計算機科學基礎

美國亞利桑那州立大學教授

目錄

第1章信息技術、互聯網和個人1
1.1引言1
1.2信息系統2
1.3人員3
1.4軟件5
1.4.1系統軟件5
1.4.2應用軟件6
1.5讓IT為你所用: 免費防病毒程序7
1.6硬件8
1.6.1計算機類型8
1.6.2個人計算機硬件9
1.7數據10
1.8互聯互通和移動互聯網11
1.9IT職業生涯12
1.10未來展望: 使用和理解信息技術13
1.11小結14
1.12專業術語16
1.13習題17

第2章互聯網、萬維網和電子商務20
2.1引言20
2.2互聯網和萬維網21
2.3讓IT為你所用: 在線娛樂22
2.4互聯網訪問23
2.4.1提供商23
2.4.2瀏覽器23
2.5Web實用程序25
2.5.1插件程序25
2.5.2過濾器26
2.5.3文件傳輸工具26
2.5.4互聯網安全套件28
2.6通信29
2.6.1電子郵件29
2.6.2消息31
2.6.3社交網絡32
2.6.4博客、微博、網播、播客和維基34
2.7搜索工具35
2.7.1搜索引擎36
2.7.2專用搜索引擎36
2.7.3內容評估36
2.8電子商務37
2.9雲計算39
2.10物聯網40
2.11IT職業生涯41
2.12未來展望: 全新的汽車儀錶盤42
2.13小結43
2.14專業術語46
2.15習題48

第3章應用軟件51
3.1引言51
3.2應用軟件概述52
3.2.1用戶界面52
3.2.2基本特徵53
3.3通用應用程序54
3.3.1文字處理器54
3.3.2電子表格56
3.3.3演示圖形57
3.3.4數據庫管理系統58
3.4專用應用程序59
3.4.1圖形程序59
3.4.2視頻遊戲設計軟件61
3.4.3網頁製作軟件61
3.4.4其他專用應用程序62
3.5移動應用程序63
3.5.1應用程序63
3.5.2App商店64
3.6套裝軟件65
3.6.1辦公套件65
3.6.2雲套件65
3.6.3專用套件和實用工具套件65
3.7IT職業生涯66
3.8讓IT為你所用: Google Docs67
3.9未來展望: 下一代用戶界面67
3.10小結68
3.11專業術語70
3.12習題71

第4章系統軟件74
4.1引言74
4.2系統軟件概述75
4.3操作系統76
4.3.1功能76
4.3.2特徵76
4.3.3類別77
4.4移動操作系統78
4.5桌面操作系統79
4.5.1Windows操作系統79
4.5.2Mac操作系統80
4.5.3UNIX和Linux操作系統81
4.5.4虛擬化82
4.6實用工具83
4.6.1Windows實用工具83
4.6.2實用工具套件87
4.7讓IT為你所用: Mac OS X操作系統的活動監視器87
4.8IT職業生涯89
4.9未來展望: 自修復計算機終結系統崩潰和性能問題89
4.10小結90
4.11專業術語92
4.12習題93第5章系統單元96

5.1引言96
5.2系統單元概述97
5.2.1台式機97
5.2.2筆記本計算機98
5.2.3平板計算機98
5.2.4智能手機99
5.2.5可穿戴計算機99
5.2.6組件99
5.3系統主板100
5.4微處理器101
5.4.1微處理器芯片102
5.4.2專用處理器102
5.5存儲器103
5.5.1RAM103
5.5.2ROM104
5.5.3閃存104
5.6擴展槽和擴展卡105
5.7總線106
5.8端口107
5.8.1標準端口107
5.8.2專用端口108
5.8.3電纜108
5.9讓IT為你所用: 電視調諧器108
5.10電源109
5.11電子數據和指令110
5.11.1數值表示111
5.11.2字符編碼112
5.12IT職業生涯112
5.13未來展望: 腦內芯片112
5.14小結113
5.15專業術語116
5.16習題117

第6章輸入輸出設備120
6.1引言120
6.2什麼是輸入121
6.3鍵盤輸入121
6.4定位指向設備122
6.4.1鼠標122
6.4.2觸摸屏123
6.4.3遊戲控制器123
6.4.4觸控筆124
6.5掃描設備125
6.5.1光學掃描儀125
6.5.2讀卡器125
6.5.3條形碼閱讀器126
6.5.4RFID閱讀器126
6.5.5字符與標記識別設備126
6.6圖像捕捉設備127
6.6.1數碼相機127
6.6.2網絡攝像機128
6.7音頻輸入設備128
6.8什麼是輸出129
6.9顯示器129
6.9.1指標129
6.9.2平板顯示器130
6.9.3曲面顯示器131
6.9.4電子書閱讀器131
6.9.5其他類型顯示器131
6.10讓IT為你所用: 電子書133
6.11打印機133
6.11.1指標134
6.11.2噴墨打印機135
6.11.3激光打印機135
6.11.43D打印機135
6.11.5其他打印機136
6.12音頻輸出設備136
6.13輸入輸出組合設備137
6.13.1頭戴式耳麥137
6.13.2多功能設備137
6.13.3電話137
6.13.4無人機138
6.13.5機器人138
6.13.6虛擬現實的頭盔和手套138
6.14讓IT為你所用: Skype140
6.15人體工程學141
6.16IT職業生涯143
6.17未來展望: 增強現實顯示器143
6.18小結144
6.19專業術語148
6.20習題149

第7章輔助存儲器152
7.1引言152
7.2存儲153
7.3硬盤154
7.3.1內置硬盤155
7.3.2外置硬盤155
7.3.3性能優化156
7.4固態存儲157
7.4.1固態硬盤驅動器158
7.4.2閃存卡158
7.4.3USB驅動器158
7.5光盤159
7.6雲存儲161
7.7讓IT為你所用: 雲存儲162
7.8大容量存儲設備163
7.8.1企業存儲系統163
7.8.2存儲區域網絡164
7.9IT職業生涯165
7.10未來展望: 下一代存儲器165
7.11小結166
7.12專業術語168
7.13習題169

第8章通信和網絡172
8.1引言173
8.2通信173
8.2.1互聯互通173
8.2.2無線革命174
8.2.3通信系統174
8.3通信信道175
8.3.1物理連接175
8.3.2無線連接176
8.4連接設備178
8.4.1調製解調器178
8.4.2連接服務179
8.5數據傳輸180
8.5.1帶寬180
8.5.2協議180
8.6讓IT為你所用: 移動互聯網181
8.7網絡182
8.8網絡類型183
8.8.1局域網183
8.8.2家庭網絡184
8.8.3無線局域網184
8.8.4個人局域網185
8.8.5城域網185
8.8.6廣域網185
8.9網絡體系結構186
8.9.1拓撲結構186
8.9.2策略187
8.10組織網絡189
8.10.1互聯網技術189
8.10.2網絡安全190
8.11IT職業生涯191
8.12未來展望: 遠程呈現讓你身臨其境191
8.13小結192
8.14專業術語195
8.15習題196

第9章隱私、安全和倫理199
9.1引言199
9.2人員200
9.3隱私200
9.3.1大型數據庫200
9.3.2私有網絡203
9.3.3互聯網和萬維網203
9.3.4網絡身份207
9.3.5有關隱私的主要法律208
9.4安全208
9.4.1網絡犯罪208
9.4.2保護計算機安全的措施212
9.5倫理216
9.5.1版權和數字版權管理217
9.5.2剽竊217
9.6讓IT為你所用: 雲備份219
9.7IT職業生涯220
9.8未來展望: 匿名的終結220
9.9小結221
9.10專業術語223
9.11習題224

第10章信息系統228
10.1引言229
10.2組織機構信息流229
10.2.1功能230
10.2.2管理層231
10.2.3信息流231
10.3計算機信息系統233
10.4事務處理系統234
10.5管理信息系統235
10.6決策支持系統236
10.7行政支持系統238
10.8其他信息系統239
10.9IT職業生涯241
10.10未來展望: IBM的“沃森”系統——終極信息查找機器241
10.11小結242
10.12專業術語243
10.13習題244

第11章數據庫247
11.1引言247
11.2數據248
11.3數據組織248
11.3.1關鍵字段249
11.3.2批處理和實時處理249
11.4數據庫概述251
11.4.1對數據庫的需求251
11.4.2數據庫管理251
11.5數據庫管理系統253
11.5.1層次數據庫253
11.5.2網狀數據庫253
11.5.3關係數據庫254
11.5.4多維數據庫256
11.5.5面向對像數據庫256
11.6數據庫類型257
11.6.1個人數據庫257
11.6.2公司數據庫258
11.6.3分佈式數據庫258
11.6.4商業數據庫258
11.7數據庫使用與問題259
11.7.1使用策略259
11.7.2安全260
11.8IT職業生涯260
11.9未來展望: 未來的犯罪數據庫261
11.10小結262
11.11專業術語264
11.12習題265

第12章系統分析與設計267
12.1引言267
12.2系統分析與設計概述268
12.3第一階段: 初步調查269
12.3.1明確問題270
12.3.2提出替代系統271
12.3.3準備簡短的報告271
12.4第二階段: 系統分析271
12.4.1數據採集271
12.4.2數據分析272
12.4.3系統分析總結274
12.5第三階段: 系統設計274
12.5.1設計替代系統274
12.5.2選擇最優系統275
12.5.3撰寫系統設計報告275
12.6第四階段: 系統開發275
12.6.1獲取軟件275
12.6.2獲取硬件276
12.6.3測試新系統276
12.7第五階段: 系統實現277
12.7.1轉換類型277
12.7.2培訓277
12.8第六階段: 系統維護278
12.9原型和快速應用程序開發278
12.9.1原型設計279
12.9.2快速應用程序開發279
12.10IT職業生涯280
12.11未來展望: 跟上技術發展的挑戰280
12.12小結280
12.13專業術語283
12.14習題284

第13章程序開發和語言286
13.1引言286
13.2程序和程序開發287
13.2.1什麼是程序287
13.2.2什麼是程序開發287
13.3第1步: 程序規範288
13.3.1程序目標288
13.3.2預期輸出289
13.3.3輸入數據289
13.3.4處理需求289
13.3.5程序規範文檔290
13.4第2步: 程序設計290
13.4.1自頂向下的程序設計290
13.4.2偽代碼290
13.4.3流程圖290
13.4.4邏輯結構293
13.5第3步: 程序代碼294
13.5.1優秀程序294
13.5.2編碼294
13.6第4步: 程序測試295
13.6.1語法錯誤296
13.6.2邏輯錯誤296
13.6.3測試過程296
13.7第5步: 程序文檔297
13.8第6步: 程序維護298
13.8.1運行298
13.8.2修改需求298
13.9計算機輔助軟件工程和面向對象編程299
13.9.1計算機輔助軟件工程工具299
13.9.2面向對象軟件開發299
13.10程序設計語言的發展300
13.10.1第一代: 機器語言301
13.10.2第二代: 彙編語言301
13.10.3第三代: 高級過程語言301
13.10.4第四代: 面向任務的語言302
13.10.5第五代: 問題和約束語言302
13.11IT職業生涯303
13.12未來展望: 你自己的可編程機器人304
13.13小結304
13.14專業術語307
13.15習題308

附錄術語311