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第一章 概述1

1.1 信息化社会与“互联网时代”1

1.1.1 信息化社会的特征1

1.1.2 信息化社会的产生背景2

1.1.3 信息化社会的实现途径2

1.2 信息科学技术的基本概念4

1.2.1 信息4

1.2.2 信息技术4

1.2.3 信息科学6

1.2.4 关于“信息理论”7

1.3 电子技术的发展8

1.3.1 电与电子管8

1.3.2 半导体器件10

1.3.3 集成电路11

1.3.4 21世纪电子新器件——纳米电子器件13

1.4 信息科学技术的研究领域14

1.4.1 信息获取14

1.4.2 信息传输16

1.4.3 信息处理19

1.4.4 信息存储23

1.4.5 信息应用25

1.5 电子信息科学技术的学科与专业27

1.5.1 教育部“工学”研究生一级、二级学科目录27

1.5.2 电子信息科学技术的学科分工29

1.5.3 学科融合30

1.5.4 我国电子信息科学技术的本科专业设置31

本章小结32

思考题32

参考文献32

第二章 消息数字化及应用34

2.1 为什么要“数字化”34

2.2 二进制数及数的表示35

2.3 模-数转换和数-模转换（ADC/DAC）简介36

2.3.1 ADC/DAC的主要性能参数36

2.3.2 ADC/DAC原理简述36

2.4 字符的数字化编码38

2.4.1 英文的字符编码38

2.4.2 汉字的数字化编码39

2.5 语音编码及应用41

2.5.1 语音的波形编码41

2.5.2 语音的参量编码44

2.6 图像编码44

2.6.1 图像的数字化44

2.6.2 彩色电视原理45

2.6.3 静止图像的编码格式46

2.6.4 视频图像编码48

2.6.5 流媒体标准50

2.7 视频图像编码的应用53

2.7.1 网络电视53

2.7.2 移动电视54

2.7.3 高清数字电视55

2.7.4 电视显示屏58

2.7.5 数字电视机的常用接口61

本章小结62

思考题62

参考文献63

第三章 电磁波及应用64

3.1 假如没有“电磁波”64

3.2 电磁波的发现64

3.3 电磁波与通信66

3.3.1 马可尼发明无线通信67

3.3.2 无线电广播的诞生67

3.3.3 短波单边带通信69

3.3.4 由无线寻呼到移动通信70

3.3.5 RFID（射频标签）73

3.3.6 微波通信诞生74

3.4 电磁波的物理特性和参数75

3.4.1 电磁波的物理特性75

3.4.2 电磁波的参数75

3.4.3 电磁波的产生77

3.5 电磁波的传播79

3.5.1 电磁波在自由空间的传播79

3.5.2 电磁波在波导中的传播81

3.6 天线82

3.6.1 半波天线83

3.6.2 天线实例84

3.7 电磁波的其他应用85

3.7.1 电磁波测距85

3.7.2 雷达85

3.7.3 微波遥感87

3.7.4 功率微波的应用89

本章小结92

思考题92

参考文献92

第四章 信息与通信工程93

4.1 电话的发明93

4.2 电话与电话网95

4.2.1 电话机及其应用95

4.2.2 电话交换机的演进97

4.2.3 数字程控交换机99

4.2.4 固定电话网101

4.2.5 IP交换与路由103

4.2.6 信令网107

4.2.7 网络中心设备107

4.3 移动通信109

4.3.1 移动通信的发展历程和趋势109

4.3.2 蜂窝移动通信系统113

4.3.3 移动通信的其他类型117

4.3.4 Wi-Fi（无线宽带）120

4.3.5 智能手机123

4.4 即时通信（IM）127

4.4.1 何谓“即时通信”？127

4.4.2 即时通信的兴起128

4.4.3 QQ和微信128

4.4.4 国外即时通信软件简介131

4.5 卫星通信132

4.5.1 卫星通信概述132

4.5.2 卫星通信的发展概况134

4.6 全球卫星导航定位系统136

4.6.1 GPS定位原理136

4.6.2 GPS系统组成136

4.6.3 GPS系统的特点与应用138

4.6.4 中国的北斗导航系统138

4.6.5 其他卫星定位系统141

4.7 新型通信机——量子通信142

4.7.1 量子通信概述142

4.7.2 量子通信的应用144

本章小结145

思考题146

参考文献146

第五章 计算机科学与技术147

5.1 概述147

5.1.1 计算机的组成和分类147

5.1.2 计算机的特点和应用148

5.1.3 计算机科学的发展历史和研究领域149

5.1.4 计算机能思考吗？152

5.2 计算机的硬件系统153

5.2.1 冯·诺伊曼体系结构153

5.2.2 计算机的硬件组成与微型计算机的硬件结构154

5.2.3 计算机的主要性能指标157

5.2.4 计算环境157

5.3 计算机的软件系统159

5.3.1 计算机软件的基本知识159

5.3.2 计算机程序设计160

5.3.3 数据结构与算法162

5.3.4 操作系统166

5.4 计算机科学技术的发展169

5.4.1 高性能计算机169

5.4.2 多核技术170

5.4.3 云计算171

5.4.4 大数据176

5.4.5 我国计算机的发展状况179

5.5 计算机技术的应用181

5.5.1 智能手机的硬件系统181

5.5.2 汽车电控单元182

本章小结183

思考题184

参考文献184

第六章 互联网与物联网185

6.1 互联网概述185

6.1.1 互联网是什么？186

6.1.2 互联网的兴起187

6.2 Internet工作原理189

6.2.1 网络体系结构与协议189

6.2.2 Internet地址193

6.2.3 Internet网络服务198

6.2.4 网络互连设备201

6.2.5 Internet的组成部分205

6.2.6 互联网面临的挑战206

6.3 接入Internet207

6.3.1 主要接入技术207

6.3.2 网络故障的简单诊断命令210

6.4 移动互联网210

6.4.1 移动互联网概述210

6.4.2 移动互联网的体系构架211

6.4.3 移动互联网的接入212

6.4.4 移动互联网的业务组成213

6.4.5 移动互联网的发展趋势213

6.5 物联网214

6.5.1 物联网概述214

6.5.2 物联网的起源与发展215

6.5.3 物联网相关概念的界定及比较216

6.5.4 物联网的体系结构218

6.5.5 物联网关键技术218

6.5.6 物联网相关产业体系220

6.5.7 物联网技术和标准化现状221

6.5.8 物联网应用实例222

6.5.9 物联网发展面临的挑战225

6.6 互联网＋226

6.6.1 “互联网＋”的概念226

6.6.2 “互联网＋”的特征227

6.6.3 “互联网＋”的实际应用227

6.6.4 “互联网＋”的数据模型228

本章小结229

思考题229

参考文献230

第七章 自动化与控制科学231

7.1 自动控制和自动控制系统概述231

7.1.1 基本概念231

7.1.2 发展历程233

7.2 智能控制简介235

7.2.1 模糊逻辑控制235

7.2.2 专家系统236

7.2.3 模式识别238

7.2.4 人工神经网络239

7.3 机器人240

7.3.1 机器人的发展史241

7.3.2 机器人的分类243

7.3.3 人类与机器人243

7.4 自动控制系统的控制方式244

7.4.1 开环控制245

7.4.2 闭环控制245

7.4.3 自动控制系统的分类249

7.5 自动控制系统的性能指标250

7.6 工业自动化与信息化252

7.6.1 信息技术与工业自动化252

7.6.2 信息化与智能制造253

7.6.3 3D打印与智能制造256

7.7 中国在工程控制方面所取得的成就260

7.7.1 中国的载人航天工程260

7.7.2 中国的卫星测控261

本章小结262

思考题263

参考文献263

第八章 微电子学与集成电路264

8.1 微电子学发展历程264

8.1.1 发展历程大事记265

8.1.2 微电子技术发展的规律266

8.2 集成电路的分类267

8.2.1 按功能分类267

8.2.2 按结构形式与工艺分类267

8.2.3 按有源器件及工艺类型分类268

8.2.4 按集成电路规模分类268

8.2.5 按应用和实现方法分类269

8.3 集成电路材料270

8.3.1 集成电路材料270

8.3.2 新材料——石墨烯271

8.4 集成电路元器件272

8.4.1 无源器件273

8.4.2 有源器件273

8.5 集成电路基本制造工艺275

8.5.1 工艺类型简介275

8.5.2 外延生长276

8.5.3 氧化工艺278

8.5.4 掺杂工艺278

8.5.5 刻蚀技术279

8.5.6 光刻工艺280

8.5.7 铜互连工艺281

8.6 集成电路封装与测试282

8.6.1 集成电路封装282

8.6.2 集成电路测试284

8.7 集成电路设计286

8.7.1 集成电路设计步骤286

8.7.2 集成电路设计特点288

8.7.3 集成电路设计工具288

8.8 微电子技术的发展方向289

8.8.1 集成电路走向系统芯片289

8.8.2 微电子与其他学科结合将诞生新的技术和产品290

8.8.3 硅微电子极限与对策291

8.9 微电子产业的战略地位292

8.9.1 微电子对传统产业的渗透与带动作用292

8.9.2 集成电路装备制造业推动国家综合科技水平提高293

8.9.3 我国的集成电路需求294

8.9.4 中国“芯”面临的形势与对策294

本章小结296

思考题296

参考文献297

第九章 微波器件与微波集成电路298

9.1 概述298

9.1.1 微波的特性299

9.1.2 微波集成电路的应用299

9.1.3 微波电路的发展300

9.2 微波元器件302

9.2.1 分立微波元器件302

9.2.2 微带元器件305

9.3 微波天线306

9.3.1 微波抛物面天线307

9.3.2 微波缝隙天线307

9.3.3 微带天线与蒙皮天线308

9.3.4 新型微波天线309

9.4 平面微波电路312

9.4.1 混合微波集成电路313

9.4.2 单片微波集成电路313

9.4.3 声表面波器件316

9.5 微波电路与系统设计工具简介317

9.6 我国微波集成电路发展状况318

本章小结319

思考题320

参考文献320

第十章 光电信息技术321

10.1 神奇的激光321

10.1.1 激光的发明321

10.1.2 激光的特性324

10.1.3 无所不在的激光应用325

10.2 光纤通信331

10.2.1 光纤的发明331

10.2.2 光纤特性332

10.2.3 光发射机和光接收机335

10.2.4 光波分复用336

10.2.5 光纤通信器件338

10.2.6 光纤网络339

10.3 无线光通信340

10.3.1 空间光通信的技术特点及应用341

10.3.2 地面空间光通信的技术问题342

10.3.3 LiFi（光接入）343

10.4 红外和可见光隐身345

10.4.1 隐身原理345

10.4.2 隐身斗篷346

10.4.3 隐身的进一步研究347

10.5 红外成像与微光夜视仪348

10.5.1 红外成像及应用348

10.5.2 微光夜视仪350

10.6 光电信息处理351

10.6.1 激光全息技术及应用351

10.6.2 光电信息处理的应用352

10.7 发光二极管（LED）及应用353

10.7.1 LED发光原理353

10.7.2 LED的应用355

本章小结359

思考题359

参考文献360

第十一章 信息安全361

11.1 信息安全概述361

11.1.1 经典信息安全361

11.1.2 网络信息安全362

11.1.3 网络空间安全363

11.1.4 信息安全研究的主要内容364

11.1.5 信息安全技术的发展365

11.2 信息隐藏与数字水印366

11.2.1 信息隐藏技术的应用与分类366

11.2.2 数字水印技术概述369

11.2.3 数字水印的攻击370

11.2.4 数字水印的应用371

11.2.5 数字水印的研究状况与展望372

11.3 计算机病毒373

11.3.1 什么是计算机病毒373

11.3.2 计算机病毒的发展历史374

11.3.3 计算机病毒的原理与防范378

11.4 防火墙380

11.4.1 防火墙的概念380

11.4.2 防火墙的体系结构381

11.4.3 防火墙技术383

11.5 其他安全技术385

11.5.1 数字签名与认证技术385

11.5.2 入侵检测388

11.5.3 虚拟专用网390

本章小结392

思考题392

参考文献392

后语——关于本书的教学及学生学习的建议393

参考文献401