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책소개

컴퓨터 과학과 코딩을 시작하는 학습자들의 최고 입문 도서

이 책은 컴퓨터 과학과 코딩에 대하여 배우고자 하는 이들이 반드시 알아야 할 주제를 담고 있다. 최근 코딩 열풍으로 인하여 많은 코딩 교육 프로그램과 단기 교육이 활성화 되고 있다. 컴퓨터에게 명령을 내리고 이것을 컴퓨터가 수행하도록 하는 것이 프로그래밍이며 이를 위한 명령어를 작성하는 것이 코딩이다. 따라서 코딩을 위해서는 반드시 컴퓨터의 구조와 핵심 원리에 대한 이해가 필요하다.

이 책은 컴퓨터의 역사와 핵심 원리를 독자 여러분들에게 가능한 쉽게 알려주는 것에 가장 중점을 두었으며, 컴퓨터를 다루는 이들이 기본적으로 알아야 할 네트워크, 데이터베이스, 이진수, 논리 회로 등에 관한 핵심 내용을 가능한 쉽게 기술하고자 하였다. 컴퓨터 과학과 기술은 타 기술에 비하여 그 진보의 속도가 매우 빠르기 때문에 이 책에서는 4차 산업혁명, 빅데이터, 사물인터넷, 블록체인, 메타버스, NFT, 인공지능 등의 최신 주제도 담았다. 이들을 통해서 독자 여러분은 앞으로의 컴퓨터 기술이 어떻게 발전할지에 관한 전망을 가질 수도 있을 것이다.

이 책은 13개의 중요한 주제에 대하여 장을 구성하였으며, 각 장에는 3~5개 가량의 작은 절을 두어 독자들이 지루하지 않게 읽을 수 있도록 하였다. 그리고 각 절의 주제와 관련된 다양한 삽화를 넣었으며, 중간중간 재미있는 읽을거리도 배치하였다. 또한 모든 장의 내용을 익히고 나면 중간중간에 있는 실습하기를 통해 코딩과 인공지능 기술에 대해 실습을 해 볼 수 있다. 또한 연습 문제를 통해서 책의 내용을 복습한 후, 서술식 심화 문제의 주제에 대하여 스스로 탐구하거나 학습자 동료들과 이야기를 나누어 본다면 컴퓨터 기술에 대해 더욱더 큰 흥미를 가지게 될 것이다.

목차

CHAPTER 1 우리 삶의 필수 도구인 컴퓨터

1.1 컴퓨터와 스마트폰, 그리고 디지털 전환
ㅤ컴퓨터는 인간이 만든 최고의 도구
ㅤ스마트폰과 앱
ㅤ산업 혁명과 정보 혁명의 시대
ㅤ디지털 대전환의 시대
ㅤ인공지능의 출현으로 새로운 변화를 맞이하다
1.2 인공지능과 컴퓨터가 인간의 창의성을 넘보다
ㅤ사례로 알아보는 인공지능
ㅤ인간 고유의 직관, 추론, 추상화가 필요한 바둑
ㅤ인공지능이 던지는 질문 : 창의성은 인간 고유의 능력인가
1.3 이제는 똑똑한 자동차가 운전하는 시대
ㅤ인공지능과 사물인터넷 기술로 움직이는 자동차
ㅤ자율주행 자동차 기술은 컴퓨터와 정보 통신기술의 집합체
ㅤ컴퓨터가 운전하는 자동차는 더 좋은 세상을 만들까?
1.4 컴퓨터 과학이 다루는 다양한 영역들
ㅤ컴퓨터 과학을 살펴보자
ㅤ컴퓨터 과학과 연관 학문들
ㅤ컴퓨터 과학의 영역은 점점 더 확장되고 있으며 융합되고 있다
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 2 컴퓨터를 알아보자

2.1 컴퓨터의 역사를 살펴보자
ㅤ인간의 숫자 계산을 도와주는 기기
ㅤ해석기관과 프로그래밍의 탄생
ㅤ튜링 기계와 프로그램 내장 방식의 현대적 컴퓨터
ㅤ1세대 컴퓨터와 진공관
2.2 컴퓨터의 눈부신 발전
ㅤ2세대 컴퓨터와 트랜지스터
ㅤ3세대 컴퓨터와 집적회로
ㅤ4세대 컴퓨터와 고밀도 집적회로
2.3 개인용 컴퓨터와 인터넷, 그리고 스마트폰
ㅤ개인용 컴퓨터의 등장
ㅤ인터넷과 웹 서비스의 등장
ㅤ이동 통신 기술과 스마트폰 혁명
2.4 컴퓨터와 하드웨어
ㅤ컴퓨터 하드웨어를 알아보자
ㅤ컴퓨터의 핵심 : 마이크로프로세서와 인텔
ㅤ새로운 강자 모바일 AP의 등장
ㅤ마이크로프로세서의 큰 흐름 : CISC와 RISC
ㅤ컴퓨터의 또 다른 뇌: 그래픽 처리장치
2.5 컴퓨터의 종류를 알아보자
ㅤ슈퍼 컴퓨터와 메인 프레임 컴퓨터
ㅤ워크스테이션과 마이크로 컴퓨터 그리고 개인용 컴퓨터
ㅤ데스크톱 컴퓨터와 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰
ㅤ사물 인터넷을 위한 컴퓨터
ㅤ컴퓨터 소프트웨어를 알아보자
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 3 데이터와 정보

3.1 2진수와 컴퓨터의 정보표현
ㅤ디지털 세상과 정보의 표현 방법
ㅤ문자의 표현을 위한 방법: 아스키 코드와 유니코드
3.2 소리와 이미지를 컴퓨터에서 표현하는 방법
ㅤ아날로그와 디지털
ㅤ디지털 이미지를 표현하는 방법 : 비트맵 이미지
3.3 컴퓨터와 논리 회로
ㅤ논리 회로와 논리 연산자
ㅤ논리회로를 이용한 덧셈 : 반 가산기와 전 가산기
ㅤ컴퓨터는 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 어떻게 수행하는가
3.4 디지털 데이터의 표현 방법 : 기수법과 진법
ㅤ디지털 데이터의 용량을 표현하는 방법과 정보의 양
ㅤ진수의 변환방법
ㅤ2진수의 덧셈 방법
ㅤ컴퓨터에서 음수를 나타내는 방법
3.5 컴퓨터의 기억 장치와 중앙 처리 장치를 알아보자
ㅤ기억 장치의 종류와 계층 구조
ㅤ중앙 처리 장치의 구조
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 4 운영체제를 알아보자

4.1 운영체제란 무엇인가
ㅤ하드웨어와 소프트웨어를 이어주는 운영체제
ㅤ운영체제의 구조를 자세히 알아보자
4.2 다양한 운영체제와 그 역사
ㅤ유닉스의 역사와 갈래
ㅤ리눅스 운영체제
ㅤ윈도우 운영체제
ㅤmacOS 운영체제
ㅤ운영체제가 하는 자원관리
4.3 운영체제가 하는 일
ㅤ프로그램과 프로세스
ㅤ운영체제의 작업 처리 방법
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 5 프로그래밍을 익혀보자

5.1 프로그래밍을 익혀보자
ㅤ프로그래밍과 프로그래밍 언어
ㅤ저급 프로그래밍 언어와 고급 프로그래밍 언어
ㅤ어떤 프로그래밍 언어들이 있을까
ㅤ소프트웨어 개발을 위한 일반적인 단계
ㅤ코딩을 통해 알고리즘을 구현하는 단계를 알아보자
ㅤ컴파일러와 인터프리터
5.2 프로그래밍 언어와 프로그램의 수행 구조
ㅤ프로그래밍 언어와 제어구조
ㅤ문제 해결과 의사코드를 이용한 표현 방법
ㅤ프로그램을 더 효율적으로 작성하기 위한 기법 : 객체 지향 프로그래밍
ㅤ객체와 클래스를 알아보자
5.3 알고리즘과 컴퓨팅 사고를 알아보자
ㅤ문제를 해결하는 절차를 생각해 보자
ㅤ컴퓨팅 사고는 왜 필요할까
ㅤ컴퓨팅 사고와 컴퓨팅
ㆍ 실습하기
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 6 네트워크

6.1 네트워크의 역사와 프로토콜
ㅤ전신망을 이용한 정보교환
ㅤ컴퓨터 네트워크의 구성
ㅤ전송 속도와 LAN의 표준
ㅤ모뎀
ㅤ네트워크와 프로토콜
ㅤIP 주소와 도메인 주소를 알아보자
6.2 네트워크의 회선 구성, 데이터 교환, 연결 방식
ㅤ네트워크의 회선 구성 방식
ㅤ네트워크의 데이터 교환 방식
ㅤ데이터 전송 방식에 따른 분류
6.3 인터넷 서비스는 어떻게 동작하는가
ㅤ검색 엔진과 웹 크롤러를 알아보자
ㅤ클라이언트-서버 모형
ㅤ인터넷 자원을 이용하기 위한 주소 URL
ㅤHTML과 CSS를 알아보자
6.4 클라우드 컴퓨팅을 알아보자
ㅤ세상을 변화시키는 클라우드 컴퓨팅
ㅤ개인이 이용할 수 있는 편리한 클라우드 서비스
ㅤ클라우드 서비스의 분류
ㆍ 실습하기
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 7 인터넷과 웹, 정보보안

7.1 정보의 바다 인터넷의 기원
ㅤ정보의 바다 인터넷과 그 역사
ㅤ인터넷 이용의 대중화를 가져온 웹 서비스와 웹 브라우저
7.2 해커와 해킹, 바이러스를 알아보자
ㅤ해커라는 말의 의미
ㅤiOS와 탈옥: 윤리적인 소비자 문제
ㅤ소프트웨어 마켓과 악성 코드 검출
ㅤ컴퓨터 악성 코드와 그 종류
7.3 해킹의 유형과 관련된 기술을 알아보자
ㅤ해킹에는 어떤 유형이 있는가
ㅤ해킹에 관련된 기술들
ㅤ디지털 포렌식
7.4 스마트폰과 모바일 앱
ㅤ모바일 폰의 발전
ㅤ스마트폰의 간략한 역사
ㅤ스마트폰을 위한 앱 마켓
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 8 소셜 미디어와 공개 소프트웨어

8.1 소통의 도구 소셜 미디어
ㅤ소셜 미디어와 그 가치
ㅤweb + log = blog
ㅤ마이크로블로그
ㅤ소셜 네트워크 서비스
ㅤ인스턴트 메신저
ㅤ인터넷 커뮤니티
8.2 누구나 소프트웨어의 혜택을 누리도록 하자:공개 소프트웨어
ㅤ공개 소프트웨어와 비공개 소프트웨어, 자유 소프트웨어
ㅤ리처드 스톨먼과 카피레프트 운동
ㅤ소프트웨어 개발시 살펴보아야 할 다양한 라이선스들
8.3 소프트웨어 개발 과정과 버전 관리 도구
ㅤ개발의 복잡도가 증가하면서 발생한 소프트웨어 위기
ㅤ소프트웨어 개발의 어려움
ㅤ소프트웨어 버전 관리 시스템의 필요성
ㅤ버전 관리 시스템 Git과 Github
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 9 데이터베이스와 빅데이터

9.1 데이터와 정보, 그리고 데이터베이스
ㅤ데이터와 정보
ㅤ스프레드시트
ㅤ데이터베이스와 데이터베이스 관리 시스템
ㅤSQL과 데이터베이스의 구조
ㅤ데이터이스에 적용될 수 있는 여러 가지 SQL 명령
9.2 빅데이터와 데이터 분석
ㅤ정보의 원천 빅데이터
ㅤ형식을 갖춘 정형 데이터와 형식이 없는 비정형 데이터
9.3 데이터 과학을 알아보자
ㅤ데이터 분석과 데이터 과학이 필요한 이유
ㅤ데이터 중심의 과학
9.4 데이터 분석 플랫폼과 데이터 마켓
ㅤ데이터 분석을 위한 플랫폼인 캐글
ㅤ데이터 마켓과 열린 데이터
9.5 데이터를 분석하는 방법
ㅤ데이터의 이해
ㅤ데이터 사이의 특성을 파악하기 위한 상관관계의 시각화와 정량화
ㅤ데이터에 비례하여 알고리즘은 향상되고 있다
ㅤ데이터에 문제가 있다면 학습의 결과를 신뢰하기 어렵다
ㅤ의미있는 데이터를 모아 문제를 해결하자
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 10 멀티미디어를 알아보자

10.1 멀티미디어 데이터
ㅤ디지털화와 멀티미디어의 출현
ㅤ오디오 데이터의 디지털화
ㅤ디지털 카메라와 영상 신호의 저장
10.2 이미지의 조작과 표현 방법
ㅤ컴퓨터는 이미지를 어떻게 저장할까
ㅤ마스크를 사용하여 이미지를 조작하는 방법
ㅤ영상 처리를 알아보자.
ㅤ대규모 영상 인식 대회가 인공지능의 혁명을 가져오다
ㅤ컴퓨터 그래픽스를 알아보자
ㅤ디지털 방송과 디스플레이 장치의 해상도
ㅤ동영상의 표현
ㅤ동영상을 편집하는 유용한 프로그램
10.3 이미지와 오디오, 동영상, 문서 파일
ㅤ이미지 저장을 위한 여러 가지 방식
ㅤ음원 저장을 위한 여러 가지 방식
ㅤ동영상 저장을 위한 여러 가지 방식
ㅤ문서 교환을 위한 표준 파일 PDF
10.4 멀티미디어의 활용
ㅤ주문형 비디오
ㅤ영상 회의 서비스
ㅤ인간과 대화하는 컴퓨터 : 챗봇
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 11 가상현실, 메타버스, 블록체인

11.1 인공적으로 만든 현실 : 가상 현실
ㅤ가상 현실의 역사
ㅤ가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실
11.2 메타버스
ㅤ컴퓨터 속의 또 다른 세상
ㅤ메타버스의 한계와 서비스 간의 결합, 디지털 트윈
11.3 컴퓨터 게임
ㅤ컴퓨터 게임의 역사
ㅤ컴퓨터 게임의 형식과 분류
ㅤ컴퓨터 게임을 만드는 게임 엔진
ㅤ컴퓨터 게임을 만드는 단계
11.4 블록체인과 NFT
ㅤ블록체인과 관련된 기술들
ㅤ분산 장부
ㅤ가상화폐와 암호화폐
ㅤ대체 불가능 토큰 : NFT
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 12 사물인터넷을 알아보자

12.1 사물인터넷과 특징
ㅤ사물인터넷과 유비쿼터스 컴퓨팅
ㅤ일상의 사물이 인터넷으로 통합되다
12.2 사양한 사물인터넷 사례
ㅤ스마트 카
ㅤ자율주행 자동차와 자동화 수준
ㅤ스마트 홈
ㅤ스마트 시티
12.3 사물인터넷을 위한 기반 기술
ㅤRFID 기술
ㅤ사물을 식별하는 도구 : GS1 표준
ㅤ사물의 위치를 식별하는 기술 : GPS
12.4 로봇 기술
ㅤ로봇 기술과 그 적용 분야
ㅤ보다 똑똑한 로봇 : 지능형 로봇
ㅤ인공지능 기술을 통해 보다 더 똑똑해지는 로봇
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제

CHAPTER 13 다시 떠오르는 인공지능

13.1 인공지능이란 무엇인가
ㅤ인공지능이라는 과학 기술
ㅤ우리의 삶 여러 곳에 스며든 인공지능 기술
ㅤ인공지능을 판별하는 방법 - 튜링 테스트
ㅤ지능에 대한 여러 가지 정의
13.2 인공지능과 머신러닝
ㅤ머신러닝을 정의하고 이해하자
ㅤ명시적 프로그래밍과 머신러닝
13.3 퍼셉트론과 딥러닝
ㅤ생물학에서 밝혀낸 신경세포의 구조
ㅤ신경세포를 흉내낸 프로그램인 퍼셉트론
ㅤ논리회로와 논리적인 사고의 유사성
ㅤ퍼셉트론 연구의 선구자들과 논리회로의 표현 방법
13.4 인공지능과 미래의 직업
ㅤ기술의 발전과 일자리의 변화
ㅤ기술 혁신과 일자리에 대한 비관론과 낙관론
ㅤ고숙련 지적 활동을 하는 인공지능 : 알파코드
ㅤ인간보다 더 창의적인 일을 하는 인공지능
ㅤ모라벡의 역설과 약한 인공지능, 강한 인공지능, 초 인공지능
ㆍ 실습하기
ㆍ 요약
ㆍ 연습문제