Η επιστήμη των υπολογιστών είναι ένα ευρύ πεδίο που ασχολείται κυρίως με την αποθήκευση, μεταφορά και χειρισμό πληροφοριών. Υπάρχουν πολλά θεμέλια πάνω στα οποία βασίζεται ο τομέας της επιστήμης των υπολογιστών. Αυτά τα θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών περιλαμβάνουν αλγόριθμους, μεθοδολογία και γλώσσες προγραμματισμού, υπολογισμό και ανάλυση δεδομένων και συμβόλων και στοιχεία και υλικό υπολογιστών.
Οι αλγόριθμοι είναι εξαιρετικά σημαντικοί μεταξύ των θεμελίων της επιστήμης των υπολογιστών. Οι περισσότερες άλλες πτυχές της επιστήμης των υπολογιστών βασίζονται κατά κάποιον τρόπο σε αλγόριθμους. Οι αλγόριθμοι είναι πεπερασμένα σύνολα οδηγιών που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της χειραγώγησης των δεδομένων. Αναφέρονται ρητά, βήμα προς βήμα διαδικασίες για το χειρισμό και την επεξεργασία δεδομένων. Οι αλγόριθμοι γράφονται γενικά με τη μορφή οδηγιών ή διαγραμμάτων ροής αντί με τη μορφή προγραμματισμένου κώδικα υπολογιστή.
Στον πυρήνα τους, οι μηχανές καταλαβαίνουν μόνο τις γλώσσες των μηχανών. Ως εκ τούτου, η μεθοδολογία προγραμματισμού και οι γλώσσες προγραμματισμού αποτελούν σημαντικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Οι προγραμματιστές υπολογιστών μετατρέπουν γενικά αλγόριθμους-ρητές, βήμα προς βήμα οδηγίες-σε γλώσσες που ο υπολογιστής μπορεί να κατανοήσει. Οι γλώσσες προγραμματισμού είναι τεχνητές γλώσσες που οι υπολογιστές μπορούν να ερμηνεύσουν για να εκτελέσουν διάφορους υπολογισμούς. Ένα σύνολο οδηγιών που εκφράζονται σε γλώσσα προγραμματισμού είναι γνωστό ως πρόγραμμα. C ++, Python και Visual Basic είναι συνήθως γλώσσες προγραμματισμού.
Είναι σημαντικό οι επιστήμονες υπολογιστών να είναι σε θέση να εφαρμόσουν τις δεξιότητές τους στο χειρισμό δεδομένων σε πραγματικές εργασίες. Ο υπολογισμός και η ανάλυση δεδομένων και συμβόλων είναι θέματα που αποτελούν βασικά πρακτικά θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών. Συχνά, αυτό περιλαμβάνει ανάλυση, ταξινόμηση και εξαγωγή συμπερασμάτων από τεράστιες ποσότητες πληροφοριών. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές σε τομείς όπως η υπολογιστική φυσική και η βιοπληροφορική, όπου τα φυσικά και βιολογικά φαινόμενα παρατηρούνται και αναλύονται μετά από πολλές ακριβείς μετρήσεις που έχουν ληφθεί.
Όλος αυτός ο χειρισμός, μεταφορά και αποθήκευση δεδομένων χρειάζεται τα μέσα και τον τόπο για να υπάρξει και να λειτουργήσει. Αυτό το μέρος βρίσκεται στο υλικό. Η χρήση υλικού είναι ένα από τα θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών, επειδή παρέχει ένα πλαίσιο για να λειτουργούν όλες οι άλλες πτυχές της επιστήμης των υπολογιστών. Ένα πρόγραμμα δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει χωρίς σκληρό δίσκο για αποθήκευση και επεξεργαστή για την εκτέλεση των πολύπλοκων αλγορίθμων που περιέχει. Χωρίς φυσική συσκευή για λειτουργία, η επιστήμη των υπολογιστών θα ήταν καθαρά θεωρητικό πεδίο.
Ενώ αυτά τα θεμέλια της επιστήμης των υπολογιστών είναι μόνο μερικά από τα μυριάδες θέματα που καλύπτονται από το ευρύ πεδίο, είναι αυτά από τα οποία ξεκινούν τα περισσότερα από τα υπόλοιπα θέματα του τομέα. Είναι πραγματικά τα θεμέλια πάνω στα οποία χτίζεται ολόκληρο το πεδίο. Χωρίς βασική κατανόηση αυτών των αρχών, η ικανότητα του ατόμου να χρησιμοποιήσει πλήρως τους υπολογιστές για την επεξεργασία και τον χειρισμό θα είναι ελλιπής.