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Internet 207
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