本书可作为电子信息类专业导论课程的教材。作者从身边感性事物“智能手机”入手,介绍移动通信、集成电路、计算之芯、信息存储、数码影像、人机交互、移动互联、移动应用八个方面的专业知识。通过追溯科学发现、技术发明与产业创新的演变历史,穿插人物故事、创业案例,将电子信息的专业内涵蕴藏其中,使读者不仅能了解专业技术,还能体会到工程师的能力与态度,甚至科学家与企业家的精神。展望未来,将智能手机与5G/6G、物联网、大数据、云计算、人工智能、集成电路、无人驾驶等核心技术与前沿产业紧密联系起来,彰显电子信息类专业发展的无限可能性。 选择智能手机,不只是由于其产业重要性、社会普及性、技术综合性,而且同学们已经具有长期使用经验,由此追寻背后的科学原理、工程技术、人文艺术、创新创业,容易激发大家的学习兴趣,符合认知规律和教育原理。

目 录 第1章 移动通信1 1.1 移动通信的早期历史2 1.1.1 通信的早期历史:有线电报与电话2 1.1.2 给信息插上翅膀:无线电通信技术3 1.1.3 通信的数学理论:香农及其信息论4 1.2 代移动通信:移动通信探索时代5 1.2.1 蜂窝移动通信系统的诞生5 1.2.2 模拟信号与模拟通信系统7 1.2.3 移动通信的骨和肉:基站与频谱资源8 1.2.4 模拟移动通信系统:频分多址(FDMA)10 1.3 第二代移动通信:长江后浪推前浪10 1.3.1 数字时代的赶超者:诺基亚与GSM11 1.3.2 卧薪尝胆的颠覆者:高通与CDMA13 1.4 第三代移动通信:中国标准崭露头角15 1.4.1 CDMA技术、波束赋形及其智能天线16 1.4.2 TD-SCDMA:中国标准开始登上舞台18 1.4.3 智能手机:推动3G业务快速发展20 1.5 第四代移动通信:中国与欧���并驾齐驱22 1.5.1 OFDM技术:似曾相识燕归来23 1.5.2 MIMO技术:柳暗花明又一村24 1.5.3 4G时代:中国企业的群体突破25 1.6 第五代移动通信:中国企业开始领跑26 1.6.1 5G的三大应用场景与性能指标26 1.6.2 5G关键技术:无线、编码与网络29 1.6.3 5G标准与产业:突显中国的力量33 1.7 总结与展望36 思考题37 参考文献38 第2章 集成电路39 2.1 从电子管到晶体管40 2.1.1 晶体检波器:电子器件的首秀40 2.1.2 电子管:电子时代的来临40 2.1.3 晶体管诞生:信息时代的开端43 2.2 集成电路的发明与发展46 2.2.1 集成电路的诞生:基尔比与诺伊斯46 2.2.2 集成电路的发展:摩尔与摩尔定律50 2.3 集成电路的制造工艺52 2.3.1 集成电路的器件演进52 2.3.2 集成电路的制造设备59 2.3.3 集成电路的工艺流程63 2.4 集成电路设计与EDA65 2.4.1 集成电路设计流程与设计自动化66 2.4.2 专用集成电路ASIC:专用芯片67 2.4.3 可编程芯片FPGA:数字芯片68 2.4.4 系统级芯片SoC:软硬件协同设计69 2.5 集成电路产业发展模式70 2.5.1 集成器件制造(IDM)模式70 2.5.2 集成电路Fabless与Foundry模式70 2.5.3 集成电路设计的IP模式72 2.5.4 集成电路的封装与测试72 2.5.5 集成电路产业生态系统73 2.6 总结与展望74 思考题75 参考文献76 第3章 计算之芯77 3.1 图灵、冯·诺依曼与大型计算机78 3.1.1 图灵与逻辑计算原型:图灵机78 3.1.2 ENIAC与冯·诺依曼计算体系架构80 3.1.3 大型计算机与IBM System/36083 3.2 个人计算机与微处理器86 3.2.1 英特尔与微处理器的诞生86 3.2.2 牵牛星:PC的雏形87 3.2.3 Apple-Ⅱ:PC商业化89 3.2.4 IBM PC与兼容机的普及90 3.2.5 Wintel商业生态的形成91 3.3 计算体系架构与指令集92 3.3.1 英特尔的个X86体系93 3.3.2 融合GPU的CPU系列产品94 3.3.3 复杂指令集与精简指令集94 3.3.4 ARM的诞生及其生态系统96 3.3.5 ARM的商业模式:IP授权97 3.3.6 ARM搭上智能手机的快车98 3.3.7 ARM的挑战与RISC-V的机遇99 3.4 基带处理器100 3.4.1 基带处理器概述100 3.4.2 高通基带处理器101 3.4.3 华为基带处理器102 3.4.4 其他基带处理器103 3.5 图形处理器104 3.5.1 什么是图形处理器104 3.5.2 苹果的图形处理器105 3.5.3 高通的图形处理器106 3.5.4 华为的图形处理器106 3.6 移动处理器与人工智能107 3.6.1 人工智能简介107 3.6.2 华为麒麟与神经网络处理器108 3.6.3 苹果处理器与神经网络引擎109 3.6.4 高通骁龙与神经网络处理引擎110 3.7 非冯·诺依曼架构110 3.7.1 存算一体技术110 3.7.2 类脑计算技术110 3.8 总结与展望111 思考题112 参考文献113 第4章 信息存储114 4.1 机械硬盘发展简史115 4.1.1 机械硬盘的诞生与IBM 350115 4.1.2 温彻斯特技术与PC硬盘116 4.1.3 硬盘的快速发展与GMR技术117 4.1.4 微硬盘与音乐播放器iPod119 4.2 固态硬盘发展简史121 4.2.1 浮栅晶体管与EPROM121 4.2.2 NAND的发明与产业化124 4.2.3 闪存早期应用:优盘的发明126 4.2.4 闪存大规模应用:固态硬盘126 4.2.5 大容量闪存:MLC与3D NAND127 4.2.6 长江存储与闪存国产化之路129 4.3 计算机内存:SRAM与DRAM130 4.3.1 静态随机存储器与存储体系架构130 4.3.2 登纳德与动态随机存储器的发明132 4.3.3 动态随机存储器的快速发展之路134 4.3.4 动态随机存储器的大容量化方法135 4.4 忆阻器与阻变式随机存储器136 4.4.1 蔡少棠教授与迷失的第四元件136 4.4.2 无心插柳:忆阻器元件的发现137 4.4.3 阻变式随机存储器:非易失性139 4.4.4 忆阻器与存内计算、类脑计算139 4.5 自旋电子与磁性随机存储器140 4.5.1 巨磁阻效应与自旋电子学的诞生140 4.5.2 隧穿磁阻效应与磁性随机存储器141 4.5.3 自旋转移矩磁性随机存储器143 4.5.4 自旋轨道矩磁性随机存储器145 4.6 总结与展望148 思考题149 参考文献149 第5章 数码影像151 5.1 摄影与摄像:留住精彩瞬间152 5.1.1 影像系统的基本结构152 5.1.2 数码摄影与智能手机154 5.1.3 多摄:量变引发质变155 5.1.4 人像模式与ToF镜头157 5.1.5 高倍变焦与潜望式镜头158 5.2 图像传感器与智能处理159 5.2.1 开启数码影像的大门:CCD图像传感器159 5.2.2 数码影像跃上新台阶:CMOS图像传感器162 5.2.3 镜头背后的影像功臣:ISP与图像信号处理163 5.2.4 数码影像自动化核心:AI智能处理技术163 5.3 薄膜晶体管-液晶显示(TFT-LCD)165 5.3.1 TFT-LCD的概念与早期发展165 5.3.2 液晶的发现与液晶物理学168 5.3.3 TFT-LCD产业化:日本企业从小处入手170 5.3.4 TFT-LCD产业转移:韩国的反周期投资173 5.3.5 TFT-LCD产业再转移:中国的超越之路174 5.4 有机发光二极管(OLED)177 5.4.1 OLED的发明与邓青云的贡献177 5.4.2 OLED产业化:韩国发展历程179 5.4.3 OLED产业转移:中国赶超之路180 5.4.4 MicroLED与显示技术的未来181 5.5 总结与展望182 思考题183 参考文献184 第6章 人机交互185 6.1 图形交互:计算机与互联网普及的基石186 6.1.1 鼠标与图形用户界面的首秀:在线系统(NLS)186 6.1.2 鼠标与图形用户界面的雏形:施乐Alto188 6.1.3 鼠标与图形用户界面的商用:苹果Macintosh190 6.1.4 鼠标与图形用户界面的普及:微软Windows193 6.1.5 图形交互:WIMP界面范式194 6.2 触控交互:突破智能手机的人机交互瓶颈195 6.2.1 按键交互:智能手机发展中的瓶颈195 6.2.2 多点触控:从概念原型走向触摸屏系统196 6.2.3 触控交互:苹果**智能手机的亮点199 6.2.4 触控交互的应用:安卓、小米、华为的UI设计201 6.3 人机交互:功不可没的传感器204 6.3.1 传感器原理与微机电系统(MEMS)204 6.3.2 加速度传感器:测量手机运动206 6.3.3 角速度传感器:测量手机姿态207 6.3.4 方位传感器:感知手机方位207 6.3.5 环境传感器:感知距离与光强208 6.4 自然交互:人机融合与人工智能209 6.4.1 指纹识别:经典的生物特征识别209 6.4.2 人脸识别:相面就能确认你的身份210 6.4.3 语音交互:人类重要的交流方式210 6.4.4 手势交互:与智能手机也能打哑谜212 6.4.5 人工智能:让机器来理解你的想法213 6.5 总结与展望214 思考题215 参考文献216 第7章 移动互联217 7.1 互联网起源与发展218 7.1.1 互联网前身:阿帕网从构想走向现实218 7.1.2 早期互联网:因特网与万维网的诞生220 7.1.3 浏览器之争:微软和网景的世纪之战223 7.1.4 互联网门户:雅虎与新浪、搜狐、网易226 7.2 互联网的普及228 7.2.1 搜索引擎:新时代的互联网霸主228 7.2.2 电子商务:挑战传统的商业模式231 7.2.3 社交网络:从社交生活到新媒体235 7.3 幕后的英雄:现代通信网络238 7.3.1 网络协议:互联网的交通规则238 7.3.2 路由技术:架起互联网的桥梁239 7.3.3 光纤通信:铺设信息高速公路241 7.4 互联网发展新趋势242 7.4.1 移动互联网:随时随地在线242 7.4.2 云计算:虚拟资源按需供应244 7.4.3 大数据:挖掘其内在的价值246 7.4.4 数据智能:自动化与精准化247 7.4.5 物联网:将万物接入互联网248 7.5 总结与展望249 思考题250 参考文献250 第8章 应用软件252 8.1 App Store与移动应用生态系统253 8.1.1 苹果App Store的艰难问世253 8.1.2 苹果App Store的快速发展255 8.1.3 苹果打造移动应用生态系统257 8.1.4 苹果移动应用生态面临的挑战259 8.2 移动应用:类平台化发展战略260 8.2.1 图片社交:Instagram260 8.2.2 **应用:腾讯微信263 8.2.3 电商平台:手机淘宝266 8.3 幕后英雄:智能手机操作系统267 8.3.1 智能手机操作系统概述267 8.3.2 安卓操作系统悄然问世269 8.3.3 安卓操作系统开源策略270 8.3.4 鸿蒙与物联网8