小小芯片万事通

小小芯片万事通 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:湖北少年儿童出版社
作者:吴文虎//李秋弟
出品人:
页数:252
译者:
出版时间:2009-5
价格:12.80元
装帧:
isbn号码:9787535345165
丛书系列:少儿科普名人名著书系
图书标签:
  • 电子工程
  • 芯片
  • 电路
  • 嵌入式系统
  • 硬件
  • DIY
  • 技术入门
  • 电子爱好者
  • 单片机
  • 电子技术
想要找书就要到 小美书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

《小小芯片万事通》是帮助青少年朋友了解计算机技术和现代信息科技的一本好书,向大众普及信息科技知识的科普名著。本书为内容纷繁的计算机发展史理出了一条清晰的脉络,对我国计算机事业发展的介绍尤其满怀激情,对海峡两岸科技人物的贡献都有论述,这是本书的一个重要特点。

《小小芯片万事通》新版的突出特色是图文并茂,介绍科学知识广博通俗而不失深度,叙述计算机的各种应用行文朴实而不乏文采。读者可以在书中观览科技群星的音容笑貌,对科学大师和发明家会不由自主地心向往之……

电子脉动与未来蓝图:集成电路技术深度解析 引言:解码“硅基革命”的基石 在这个信息爆炸的时代,我们生活中的每一个瞬间——从清晨唤醒我们的智能手机闹钟,到支撑全球金融体系运转的复杂服务器阵列,再到驱动尖端医疗设备和航空航天系统的精密仪器——都离不开一个核心部件:集成电路(Integrated Circuit, IC)。它们是现代文明的“神经元”,是信息处理与存储的物理载体。本书旨在提供一个全面、深入且富有洞察力的视角,带领读者穿越硅片的微观世界,探索集成电路从理论构想到批量生产,再到其在未来科技浪潮中扮演的关键角色的全过程。我们不满足于表面的功能介绍,而是力求揭示驱动这些“魔盒”运转的底层物理原理、设计哲学以及工程实践的精髓。 第一部分:半导体物理基础与材料科学的基石 集成电路的诞生,根植于对半导体材料奇特电学性质的深刻理解。本部分将从原子层面入手,系统阐述半导体物理学的核心概念。我们将详细探讨晶体结构,尤其是硅(Si)和锗(Ge)的能带理论,区分价带与导带,并解释本征半导体与杂质半导体的形成机制。 深入剖析P型和N型掺杂对材料电荷载流子浓度分布的影响,这是构建所有电子器件的前提。随后,我们将聚焦于集成电路的“积木”——PN结。从二极管的单向导电性到晶体管的工作原理,PN结的势垒区、扩散电流和漂移电流机制将被严谨地数学化和物理化地解析。 材料科学的进步是IC技术迭代的驱动力。本书会探讨衬底材料的制备,从高纯度单晶硅的拉制(如直拉法Czochralski process)到晶圆的抛光和清洗工艺。此外,还将引入更先进的材料体系,如SOI(Silicon-on-Insulator)技术及其在降低寄生电容、提高器件速度方面的优势,以及第三代半导体材料如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)在功率电子领域的前景。 第二部分:从器件到电路——MOSFET的演进与设计 现代集成电路几乎完全依赖于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。本部分将作为全书的核心技术篇章,详尽阐述MOSFET的结构、工作原理及其在CMOS(互补金属氧化物半导体)逻辑电路中的应用。 我们将深入解析MOSFET的四个工作区:截止区、线性区、饱和区,并利用其跨导(gm)和阈值电压(Vt)等关键参数,推导出其精确的I-V特性曲线。重点讨论短沟道效应(Short Channel Effects)的出现及其对器件性能的负面影响,如漏致势垒降低(LDD)和DIBL(Drain-Induced Barrier Lowering)。 接着,我们将探讨CMOS反相器——数字电路中最基础的构建单元。从静态特性(如噪声容限、电压传输特性)到动态特性(如延迟时间、功耗分析),我们将细致量化其性能指标。随后,视角扩展到更复杂的逻辑门阵列,分析CMOS逻辑家族的优化技术,包括电荷共享、缓冲器设计、以及低功耗设计方法,如亚阈值偏置(Subthreshold Biasing)和时钟门控(Clock Gating)。 第三部分:集成电路的制造工艺——从设计蓝图到晶圆实体 集成电路的制造是人类工程史上最精细、最复杂的制造流程之一。本部分将详细拆解半导体制造流程中的关键步骤,展示如何将抽象的电路图转化为数以亿计的微小器件。 光刻技术(Photolithography): 这是决定电路密度的核心技术。我们将回顾不同代光刻技术的发展,重点阐述深紫外(DUV)光刻和极紫外(EUV)光刻的物理原理、掩模版(Mask)的制作、曝光系统的光学极限,以及关键的套刻精度(Overlay)控制。 薄膜沉积与刻蚀: 介绍化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等技术如何在晶圆表面精确生长绝缘层、导体层。在刻蚀方面,区分干法刻蚀(如RIE)和湿法刻蚀,强调等离子体刻蚀中对各向异性(Anisotropy)和选择性(Selectivity)的要求。 互连技术(Interconnect): 随着器件尺寸的缩小,互连线的电阻和电容变得日益重要。本书将详细讨论双大M(Double Patterning)和多重曝光技术,以及铜(Cu)作为先进互连材料的应用,包括大马士革工艺(Damascene Process)和低介电常数(Low-k)材料的使用,以应对RC延迟瓶颈。 第四部分:模拟与射频集成电路基础 尽管数字电路占据主导地位,但任何与物理世界交互的系统都离不开模拟和射频(RF)电路的支撑。本部分将侧重于这些特定领域的挑战与设计。 模拟电路设计: 聚焦于运算放大器(Op-Amp)的设计,包括两级和折叠式输入级结构,以及如何权衡增益带宽积、相位裕度和功耗。此外,将介绍高精度数据转换器(ADC/DAC)的架构,如流水线式(Pipelined)和Sigma-Delta调制器的工作原理。 射频电路设计: 射频集成电路(RFIC)的设计对噪声、线性度和匹配度提出了极高的要求。我们将分析双极性晶体管(BJT)和MOSFET在射频应用中的优劣,并重点讲解关键模块,如低噪声放大器(LNA)的设计,匹配网络(Matching Networks)的阻抗变换,以及混频器(Mixer)和锁相环(PLL)在频率合成中的作用。 第五部分:先进封装与系统级集成 芯片的性能提升已不再仅仅依赖于晶体管密度的增加(摩尔定律的物理极限),先进的封装技术正在成为推动系统性能飞跃的新引擎。 本部分将探讨从传统封装到现代异构集成的演变。内容涵盖倒装芯片(Flip-Chip)技术、引线键合的局限性,以及2.5D和3D集成技术。重点分析硅中介层(Silicon Interposer)在实现高带宽内存(HBM)和芯片堆叠(Chip Stacking)中的作用。此外,热管理和封装级别的信号完整性(SI)与电源完整性(PI)也是本部分需要深入探讨的工程挑战。 结论:展望未来芯片的挑战与机遇 本书最后将对集成电路领域的未来趋势进行展望。我们将探讨量子计算对传统CMOS架构的潜在颠覆,存算一体(In-Memory Computing)架构如何重塑数据处理范式,以及AI加速器对特定硬件架构(如类脑计算、脉冲神经网络)的需求。同时,我们也必须正视当前面临的挑战:摩尔定律的终结、全球供应链的复杂性,以及持续增长的研发投入需求。理解这些挑战,是把握未来技术方向的关键所在。 本书的构建宗旨是提供一个层次分明、逻辑严密的技术脉络,使具有一定电子工程基础的读者,能够系统地掌握集成电路从基础科学到尖端制造的全景知识体系。

作者简介

吴文虎,1936年生,浙江宁波人。清华大学计算机系教授、博士生导师,全国高校计算机基础教育研究会副会长,我国著名计算机教育专家,北京高等学校教学名师。1997年获“清华大学优秀教学成果特等奖”,1998年获“全国优秀教师一等奖”,1999年荣获“首都劳动奖章”,2001年获“北京市高等教育教学优秀成果一等奖”,2001年获“全国师德先进个人奖”,2003年获“清华大学教书育人奖”。他为本科生讲授的“程序设计基础”课于2003年被列为教育部首批精品课。2008年,吴文虎在清华大学学生以无记名票选方式进行的第一届“我最喜爱的教师”评选中名列榜首。

1992—1999年任中国计算机学会普及委员会主任,2002—2007年任中国科协第六届青少年科学教育工作委员会委员。作为国际信息学奥林匹克中国队总教练和领队,曾连续15年带领中国队参赛并获得显著成绩。2002年获信息学奥林匹克国际委员会颁发的“特别贡献奖”,获中国计算机学会颁发的“杰出贡献奖”。

李秋弟,高级工程师,中国科普作家协会会员,中国摄影家协会会员,北京数字科普协会理事。北京师范大学文学学士,20世纪80年代毕业于汤一介、梁漱溟等主持的中国文化书院中外比较文化研究班第一期。有关作品曾获全国优秀少儿读物一等奖。

目录信息

总序引言无所不在的计算机“电脑”与人脑学习掌握计算机的意义计算机并不神秘第一章 从“指算”、“盘算”到“电算” 一、最早的计算 二、近代的计算 三、电子计算机诞生的前奏第二章 电子计算机的发展历程 一、第一代计算机——真空电子管计算机 二、冯·诺依曼和图灵的计算机理论 三、第二代计算机——晶体管计算机(1958—1964年) 四、第三代计算机——集成电路计算机(1964—1970年) 五、第四代计算机的心脏——微处理器的发展(1971年—) 附:微处理器的制作流程 六、微型计算机工业的兴起(1974年—) 七、我国计算机事业的起步与发展 八、二十一世纪的中国芯 九、锦上添花的计算机外部设备 十、多媒体计算机的普及第三章 无所不能的计算机 一、形形色色的计算机 二、计算机操作方式的改进 三、计算机怎样工作 四、高速神算 五、轨迹可求 六、风云可测 七、系统控制与战地“高参” 八、书海寻珍 九、“深蓝”战胜世界冠军 十、“说得出”与“听得懂” 十一、感受“另一个世界” 十二、指纹识别与“扫”入文字 十三、巡天遥看一千河 十四、解决数学难题 十五、自动控制的方方面面 十六、“智能”汽车与“卫星调度” 十七、电子“名医” 十八、机器人的“大脑” 十九、设计制造一条龙——CAD/CAM技术 二十、高级裁缝与计算机画像 二十一、“无纸化”,还是“数字化”? 二十二、告别了“火”与“铅”的出版业 二十三、闯进“艺术殿堂”的计算机 二十四、威力强大的“病毒武器” 二十五、胜人一筹的“战略决策” 二十六、计算机娱乐的魅力 二十七、精彩纷呈的艺术盛宴 二十八、解析“计算机算命”第四章 通五洲、联万家的计算机网络 一、Internet——一“网”打尽天下 二、小小寰球“地球村” 三、“Internet”的由来 四、Internet的增长趋势 五、快捷的通信手段与新的交流方式 六、信息资源的共享 七、崭新的信息传播方式 八、远程教育与网上会诊 九、新的文化娱乐方式 十、商家走进了计算机网络 十一、电子货币与网络银行 十二、企业的电子数据交换贸易 十三、商业物流的网络化 十四、城市管理的崭新实践 十五、计算机网络与“黑客” 十六、卫星遥感通信与抢险救灾第五章 未来的计算机 一、未来计算机世界的预测 二、网格计算与下一代互联网展望 三、希望在你们身上后记
· · · · · · (收起)

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

在翻阅《小小芯片万事通》时,我最大的感受之一就是其叙事的流畅性和逻辑的严谨性。作者似乎非常懂得如何引导读者的思维,一步一步地带领我们深入到芯片的微观世界。从最基础的半导体材料讲起,到复杂的集成电路设计,再到芯片在各种设备中的应用,整个过程都显得那么自然而然,仿佛一气呵成。我尤其欣赏书中对“摩尔定律”的探讨,它不仅仅是罗列了一个看似枯燥的统计数字,而是深入分析了这一定律对整个科技产业发展的深远影响,以及它背后所蕴含的工程师们的智慧和努力。作者用非常易懂的语言,解释了为什么芯片的集成度会越来越高,性能会越来越强,成本却会越来越低,而这一切又是如何驱动了我们数字时代的飞速发展。这种从宏观到微观,再从微观回到宏观的视角,让我对整个芯片产业的演进有了更全面的认识。它不再是孤立的技术名词,而是与我们的生活、与社会进步息息相关的重要组成部分。这本书让我觉得,学习技术知识,也可以是一场充满人文关怀的旅程,因为它最终是关乎人类的创造力和对美好生活的追求。

评分

《小小芯片万事通》给我带来的最直接的好处,是它彻底改变了我对电子产品的看法。在此之前,我总是觉得那些智能设备,不过是“盒子”里的一堆我看不懂的零件。但读完这本书,我才真正明白,每一个电子设备,都是无数个微小芯片协同工作的杰作。它们如同我们身体的神经系统和大脑,处理着海量的信息,执行着复杂的指令,才最终为我们带来了丰富多彩的数字生活。书中关于芯片封装和制造工艺的介绍,让我对那些隐藏在设备内部的精密机械和化学过程有了初步的了解。我了解到,一块小小的芯片,需要经过无数道复杂的工序,才能最终呈现出我们所看到的形态。这种对“幕后英雄”的认知,让我对科技充满了敬意,也让我更加珍惜我们所拥有的每一件科技产品。它不再是简单的工具,而是一种智慧的结晶,一种人类不断探索和创造的象征。这本书让我看到了科技的“生命力”,它不是静止的,而是不断演进和发展的。

评分

我对于《小小芯片万事通》的另一个深刻体会是,它在知识的广度和深度之间找到了一个绝佳的平衡点。它没有试图面面俱到地讲解所有芯片相关的知识,而是精选了最关键、最能体现芯片核心魅力的内容进行深入阐述。例如,它对于“指令集”的介绍,并没有深挖到具体的汇编语言层面,而是通过一个抽象的模型,说明了指令集是如何定义芯片能够执行的“语言”,以及不同的指令集为何会影响芯片的性能和兼容性。这种“以小见大”的讲解方式,让我在不被大量专业术语淹没的情况下,能够抓住芯片技术发展的核心脉络。书中关于“并行处理”的讨论,则让我明白了为什么多核处理器和GPU能够显著提升计算效率。它让我理解了,科技的进步,往往在于如何更有效地利用资源,如何让更多的“士兵”同时作战,以完成更复杂的任务。这本书让我感受到,学习技术,也需要一种“大局观”,能够看到技术发展的整体趋势和内在联系。

评分

我不得不说,《小小芯片万事通》在细节的处理上确实非常到位。它并非追求面面俱到,而是选择了一些最核心、最能代表芯片技术精髓的部分进行深入浅出的讲解。例如,书中对CPU核心架构的介绍,作者并没有陷入到过于深奥的指令集和流水线设计中,而是通过一个简化的模型,生动地展示了CPU是如何执行指令、进行运算和管理数据的。这种“抓住本质”的讲解方式,对于我这样的非专业读者来说,简直是如沐春风。我常常会停下来,回味一下书中描绘的那个微观世界的奇妙运作,想象着每一个逻辑门、每一个触发器在高速运转时的场景。作者还巧妙地穿插了一些芯片发展史上的经典案例,比如第一块集成电路的诞生,或者某一项划时代的技术突破,这些故事不仅增加了阅读的趣味性,更让我感受到芯片技术背后那份不断挑战极限的创新精神。通过这些故事,我仿佛看到了那些伟大的科学家和工程师们,如何在实验室里,用智慧和毅力,一点点地将人类的梦想变为现实。这本书让我意识到,任何伟大的成就,都不是凭空产生的,而是无数次尝试和改进的结果。

评分

《小小芯片万事通》最让我赞赏的一点是,它能够将那些原本枯燥乏味的技术概念,转化为引人入胜的故事。作者似乎深谙“寓教于乐”的道理,通过生动的语言和巧妙的构思,让原本抽象的知识变得鲜活起来。例如,在讲解“集成电路”时,作者没有简单地罗列其优点,而是通过一个“微型城市”的比喻,将芯片内部的各种元件,比作城市中的建筑、道路和交通系统,它们相互连接,协同工作,最终形成一个高效运转的整体。这种形象的类比,让我能够轻松地想象出芯片内部复杂的“城市规划”,以及每一条“道路”是如何连接各个“建筑”的。它让我明白了,之所以芯片能够如此精密高效,正是因为其内部结构的精心设计和优化。它让我觉得,学习不应该是一种负担,而应该是一种享受,一种发现新奇事物的乐趣。这本书让我找到了这种享受学习的过程。

评分

阅读《小小芯片万事通》的过程,更像是一场令人兴奋的探索之旅。我一直认为,真正的学习不仅仅是记忆和理解,更在于体验和感悟。这本书在这一点上做得非常出色,它并没有停留在理论的陈述,而是通过巧妙的引导,鼓励读者去思考,去联想,去将书本上的知识与自己的生活经验相结合。我记得书中关于存储器的一章,作者用“记忆宫殿”的比喻来解释RAM和ROM的不同工作方式。这让我茅塞顿开,原来我们手机、电脑里的“内存”,就像是一座可以随时存取信息、但内容会随着断电而消失的宫殿;而那些固化的程序,则像是建造在土地上的、永远不会倒塌的纪念碑。这种生动的类比,不仅仅是增加了阅读的趣味性,更重要的是,它帮助我构建了更为清晰和牢固的知识体系。每当我拿起手机,看到屏幕上流畅运行的APP,或者听到音乐播放器里传来的美妙旋律,我都会不自觉地想起书中描绘的那些芯片,它们是如何在毫秒之间完成复杂的计算和数据传输,从而实现这一切的。这种“看见”幕后运作的体验,让我对科技的敬畏之情油然而生,同时也更加珍惜我们所拥有的科技带来的便利。这本书让我明白,学习并不是一个被动的过程,而是主动去发现和理解的过程,它需要我们调动所有的感官和思维,去与知识进行对话。

评分

我必须承认,当我第一次在书店的角落里看到《小小芯片万事通》时,它的名字引起了我的好奇心。作为一个对科技有着浅薄了解,却又渴望深入探究的人,这个名字精准地捕捉了我内心深处的渴望。我总是觉得,那些驱动我们现代生活、藏匿在各种电子设备中的微小芯片,仿佛拥有某种神秘的魔力,能够将复杂的指令转化为我们日常所需的便利。然而,我却对它们的工作原理知之甚少,脑海中充斥着各种碎片化的信息,就像一个拼图游戏,我拥有许多碎片,却始终找不到将它们完美拼接起来的方法。《小小芯片万事通》的出现,恰恰填补了我学习路径上的这个空白。我并非是电子工程领域的专业人士,甚至连基础的电路知识也算不上扎实,但这本书从一开始就以一种循循善诱的方式,将那些看似高深莫测的概念,一层层地剥开,展现在我眼前。它没有采用枯燥乏味的理论说教,而是通过生动形象的比喻,将抽象的电子元件和信号传输过程,描绘得如同我们日常生活中熟悉的事物一般。例如,作者将CPU比作一个忙碌的指挥家,而晶体管则像是无数个勤劳的小士兵,它们在指挥家的调度下,有条不紊地执行着各项任务,最终汇聚成我们所看到的丰富多彩的数字世界。这种将复杂性转化为易理解性的能力,是这本书最令我印象深刻的地方之一。它让我明白,即使是最尖端的科技,其背后也遵循着基本的物理原理和逻辑规则。

评分

最让我惊喜的是,《小小芯片万事通》不仅仅是一本技术科普读物,它更像是一位循循善诱的良师益友。它没有高高在上的姿态,而是用一种平等、友好的方式,与读者进行交流。我常常在阅读的过程中,感觉到作者仿佛就坐在我身边,用我能够理解的语言,耐心解答我的疑问。书中对于一些容易混淆的概念,比如数字信号和模拟信号的区别,或者CPU和GPU的功能差异,都做了非常清晰的辨析。它让我明白,这些看似微小的差异,却会对整个电子设备的性能产生至关重要的影响。我记得书中关于“功耗”的讨论,作者将芯片的能耗比作我们身体的新陈代谢,当这个比率越低,我们就越健康、越持久。这种贴切的比喻,不仅让我理解了为什么低功耗设计如此重要,也让我对芯片的制造工艺有了更深的认识。它让我觉得,学习知识,最重要的是找到一种适合自己的方式,而《小小芯片万事通》就是这样一本能够真正“走进”读者内心的书。

评分

读完《小小芯片万事通》,我感觉自己仿佛打开了一扇通往微观世界的大门。我一直对那些隐藏在我们日常生活中,却又发挥着巨大作用的科技感到好奇,而芯片无疑是其中最神秘、最关键的一部分。这本书以一种极其友好的方式,为我揭开了这层面纱。它没有使用过于深奥的专业术语,而是用我能够理解的语言,为我描绘了一个由无数个微小元件组成的奇妙世界。从最基础的半导体材料,到复杂的逻辑门电路,再到最终构成我们熟悉的智能设备的处理器,作者都进行了细致入微的讲解。我尤其喜欢书中关于“流水线”技术的比喻,它将复杂的指令执行过程,比作一个高效的生产线,每一个环节都有条不紊地进行,从而大大提升了处理速度。这种将抽象的计算机科学概念,与具体的硬件运作联系起来的讲解方式,让我对芯片的理解上升到了一个新的高度。它让我明白,我们所享受的科技便利,背后是无数工程师和科学家们辛勤付出的结果,也是对物理定律和逻辑思维的深刻运用。

评分

《小小芯片万事通》的魅力在于,它能够让一个对电子技术了解不深的人,也能感受到其中的奥妙和乐趣。我一直觉得,科技的魅力在于它能够解决问题,并且不断地超越我们对“可能”的认知。这本书恰恰完美地展现了这一点。它不仅仅是告诉你芯片是什么,更是告诉你芯片是如何“做事情”的。从简单的逻辑运算,到复杂的图像处理,再到人工智能的神经网络,作者都用一种非常亲切的方式,将其背后的技术原理娓娓道来。我尤其喜欢书中关于“算法”的讲解,它将抽象的数学概念,与实际的芯片运算联系起来,让我明白了为什么高效的算法对于芯片的性能至关重要。这种“知其然,更知其所以然”的学习体验,让我对科技的理解,从表面的“看起来很厉害”,上升到了“我能理解它为什么厉害”。每当我看到一款新的智能设备,我不再仅仅是惊叹于它的功能,而是会开始思考,它内部的芯片是如何协同工作的,是如何实现这些令人惊叹的功能的。这种由好奇驱动的学习,是最有力量的。

评分

评分

评分

评分

评分

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有