张有光，博士，北京航空航天大学教授、博士生导师，北京市教学名师。现为工信部研究型教学创新团队负责人，重量教学团队与国家自然基金创新群体核心成员、校教学指导委员会与通识教育委员会核心成员。曾获国家教学成果二等奖1项、北京市教学成果一等奖2项，宝钢全国很好教师奖，国家公开视频课，中国电子教育学会很好教材一等奖，校级很好博士论文指导教师。

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11
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16
1．4．1CDMA技术、波束赋形及其智能天线16
1．4．2TD-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：中国与欧盟并驾齐驱22
1．5．1OFDM技术：似曾相识燕归来23
1．5．2MIMO技术：柳暗花明又一村24
1．5．34G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
1．6．15G的三大应用场景与性能指标26
1．6．25G关键技术：无线、编码与网络29
1．6．35G标准与产业：突显中国的力量32
1．6总结与展望35
思考题35
第2章集成电路37
2．1从电子管到晶体管38
2．1．1晶体检波器：电子器件的首秀38
2．1．2电子管：电子时代的来临38
2．1．3晶体管诞生：信息时代的开端41
2．2集成电路的发明与发展44
2．2．1集成电路的诞生：基尔比与诺伊斯44
2．2．2集成电路的发展：摩尔与摩尔定律48
2．3集成电路的制造工艺50
2．3．1集成电路的器件演进50
2．3．2集成电路的制造设备56
2．3．3集成电路的工艺流程60
2．4集成电路设计与EDA61
2．4．1集成电路设计流程与设计自动化62
2．4．2专用集成电路ASIC：职业化选手63
2．4．3可编程芯片FPGA：万能数字芯片64
2．4．4系统级芯片SoC：软硬件协同设计65
2．5集成电路产业发展模式65
2．5．1集成器件制造（IDM）模式66
2．5．2集成电路Fabless与Foundry模式66
2．5．3集成电路设计的IP模式67
2．5．4集成电路的封装与测试68
2．5．5集成电路产业生态系统69
2．6总结与展望70
思考题70
第3章计算之芯72
3．1图灵、冯·诺依曼与大型计算机73
3．1．1图灵与逻辑计算原型：图灵机73
3．1．2ENIAC与冯·诺依曼计算体系架构75
3．1．3大型计算机与IBMSystem/36078
3．2个人计算机与微处理器81
3．2．1英特尔与微处理器的诞生81
3．2．2牵牛星：PC的雏形82
3．2．3AppleII：PC商业化84
3．2．4IBMPC与兼容机的普及85
3．2．5Wintel商业生态的形成86
3．3计算体系架构与指令集87
3．3．1英特尔的个X86体系87
3．3．2融合GPU的CPU系列产品88
3．3．3复杂指令集与精简指令集89
3．3．4ARM的诞生及其生态系统91
3．3．5ARM的商业模式：IP授权92
3．3．6ARM搭上智能手机的快车93
3．3．7ARM的挑战与RISC-V的机遇94
3．4基带处理器95
3．4．1基带处理器概述95
3．4．2高通基带处理器96
3．4．3华为基带处理器97
3．4．4其他基带处理器98
3．5图形处理器99
3．5．1什么是图形处理器99
3．5．2苹果的图形处理器100
3．5．3高通的图形处理器100
3．5．4华为的图形处理器101
3．6移动处理器与人工智能101
3．6．1人工智能简介102
3．6．2华为麒麟与神经网络处理器103
3．6．3苹果处理器与神经网络引擎104
3．6．4高通骁龙与神经网络处理引擎104
3．7总结与展望104
思考题105
第4章信息存储106
4．1机械硬盘发展简史107
4．1．1机械硬盘的诞生与IBM350107
4．1．2温切斯特技术与PC硬盘108
4．1．3硬盘的快速发展与GMR技术109
4．1．4微硬盘与音乐播放器iPod111
4．1．5机械硬盘的未来发展之路112
4．2固态硬盘发展简史115
4．2．1浮栅晶体管与EPROM116
4．2．2闪存NAND的发明与产业化118
4．2．3闪存早期应用：优盘的发明120
4．2．4闪存大规模应用：固态硬盘120
4．2．5大容量闪存：MLC与3DNAND121
4．2．6长江存储与闪存国产化之路123
4．3计算机内存：SRAM与DRAM124
4．3．1静态随机存储器与存储体系架构124
4．3．2登纳德与动态随机存储器的发明126
4．3．3动态随机存储器的快速发展之路128
4．3．4动态随机存储器的大容量化方法129
4．4忆阻器与阻变式随机存储器130
4．4．1蔡少棠教授与迷失的第四元件130
4．4．2无心插柳：忆阻器元件的发现131
4．4．3阻变式随机存储器：非易失性132
4．4．4忆阻器与存内计算、类脑计算133
4．5自旋电子与磁性随机存储器134
4．5．1巨磁阻效应与自旋电子学的诞生134
4．5．2隧穿磁阻效应与磁性随机存储器135
4．5．3自旋转移动量矩磁性随机存储器137
4．5．4自旋电子学的未来：全自旋计算139
4．6总结与展望139
思考题140
第5章数码影像141
5．1摄影与摄像：留住精彩瞬间142
5．1．1影像系统的基本结构142
5．1．2数码摄影与智能手机144
5．1．3多摄：量变引发质变145
5．1．4人像模式与ToF镜头147
5．1．5高倍变焦与潜望式镜头148
5．2图像传感器与智能处理149
5．2．1开启数码影像的大门：CCD图像传感器149
5．2．2数码影像跃上新台阶：CMOS图像传感器152
5．2．3镜头背后的影像功臣：ISP图像信号处理153
5．2．4数码影像自动化核心：AI智能处理技术153
5．3薄膜晶体管-液晶显示（TFT-LCD）155
5．3．1TFT-LCD的概念与早期发展155
5．3．2液晶的发现与液晶物理学158
5．3．3TFT-LCD产业化：日本企业从小处入手160
5．3．4TFT-LCD产业转移：韩国的反周期投资163
5．3．5TFT-LCD产业再转移：中国的超越之路164
5．4有机发光二极管（OLED）167
5．4．1OLED的发明与邓青云的贡献167
5．4．2OLED产业化：韩国发展历程169
5．4．3OLED产业转移：中国赶超之路170
5．4．4MicroLED与显示技术的未来171
5．5总结与展望172
思考题173
第6章人机交互174
6．1图形交互：计算机与互联网普及的基石175
6．1．1鼠标与图形用户界面的首秀：在线系统（NLS）175
6．1．2鼠标与图形用户界面的雏形：施乐Alto177
6．1．3鼠标与图形用户界面的商用：苹果Macintosh179
6．1．4鼠标与图形用户界面的普及：微软Windows182
6．1．5图形交互：WIMP界面范式183
6．2触控交互：突破智能手机的人机交互瓶颈184
6．2．1按键交互：智能手机发展中的优选瓶颈184
6．2．2多点触控：从概念原型走向触摸屏系统185
6．2．3触控交互：苹果首款智能手机的优选亮点188
6．2．4触控交互的应用：安卓、小米、华为的UI设计190
6．3人机交互：功不可没的传感器193
6．3．1传感器原理与微机电系统（MEMS）193
6．3．2加速度传感器：测量手机运动195
6．3．3角速度传感器：测量手机姿态196
6．3．4方位传感器：感知手机方位196
6．3．5环境传感器：感知距离与光强197
6．4自然交互：人机融合与人工智能198
6．4．1指纹识别：最经典的生物特征识别198
6．4．2人脸识别：相面就能确认你的身份199
6．4．3语音交互：人类最重要的交流方式200
6．4．4手势交互：与智能手机也能打哑谜201
6．4．5人工智能：让机器来理解你的想法202
6．5总结与展望203
思考题203
第7章移动互联205
7．1互联网起源与发展206
7．1．1互联网前身：阿帕网从构想走向现实206
7．1．2早期互联网：因特网与万维网的诞生208
7．1．3浏览器之争：微软和网景的世纪之战211
7．1．4互联网门户：雅虎与新浪、搜狐、网易214
7．2互联网的普及216
7．2．1搜索引擎：新时代的互联网霸主216
7．2．2电子商务：挑战传统的商业模式219
7．2．3社交网络：从社交生活到新媒体223
7．3幕后的英雄：现代通信网络226
7．3．1网络协议：互联网的交通规则226
7．3．2路由技术：架起互联网的桥梁227
7．3．3光纤通信：铺设信息高速公路229
7．4互联网发展新趋势230
7．4．1移动互联网：随时随地在线230
7．4．2云计算：虚拟资源按需供应232
7．4．3大数据：挖掘其内在的价值234
7．4．4数据智能：自动化与精准化234
7．4．5物联网：将万物接入互联网235
7．5总结与展望236
思考题237
第8章应用软件238
8．1AppStore与移动应用生态系统239
8．1．1苹果AppStore的艰难问世239
8．1．2苹果AppStore的快速发展241
8．1．3苹果打造移动应用生态系统243
8．1．4苹果移动应用生态面临的挑战245
8．2移动应用：类平台化发展战略246
8．2．1图片社交：Instagram246
8．2．2超级应用：腾讯微信249
8．2．3电商平台：手机淘宝252
8．3幕后英雄：智能手机操作系统254
8．3．1智能手机操作系统概述254
8．3．2安卓操作系统悄然问世256
8．3．3安卓操作系统开源策略257
8．3．4鸿蒙与物联网操作系统259
8．4移动替代：移动应用丰富生活261
8．4．1从游戏机转向手机游戏261
8．4．2被装进口袋里的工具箱263
8．4．3移动新闻与个性化推荐264
8．4．4移动社交与短视频266
8．4．5移动中的智能精准服务267
8．5总结与展望269
思考题270
第9章培养体系271
9．1数理基础273
9．1．1数学的意义273
9．1．2分析数学273
9．1．3高等代数274
9．1．4随机数学275
9．1．5基础物理276
9．2专业基础278
9．2．1图像获取与处理278
9．2．2电路与系统278
9．2．3图像共享280
9．2．4电磁场与微波技术281
9．3教学改革281
9．3．1优化课程体系281
9．3．2创新创业课程282
9．3．3教学方法284
9．4综合实验285
9．4．1电子设计基础训练285
9．4．2单片机基础训练286
9．4．3跨课程综合设计286
9．4．4跨专业综合实践287
9．5科技实践288
9．5．1科研实验室288
9．5．2科研训练289
9．5．3科技竞赛290
9．6总结与展望291
思考题292
参考文献293

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、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，符合建构主义教育理念。本书的作用是引导电子信息大类新生了解专业内涵，培养专业兴趣。对高年级学生、其他专业学生、教师、家长也很有参考价值，本书很后还提供了电子信息大类专业的培养体系框架。