計算機工程的物理基礎

目　　錄
The Physics of Computing
出版者的話
譯者序
前言
第1章　電子計算機 1
1.1　引言 1
1.2　計算機發(fā)展史 1
1.2.1　機械式計算設備 1
1.2.2　計算理論 3
1.2.3　電子計算機 5
1.3　計算機系統(tǒng)指標 7
1.4　本書一覽 8
1.5　小結(jié) 9
第2章　晶體管與集成電路 10
2.1　引言 10
2.2　電子器件和電子電路 10
2.2.1　早期的真空管器件 10
2.2.2　真空三極管 11
2.3　材料物理 15
2.3.1　金屬材料 15
2.3.2　玻耳茲曼常數(shù)與溫度 18
2.3.3　半導體材料 19
2.4　固態(tài)器件 24
2.4.1　半導體二極管 24
2.4.2　MOS電容器 27
2.4.3　MOSFET的基本操作 30
2.4.4　MOSFET的高級特征 37
2.5　集成電路 40
2.5.1　摩爾定律 41
2.5.2　制造工藝 42
2.5.3　光刻技術(shù) 45
2.5.4　良品率 47
2.5.5　特征分離 48
2.6　小結(jié) 49
第3章　邏輯門 52
3.1　引言 52
3.2　CMOS反相器 53
3.3　門電路的靜態(tài)特性 55
3.4　延遲 60
3.4.1　晶體管模型 60
3.4.2　RC模型的延遲 63
3.4.3　驅(qū)動與負載 69
3.5　功耗與能量 70
3.6　縮放原理 74
3.7　可靠性 78
3.8　小結(jié) 80
第4章　時序機 83
4.1　引言 83
4.2　組合邏輯 83
4.2.1　事件模型 83
4.2.2　網(wǎng)絡模型 84
4.2.3　增益與可靠性 86
4.2.4　增益與延遲 88
4.2.5　延遲與功耗 91
4.2.6　邏輯與互連中的噪聲和可靠性 91
4.2.7　電源與可靠性 92
4.2.8　噪聲與輸入/輸出耦合 97
4.3　互連 98
4.3.1　寄生阻抗 98
4.3.2　傳輸線 99
4.3.3　串擾 104
4.3.4　布線復雜度與蘭特規(guī)則 105
4.4　時序機 107
4.4.1　時序模型 107
4.4.2　寄存器 109
4.4.3　時鐘 112
4.4.4　亞穩(wěn)態(tài) 117
4.5　小結(jié) 120
第5章　處理器與系統(tǒng) 124
5.1　引言 124
5.2　系統(tǒng)可靠性 125
5.3　處理器 127
5.3.1　微處理器的特性 128
5.3.2　總線和互連 129
5.3.3　全局通信 133
5.3.4　時鐘 135
5.4　存儲器 139
5.4.1　存儲器結(jié)構(gòu) 140
5.4.2　存儲器系統(tǒng)的性能 143
5.4.3　DRAM系統(tǒng) 145
5.4.4　DRAM的可靠性 146
5.5　大容量存儲器 147
5.5.1　磁盤驅(qū)動器 147
5.5.2　閃存 148
5.5.3　存儲和性能 151
5.6　系統(tǒng)功耗 151
5.6.1　服務器系統(tǒng) 152
5.6.2　便攜系統(tǒng)與電池 154
5.6.3　功耗管理 157
5.7　熱傳遞 157
5.7.1　熱傳遞的特性 158
5.7.2　熱傳遞的模型 160
5.7.3　熱與可靠性 165
5.7.4　熱管理 166
5.8　小結(jié) 167
第6章　輸入和輸出 169
6.1　引言 169
6.2　顯示器 169
6.3　圖像傳感器 174
6.4　觸摸傳感器 178
6.5　傳聲器 179
6.6　加速度計和慣性傳感器 180
6.7　小結(jié) 181
第7章　新興技術(shù) 183
7.1　引言 183
7.2　碳納米管 183
7.3　量子計算機 185
7.4　小結(jié) 189
附錄A　常量與公式 190
附錄B　電路 193
附錄C　概率 201
附錄D　高級主題 203
參考文獻 213