《電子信息類專業導論》 (第3版) 是2023年6月電子工業出版社出版的圖書，作者是張有光，彭守仲，康旺，黃勤，張岩，陳鵬輝。
基本介紹
作者簡介,內容簡介,圖書目錄,
作者簡介
張有光博士，北京航空航天大學電子信息工程學院教授、博士生導師，北京市教學名師。現為工信部研究型教學創新團隊負責人，學校青年教師基本功比賽總教練、學校教師發展中心教師培訓專家組組長、教學指導委員會、通識教育委員會和教材建設委員會委員，士諤書院學業總導師。曾擔任本科教學副院長13年，首屆空天電子信息國家級實驗教學示範中心主任。
曾獲國家教學成果一等獎（排名10），國家教學成果二等獎2項（分別排名2、排名3），“電子信息工程導論”獲國家級一流課程（2023）、教育部精品視頻公開課（2016），北京市育人榜樣（2023）、北京高校優秀本科育人團隊（2022），《電子信息類專業導論》第1版、第3版（即本書）分別獲工業和信息化部“十二五”“十四五”規劃教材，獲北航立德樹人卓越獎（2021），獲校首批課程思政示範課（2018），其案例入選新華思政（2022）。慕課“電子信息工程導論”中國MOOC網（2020）、學習強國（2022）上線。
內容簡介
本書可作為電子信息類專業導論課程的教材。作者從身邊感性事物“智慧型手機”入手，介紹移動通信、積體電路、計算之芯、信息存儲、數碼影像、人機互動、移動互聯、移動套用八個方面專業知識。通過追溯科學發現、技術發明與產業創新的演變歷史，穿插人物故事、創業案例，將電子信息的專業內涵蘊藏其中，使讀者不僅了解專業技術，還能體會到工程師的能力與態度，甚至科學家與企業家的精神。展望未來，將智慧型手機與5G/6G、物聯網、大數據、雲計算、人工智慧、積體電路、無人駕駛等核心技術與前沿產業緊密聯繫起來，彰顯電子信息類專業發展的無限可能性。
選擇智慧型手機，不只是由於其產業重要性、社會普及性、技術綜合性，而且同學們已經具有長期使用經驗，由此追尋背後的科學原理、工程技術、人文藝術、創新創業，容易激發大家的學習興趣，符合認知規律和教育原理。
本書的作用是引導電子信息大類新生了解專業內涵，培養專業興趣。對高年級學生、其他專業學生、教師、家長也很有參考價值，本書最後還提供了電子信息大類專業的培養體系框架。
圖書目錄
第1章 移動通信 1
1.1 移動通信的早期歷史 2
1.1.1 通信的早期歷史：有線電報與電話 2
1.1.2 給信息插上翅膀：無線電通信技術 3
1.1.3 通信的數學理論：香農及其資訊理論 4
1.2 第一代移動通信：移動通信探索時代 5
1.2.1 蜂窩移動通信系統的誕生 5
1.2.2 模擬信號與模擬通信系統 7
1.2.3 移動通信的骨和肉：基站與頻譜資源 8
1.2.4 模擬移動通信系統：頻分多址（FDMA） 10
1.3 第二代移動通信：長江後浪推前浪 10
1.3.1 數字時代的趕者：諾基亞與GSM 11
1.3.2 臥薪嘗膽的顛覆者：高通與CDMA 13
1.4 第三代移動通信：中國標準嶄露頭角 15
1.4.1 CDMA技術、波束賦形及其智慧型天線 16
1.4.2 TD-SCDMA：中國標準開始登上舞台 18
1.4.3 智慧型手機：推動3G業務快速發展 20
1.5 第四代移動通信：中國與歐盟並駕齊驅 22
1.5.1 OFDM技術：似曾相識燕歸來 23
1.5.2 MIMO技術：柳暗花明又一村 24
1.5.3 4G時代：中國企業的群體突破 25
1.6 第五代移動通信：中國企業開始領跑 26
1.6.1 5G的三大套用場景與性能指標 26
1.6.2 5G關鍵技術：無線、編碼與網路 29
1.6.3 5G標準與產業：突顯中國的力量 33
1.7 總結與展望 36
思考題 37
參考文獻 38
第2章 積體電路 39
2.1 從電子管到電晶體 40
2.1.1 晶體檢波器：電子器件的首秀 40
2.1.2 電子管：電子時代的來臨 40
2.1.3 電晶體誕生：資訊時代的開端 43
2.2 積體電路的發明與發展 46
2.2.1 積體電路的誕生：基爾比與諾伊斯 46
2.2.2 積體電路的發展：摩爾與摩爾定律 50
2.3 積體電路的製造工藝 52
2.3.1 積體電路的器件演進 52
2.3.2 積體電路的製造設備 59
2.3.3 積體電路的工藝流程 63
2.4 積體電路設計與EDA 65
2.4.1 積體電路設計流程與設計自動化 66
2.4.2 專用積體電路ASIC：專用晶片 66
2.4.3 可程式晶片FPGA：萬能數字晶片 68
2.4.4 系統級晶片SoC：軟硬體協同設計 69
2.5 積體電路產業發展模式 70
2.5.1 集成器件製造（IDM）模式 70
2.5.2 積體電路Fabless與Foundry模式70
2.5.3 積體電路設計的IP模式 72
2.5.4 積體電路的封裝與測試 72
2.5.5 積體電路產業生態系統 73
2.6 總結與展望 74
思考題 75
參考文獻 76
第3章 計算之芯 77
3.1 圖靈、馮·諾依曼與大型計算機 78
3.1.1 圖靈與邏輯計算原型：圖靈機 78
3.1.2 ENIAC與馮·諾依曼計算體系架構 80
3.1.3 大型計算機與IBM System/360 83
3.2 個人計算機與微處理器 86
3.2.1 英特爾與微處理器的誕生 86
3.2.2 牽牛星：PC的雛形 87
3.2.3 Apple II：PC商業化 89
3.2.4 IBM PC與兼容機的普及 90
3.2.5 Wintel商業生態的形成 91
3.3 計算體系架構與指令集 92
3.3.1 英特爾的一個X86體系 93
3.3.2 融合GPU的CPU系列產品 94
3.3.3 複雜指令集與精簡指令集 94
3.3.4 ARM的誕生及其生態系統 96
3.3.5 ARM的商業模式：IP授權 97
3.3.6 ARM搭上智慧型手機的快車 98
3.3.7 ARM的挑戰與RISC-V的機遇 99
3.4 基帶處理器 100
3.4.1 基帶處理器概述 100
3.4.2 高通基帶處理器 101
3.4.3 華為基帶處理器 102
3.4.4 其他基帶處理器 103
3.5 圖形處理器 104
3.5.1 什麼是圖形處理器 104
3.5.2 蘋果的圖形處理器 105
3.5.3 高通的圖形處理器 106
3.5.4 華為的圖形處理器 106
3.6 移動處理器與人工智慧 107
3.6.1 人工智慧簡介 107
3.6.2 華為麒麟與神經網路處理器 108
3.6.3 蘋果處理器與神經網路引擎 109
3.6.4 高通驍龍與神經網路處理引擎 110
3.7 非馮·諾依曼架構 110
3.7.1 存算一體技術 110
3.7.2 類腦計算技術 110
3.8 總結與展望 111
思考題 112
參考資料 113
第4章 信息存儲 114
4.1 機械硬碟發展簡史 115
4.1.1 機械硬碟的誕生與IBM 350 115
4.1.2 溫徹斯特技術與PC硬碟 116
4.1.3 硬碟的快速發展與GMR技術 117
4.1.4 微硬碟與音樂播放器iPod 119
4.2 固態硬碟發展簡史 121
4.2.1 浮柵電晶體與EPROM 121
4.2.2 快閃記憶體NAND的發明與產業化 124
4.2.3 快閃記憶體早期套用：優盤的發明 126
4.2.4 快閃記憶體大規模套用：固態硬碟 126
4.2.5 大容量快閃記憶體：MLC與3D NAND 127
4.2.6 長江存儲與快閃記憶體國產化之路 129
4.3 計算機記憶體：SRAM與DRAM 130
4.3.1 靜態隨機存儲器與存儲體系架構 130
4.3.2 登納德與動態隨機存儲器的發明 132
4.3.3 動態隨機存儲器的快速發展之路 134
4.3.4 動態隨機存儲器的大容量化方法 135
4.4 憶阻器與阻變式隨機存儲器 136
4.4.1 蔡少棠教授與迷失的第四元件 136
4.4.2 無心插柳：憶阻器元件的發現 137
4.4.3 阻變式隨機存儲器：非易失性 139
4.4.4 憶阻器與存內計算、類腦計算 139
4.5 自旋電子與磁性隨機存儲器 140
4.5.1 巨磁阻效應與自旋電子學的誕生 140
4.5.2 隧穿磁阻效應與磁性隨機存儲器 141
4.5.3 自旋轉移矩磁性隨機存儲器 143
4.5.4 自旋軌道矩磁性隨機存儲器 145
4.6 總結與展望 148
思考題 149
參考文獻 149
第5章 數碼影像 151
5.1 攝影與攝像：留住精彩瞬間 152
5.1.1 影像系統的基本結構 152
5.1.2 數碼攝影與智慧型手機 154
5.1.3 多攝：量變引發質變 155
5.1.4 人像模式與ToF鏡頭 157
5.1.5 高倍變焦與潛望式鏡頭 158
5.2 圖像感測器與智慧型處理 159
5.2.1 開啟數碼影像的大門：CCD圖像感測器 159
5.2.2 數碼影像躍上新台階：CMOS圖像感測器 162
5.2.3 鏡頭背後的影像功臣：ISP圖像信號處理 163
5.2.4 數碼影像自動化核心：AI智慧型處理技術 163
5.3 薄膜電晶體-液晶顯示（TFT-LCD） 165
5.3.1 TFT-LCD的概念與早期發展 165
5.3.2 液晶的發現與液晶物理學 168
5.3.3 TFT-LCD產業化：日本企業從小處入手 170
5.3.4 TFT-LCD產業轉移：韓國的反周期投資 173
5.3.5 TFT-LCD產業再轉移：中國的超越之路 174
5.4 有機發光二極體（OLED） 177
5.4.1 OLED的發明與鄧青雲的貢獻 177
5.4.2 OLED產業化：韓國發展歷程 179
5.4.3 OLED產業轉移：中國趕之路 180
5.4.4 MicroLED與顯示技術的未來 181
5.5 總結與展望 182
思考題 183
參考文獻 184
第6章 人機互動 185
6.1 圖形互動：計算機與網際網路普及的基石 186
6.1.1 滑鼠與圖形用戶界面的首秀：線上系統（NLS） 186
6.1.2 滑鼠與圖形用戶界面的雛形：施樂Alto 188
6.1.3 滑鼠與圖形用戶界面的商用：蘋果Macintosh 190
6.1.4 滑鼠與圖形用戶界面的普及：微軟Windows 193
6.1.5 圖形互動：WIMP 界面範式 194
6.2 觸控互動：突破智慧型手機的人機互動瓶頸 195
6.2.1 按鍵互動：智慧型手機發展中的大瓶頸 195
6.2.2 多點觸控：從概念原型走向觸控螢幕系統 196
6.2.3 觸控互動：蘋果首款智慧型手機的大亮點 199
6.2.4 觸控互動的套用：安卓、小米、華為的UI設計 201
6.3 人機互動：功不可沒的感測器 204
6.3.1 感測器原理與微機電系統（MEMS） 204
6.3.2 加速度感測器：測量手機運動 206
6.3.3 角速度感測器：測量手機姿態 207
6.3.4 方位感測器：感知手機方位 207
6.3.5 環境感測器：感知距離與光強 208
6.4 自然互動：人機融合與人工智慧 209
6.4.1 指紋識別：經典的生物特徵識別 209
6.4.2 人臉識別：相面就能確認你的身份 210
6.4.3 語音互動：人類重要的交流方式 210
6.4.4 手勢互動：與智慧型手機也能打啞謎 212
6.4.5 人工智慧：讓機器來理解你的想法 213
6.5 總結與展望 214
思考題 215
參考資料 216
第7章 移動互聯 217
7.1 網際網路起源與發展 218
7.1.1 網際網路前身：阿帕網從構想走向現實 218
7.1.2 早期網際網路：網際網路與全球資訊網的誕生 220
7.1.3 瀏覽器之爭：微軟和網景的世紀之戰 223
7.1.4 網際網路門戶：雅虎與新浪、搜狐、網易 226
7.2 網際網路的普及 228
7.2.1 搜尋引擎：新時代的網際網路霸主 228
7.2.2 電子商務：挑戰傳統的商業模式 231
7.2.3 社交網路：從社交生活到新媒體 235
7.3 幕後的英雄：現代通信網路 238
7.3.1 網路協定：網際網路的交通規則 238
7.3.2 路由技術：架起網際網路的橋樑 239
7.3.3 光纖通信：鋪設信息高速公路 241
7.4 網際網路發展新趨勢 242
7.4.1 移動網際網路：隨時隨地線上 242
7.4.2 雲計算：虛擬資源按需供應 244
7.4.3 大數據：挖掘其內在的價值 246
7.4.4 數據智慧型：自動化與精準化 247
7.4.5 物聯網：將萬物接入網際網路 248
7.5 總結與展望 249
思考題 250
參考資料 250
第8章 套用軟體 252
8.1 App Store與移動套用生態系統 253
8.1.1 蘋果App Store的艱難問世 253
8.1.2 蘋果App Store的快速發展 255
8.1.3 蘋果打造移動套用生態系統 257
8.1.4 蘋果移動套用生態面臨的挑戰 259
8.2 移動套用：類平台化發展戰略 260
8.2.1 圖片社交：Instagram 260
8.2.2 超級套用：騰訊微信 263
8.2.3 電商平台：手機淘寶 266
8.3 幕後英雄：智慧型手機作系統 267
8.3.1 智慧型手機作系統概述 267
8.3.2 安卓作系統悄然問世 269
8.3.3 安卓作系統開源策略 270
8.3.4 鴻蒙與物聯網作系統 273
8.4 移動替代：移動套用豐富生活 274
8.4.1 從遊戲機轉向手機遊戲 274
8.4.2 被裝進口袋裡的工具箱 276
8.4.3 移動新聞與個性化推薦 278
8.4.4 移動社交與短視頻 279
8.4.5 移動中的智慧型服務 281
8.5 總結與展望 283
思考題 284
參考資料 284
第9章 培養體系 286
9.1 數理基礎 288
9.1.1 數學的意義 288
9.1.2 分析數學 289
9.1.3 高等代數 290
9.1.4 隨機數學 291
9.1.5 基礎物理 293
9.2 專業基礎 294
9.2.1 圖像獲取與處理 294
9.2.2 電路與系統 295
9.2.3 圖像共享 296
9.2.4 電磁場與微波技術 297
9.3 教學改革 297
9.3.1 最佳化課程體系 298
9.3.2 創新創業課程 299
9.3.3 教學方法改革 301
9.4 綜合實驗 302
9.4.1 電子設計基礎訓練 303
9.4.2 單片機基礎訓練 303
9.4.3 跨課程綜合設計 304
9.4.4 跨專業綜合實踐 305
9.5 科技實踐 305
9.5.1 走進科研實驗室 306
9.5.2 科研訓練計畫 307
9.5.3 參加科技競賽 308
9.6 總結與展望 309
思考題 310
參考文獻 311
