Bilgisayar Bilimi, bilgisayarların ve hesaplama sistemlerinin incelenmesini, tasarımını ve analizini kapsayan geniş bir alandır. Karmaşık problemleri hesaplama yoluyla çözmek için matematik, mühendislik ve mantık gibi çeşitli disiplinlerden kavramları birleştirir. Bu ders bilgisayar bilimindeki temel alanları tanıtır ve bu alanda geçerli olan temel bilgileri sağlar.
Bilgi İşlemin Temelleri
Bilgisayar biliminin kalbinde neyin hesaplanabileceği ve bunun nasıl hesaplanabileceği üzerine yapılan çalışma vardır. Bilgisayarlar, bilgiyi temsil etmek ve işlemek için sıfır (0) ve birlerin (1) kombinasyonlarını kullanarak ikili prensiplerle çalışır. Bu ikili sistem, tüm bilgi işlem süreçlerinin ve veri temsilinin temelini oluşturur.
Algoritmalar
Algoritma, genellikle problem çözmek veya hesaplama yapmak için kullanılan, iyi tanımlanmış talimatların sonlu bir dizisidir. Algoritmalar, bir listedeki en büyük sayıyı bulmak gibi basit veya bir sayı listesini artan düzende sıralamak gibi karmaşık olabilir. Örneğin, sıralamaya yönelik yaygın bir algoritma, listede tekrar tekrar ilerleyen, bitişik öğeleri karşılaştıran ve yanlış sırada olmaları durumunda bunların yerini değiştiren Kabarcık Sıralaması'dır. Bu işlem liste sıralanıncaya kadar tekrarlanır.
Programlama dilleri
Programlama dilleri, algoritmaları uygulamak ve yazılım oluşturmak için kullanılan araçlardır. Donanım üzerinde yakın kontrol sağlayan C gibi düşük seviyeli dillerden, öğrenilmesi ve kullanılması daha kolay olan ancak birçok donanım ayrıntısını soyutlayan Python gibi yüksek seviyeli dillere kadar karmaşıklık ve amaç bakımından farklılık gösterirler.
Veri Yapıları
Veri yapıları, verimli bir şekilde erişilebilmesi ve değiştirilebilmesi için verileri bir bilgisayarda düzenlemenin ve saklamanın yollarıdır. Örnekler şunları içerir: - Diziler: Dizin veya anahtarla tanımlanabilen öğeler topluluğu. - Bağlantılı Listeler: Her bir öğenin bir sonrakine işaret ettiği bir öğe dizisi. - Ağaçlar: Bir kök değeri ve alt ağaçlardan oluşan, bağlantılı düğümler kümesi olarak temsil edilen hiyerarşik bir yapı.
Yazılım Geliştirme Kavramı
Yazılım geliştirme, uygulamaların veya sistem yazılımlarının tasarlanmasını, kodlanmasını, test edilmesini ve bakımını içerir. Gereksinim analizi, tasarım, uygulama, test, dağıtım ve bakım gibi aşamaları içeren, yazılım geliştirme yaşam döngüsü (SDLC) olarak bilinen bir döngüyü takip eder.
Bilgisayar Mimarisi ve Organizasyonu
Bilgisayar mimarisi, bir bilgisayar sisteminin arayüzünün ve işlevselliğinin özelliklerini ifade eder. Bilgisayar organizasyonu ise mimari özellikleri gerçekleştiren operasyonel birimler ve bunların ara bağlantılarıyla ilgilenir. Yüksek düzeyde, bir bilgisayar sistemi CPU (merkezi işlem birimi), bellek ve I/O (giriş/çıkış) aygıtlarına bölünebilir. CPU, işlemleri için kayıtları kullanarak programlardan gelen talimatları yürütür. Bellek, CPU için verileri ve talimatları saklarken, G/Ç aygıtları dış dünyayla etkileşimleri yönetir.
İşletim sistemleri
Bir işletim sistemi (OS), bilgisayar donanım ve yazılım kaynaklarını yönetir ve bilgisayar programları için ortak hizmetler sağlar. Temel işlevler süreçlerin, belleğin, dosyaların ve G/Ç aygıtlarının yönetilmesini içerir. İşletim sistemlerine örnek olarak Windows, macOS ve Linux verilebilir. Süreç planlama kavramı, işletim sistemi tasarımının önemli bir parçasıdır. Süreçlerin paylaşılan kaynaklara erişim sırasının belirlenmesini içerir. Yaygın planlama algoritmaları arasında İlk Gelen, İlk Hizmet Veren (FCFS), Önce En Kısa İş (SJF) ve Round Robin (RR) bulunur.
Veritabanları
Veritabanı, kolayca erişilebilecek, yönetilebilecek ve güncellenebilecek şekilde düzenlenmiş bir veri koleksiyonudur. Veritabanları iki ana türe ayrılabilir: - Verileri, her satırı tanımlayan benzersiz bir anahtarla bir veya daha fazla sütun ve satır tablosu halinde düzenleyen ilişkisel veritabanları. - Büyük hacimli verileri dağıtılmış bir şekilde, genellikle net bir şema olmaksızın depolamak için tasarlanmış NoSQL veritabanları. SQL (Yapılandırılmış Sorgu Dili), ilişkisel veritabanlarındaki verileri yönetmek ve sorgulamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ağ ve İnternet
Bilgisayar ağı, kaynakları ve verileri paylaşmak için bilgisayarları birbirine bağlamayı içerir. İnternet, küresel iletişimi ve bilgiye erişimi sağlayan geniş bir ağ ağıdır. Ağ oluşturmadaki temel kavramlar şunları içerir: - IP Adresi: Bir ağ üzerinden iletişim kurmak için İnternet Protokolünü kullanan her cihazı tanımlayan, noktalarla ayrılmış benzersiz bir sayı dizisi. - TCP/IP: İnternet üzerindeki ağ cihazlarını birbirine bağlamak için kullanılan bir iletişim protokolleri paketi. TCP/IP, verilerin nasıl paketlenmesi, iletilmesi ve alınması gerektiğini belirtir.
Siber güvenlik
Siber güvenlik, bilgisayar sistemlerini ve ağlarını hırsızlık, hasar ve yetkisiz erişime karşı korumayı içerir. Antivirüs yazılımının kurulmasından, güvenli iletişim için karmaşık kriptografik sistemlerin uygulanmasına kadar bir dizi uygulamayı kapsar. Şifreleme, siber güvenliğin kritik bir yönüdür ve gizli bilgilerin güvenli bir formata dönüştürülmesine olanak tanır. Şifrelemeye bir örnek, güvenli veri iletimi için bir çift anahtar kullanan RSA algoritmasıdır. Sonuç olarak bilgisayar bilimi, modern yaşamın neredeyse her alanında uygulamaları olan geniş bir alandır. Algoritmalar ve veri yapılarından yazılım geliştirme ve siber güvenliğe kadar, bilgisayar bilimi çalışmaları yoluyla geliştirilen bilgi ve beceriler, karmaşık sorunların çözümü ve teknolojinin ilerlemesi için hayati öneme sahiptir.
