017, ISBN: 978-0134670959 - M. Portnoy, "Virtualization Essentials", 2nd Ed, 2016, Sybex, ISBN: 978-1119267720 - S. Mohan Jain, "Linux Containers and Virtualization: A Kernel Perspective", Apress, 2020, ISBN: 978-1484262825

Bibliografia Secundária / Secondary Bibliography

- José Alves Marques, Paulo Ferreira, Carlos Ribeiro, Luís Veiga, Rodrigo Rodrigues, "Sistemas Operativos", FCA, 2012, ISBN 978-972-722-575-0 - Paulo Trezentos e António Cardoso, "Fundamental do Linux", 3ª Edição, FCA, 2009, ISBN: 978-972-722-514-9 - A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne, "Operating Systems Concepts Essentials", 2nd Ed, Wiley, 2013, ISBN: 978-1118804926 - Abraham Silberschatz, "Operating System Concepts", 10th Edition, Wiley, 2018, ISBN: 978-1119456339 - Recursos diversos referidos nas Observações: https://www.acsov.pt/p/recursos.html

Data da última atualização / Last Update Date

2024-09-22