小型CPU靠邏輯電路，初中數學足夠。大型CPU靠高階語言編譯器，靠社會組織的協作能力水平，數學只是角落的一點。

要明白這個問題可以先去了解一下邏輯電路，弄明白之後就很好理解了，cpu就是在很小的一塊基板上製作了一個大型的邏輯電路。

想了解cpu是如何計算的，先去了解下微控制器吧，8位微控制器，比64位的cpu好容易理解多了，實在不懂就去了解一下點陣模組怎麼工作的也行，就說點陣模組吧，需要行掃描和場掃描訊號，說出來只會更加糊塗

CPU的計算方式像算盤，算盤是打上多一個，打下來少一個，電晶體的開關用1和0表示，以二進位制的方法來計算和讀取結果，算盤則是直接數，表達方式不同而已，但無論是算盤或cpu計算，都不能直接乘除，只能加減，乘以幾就加幾次，除以幾就減幾次。

感謝數學和數學家，數學讓這個世界變得邏輯透明，數學家讓我們明白這一切，cpu的邏輯單元依靠改變電平高低顯示0和1兩個狀態，當幾十個乃至幾億個邏輯單元並排，就能依靠讀取電平狀態得到很大的二進位制資料1100010101…001010，這是計算的基礎，對於簡單數學1+1或者2+（-1），按照二進位制進位計算就好，複雜計算怎麼辦12345*54321，化乘法為加法，化除法為減法，ok，那更復雜的函式計算呢，感謝傅立葉變換，任何週期函式都可以看作是正餘弦函式的疊加，原理不在這裡解釋，反正記住因為各種數學工具，平方開方微分積分，資料都能換成加法計算，當然，演算法不同也決定了效率不同，這個是後話了，回到問題，cpu就是這麼在整合電路里面掰手指，然後自然而然的給了21世紀新的發展動力理解這個問題，首先你要具備一定的數電知識，CPU是由電晶體組成的，利用電晶體可以很輕易的搭建與門，或門，非門，這一點毋庸置疑吧，然後利用這些邏輯們就可以組成各種觸發器，這一點也不用多解釋，數電的基礎內容，然後利用觸發器進一步組成移位暫存器等，到這裡，你就可以輕易的組建一個加法器，減法器了，數字用0，1表示，對應到電路中就是高電平和低電平，至於乘法和除法，最基本的運算單元也是加減法，到了這裡，具備了基本的四則運算，也就具備了資訊處理能力，無非就是用一定的規則組成成不同的0和1，當你動手焊接出一個加法器的時候，你就徹底明白了。計算是對人來說的，電晶體才不會知道什麼叫計算，他們只有兩種狀態，高電平和低電平，也就是通常所說的0和1，電晶體透過不同的組合形成大的輸入輸出元件，這些元件再透過組合形成邏輯電路，這就說我們說的運算基礎，邏輯電路再組合就形成運算電路，運算電路整合到一起形成CPU，再配合時鐘，就是我們所說的計算！所以計算是對整個CPU來說的，不是單一的電晶體！要了解很多，建議看看電子技術基礎反面的書籍！我看了下大家的回答都沒到點子上，實際上不管是電子管還是電晶體最終能形成程式設計性的功臣就是邏輯電路，通俗點可以看《三體》，裡面有簡單的描述，專業點可以瞭解lisp語言，也就是說不管你用什麼方法，只要實現了car、cdr、cons、quote、cond、atom、eq，這七個功能，就可以用這七個功能自由組合推出現代意義上的所有程式功能，那麼透過高階的程式我們最終讓計算機擁有了十分強大的人工智慧。想知道電晶體為什麼會計算，首先你得了解什麼是半導體（具體想了解自己百度去）廢話我就不多說了，半導體有個特點某些條件下他導電，某些條件下他又不導電，導電狀態用1表示.不導電狀態用0表示，其它的細節上面已經有人說了我就不敘述了，想弄懂樓上所說的你必須清楚什麼是頻率，人類是怎麼利用頻率傳遞資訊的！半導體重複導電狀態和不導電狀態的過程叫頻率，就像你敲鼓一樣，一秒敲一次頻率為1次/S，兩次為2次/S，半導體0－1的過程（也就是重複不導電狀態到導電狀態的過程）為1次頻率，重複兩次則為2次頻率，以此類推！如果把一次頻率表示為“我”，2次頻率表示為“長”，3次表示為“得”，4次表示為“帥”。那麼電晶體先重複一次，再重複2次，然後3次，最後4次。那麼這個過程就被解碼成“我長得帥”了。而晶片裡數億電晶體的工作模式又不同，什麼時候什麼區域的電晶體是導電狀態還是不導電狀態，靠指令集排程！不要想得太複雜 首先cpu內部有很多基本的時序電路，把時序電路理解成“並不智慧的機械”就可以了，比如烤箱 你直接控制烤箱 烤箱盤子就是暫存器 設定的時間就是時鐘，也就是大家說的主頻啦，主頻是機器週期的倒數而已 把東西放進去，等一個時鐘，就變成了熟的，烤箱就好比於算數運算單元 這裡面，最重要的是你，你要負責放東西，負責時序，把你換成一個稍微複雜點的時序電路，這個電路總是迴圈發出：從記憶體取指令，解析指令中的操作和資料，按照規定發出控制訊號，的迴圈中，你就是控制器了 這就是一個cpu的基本基本工作原理 實際的話需要你看看書，推薦：how do it workCPU不能稱為電晶體。而是大規模積體電路，也稱為數字積體電路。是由N個開關電路組成。透過數字轉換，將普通數字變換成計算機語言。以0和1的不同組合，進行二進位制運算。CPU只完成簡單的運算，複雜的運算是需要不同的程式輔助完成的。與門、或門、非門、與非門、或非門、與或門...就靠這些來計算的。中國晶片製造起步較晚且科技儲備也相當薄弱。現在聽說在研製10nm以下技術的晶片證明中國在晶片領域有了很大進步。在計算機中軟體與硬體是同樣重要，個人造不了硬體那就多學學軟體。想了解cpu是如何計算的，先去了解下微控制器吧，8位微控制器，比64位的cpu好容易理解多了，實在不懂就去了解一下點陣模組怎麼工作的也行，就說點陣模組吧，需要行掃描和場掃描訊號，說出來只會更加糊塗在瞭解CPU工作原理之前，我們先簡單談談CPU是如何生產出來的

CPU是在特別純淨的矽材料上製造的。一個CPU晶片包含上百萬個精巧的電晶體。人們在一塊指甲蓋大小的矽片上，用化學的方法蝕刻或光刻出電晶體。因此，從這個意義上說，CPU正是由電晶體組合而成的。簡單而言，電晶體就是微型電子開關，它們是構建CPU的基石，你可以把一個電晶體當作一個電燈開關，它們有個操作位，分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關就相當於電晶體的連通與斷開，而這兩種狀態正好與二進位制中的基礎狀態“0”和“1”對應！這樣，計算機就具備了處理資訊的能力。 　　

但你不要以為，只有簡單的“0”和“1”兩種狀態的電晶體的原理很簡單，其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的

在電晶體之前，計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關來處理資訊。後來，科研人員把兩個電晶體放置到一個矽晶體中，這樣便創作出第一個積體電路，再後來才有了微處理器。 　　

看到這裡，你一定想知道，電晶體是如何利用“0”和“1”這兩種電子訊號來執行指令和處理資料的呢？

其實，所有電子裝置都有自己的電路和開關，電子在電路中流動或斷開，完全由開關來控制，如果你將開關設定為OFF，電子將停止流動，如果你再將其設定為ON，電子又會繼續流動。電晶體的這種ON與OFF的切換隻由電子訊號控制，我們可以將電晶體稱之為二進位制裝置。

這樣，電晶體的ON狀態用“1”來表示，而OFF狀態則用“0”來表示，就可以組成最簡單的二進位制數。眾多電晶體產生的多個“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數字、顏色和圖形。舉個例子，十進位中的1在二進位模式時也是“1”，2在二進位模式時是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類推，這就組成了計算機工作採用的二進位制語言和資料。成組的電晶體聯合起來可以儲存數值，也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鐘的控制，電晶體組就像一部複雜的機器那樣同步地執行它們的功能。

好多人對C語言比較熟，從C語言說起。比如你要執行一行程式碼，如果你在一個有彙編除錯視窗的執行編譯環境，你會發現C語言等等一行程式碼功能是由若干行組合語言實現的，彙編得操作是對暫存器的操作，比如移位，比如跳轉。有了這個以後再往機器語言看，這時就全是傳說中的0和1了直接對應著管子的開關狀態。其實如果想深入瞭解，可以學習一下《數位電路》，然後學習一下《微機原理》就大概知道了。

…最基本運算吧，加減乘除，以及與門，非門，或門，就可以實現運算，還需要儲存器，儲存器也是01，表示一個位元位，二進位制，八個位元位就可以表示一個位元組，byte，

CPU的計算方式像算盤，算盤是打上多一個，打下來少一個，電晶體的開關用1和0表示，以二進位制的方法來計算和讀取結果，算盤則是直接數，表達方式不同而已，但無論是算盤或cpu計算，都不能直接乘除，只能加減，乘以幾就加幾次，除以幾就減幾次。

感謝數學和數學家，數學讓這個世界變得邏輯透明，數學家讓我們明白這一切，cpu的邏輯單元依靠改變電平高低顯示0和1兩個狀態，當幾十個乃至幾億個邏輯單元並排，就能依靠讀取電平狀態得到很大的二進位制資料1100010101…001010，這是計算的基礎，對於簡單數學1+1或者2+（-1），按照二進位制進位計算就好，複雜計算怎麼辦12345*54321，化乘法為加法，化除法為減法，ok，那更復雜的函式計算呢，感謝傅立葉變換，任何週期函式都可以看作是正餘弦函式的疊加，原理不在這裡解釋，反正記住因為各種數學工具，平方開方微分積分，資料都能換成加法計算，當然，演算法不同也決定了效率不同，這個是後話了，回到問題，cpu就是這麼在整合電路里面掰手指，然後自然而然的給了21世紀新的發展動力

理解這個問題，首先你要具備一定的數電知識，CPU是由電晶體組成的，利用電晶體可以很輕易的搭建與門，或門，非門，這一點毋庸置疑吧，然後利用這些邏輯們就可以組成各種觸發器，這一點也不用多解釋，數電的基礎內容，然後利用觸發器進一步組成移位暫存器等，到這裡，你就可以輕易的組建一個加法器，減法器了，數字用0，1表示，對應到電路中就是高電平和低電平，至於乘法和除法，最基本的運算單元也是加減法，到了這裡，具備了基本的四則運算，也就具備了資訊處理能力，無非就是用一定的規則組成成不同的0和1，當你動手焊接出一個加法器的時候，你就徹底明白了。

計算是對人來說的，電晶體才不會知道什麼叫計算，他們只有兩種狀態，高電平和低電平，也就是通常所說的0和1，電晶體透過不同的組合形成大的輸入輸出元件，這些元件再透過組合形成邏輯電路，這就說我們說的運算基礎，邏輯電路再組合就形成運算電路，運算電路整合到一起形成CPU，再配合時鐘，就是我們所說的計算！所以計算是對整個CPU來說的，不是單一的電晶體！要了解很多，建議看看電子技術基礎反面的書籍！

我看了下大家的回答都沒到點子上，實際上不管是電子管還是電晶體最終能形成程式設計性的功臣就是邏輯電路，通俗點可以看《三體》，裡面有簡單的描述，專業點可以瞭解lisp語言，也就是說不管你用什麼方法，只要實現了car、cdr、cons、quote、cond、atom、eq，這七個功能，就可以用這七個功能自由組合推出現代意義上的所有程式功能，那麼透過高階的程式我們最終讓計算機擁有了十分強大的人工智慧。

想知道電晶體為什麼會計算，首先你得了解什麼是半導體（具體想了解自己百度去）廢話我就不多說了，半導體有個特點某些條件下他導電，某些條件下他又不導電，導電狀態用1表示.不導電狀態用0表示，其它的細節上面已經有人說了我就不敘述了，想弄懂樓上所說的你必須清楚什麼是頻率，人類是怎麼利用頻率傳遞資訊的！

半導體重複導電狀態和不導電狀態的過程叫頻率，就像你敲鼓一樣，一秒敲一次頻率為1次/S，兩次為2次/S，半導體0－1的過程（也就是重複不導電狀態到導電狀態的過程）為1次頻率，重複兩次則為2次頻率，以此類推！如果把一次頻率表示為“我”，2次頻率表示為“長”，3次表示為“得”，4次表示為“帥”。那麼電晶體先重複一次，再重複2次，然後3次，最後4次。那麼這個過程就被解碼成“我長得帥”了。而晶片裡數億電晶體的工作模式又不同，什麼時候什麼區域的電晶體是導電狀態還是不導電狀態，靠指令集排程！

不要想得太複雜 首先cpu內部有很多基本的時序電路，把時序電路理解成“並不智慧的機械”就可以了，比如烤箱 你直接控制烤箱 烤箱盤子就是暫存器 設定的時間就是時鐘，也就是大家說的主頻啦，主頻是機器週期的倒數而已 把東西放進去，等一個時鐘，就變成了熟的，烤箱就好比於算數運算單元 這裡面，最重要的是你，你要負責放東西，負責時序，把你換成一個稍微複雜點的時序電路，這個電路總是迴圈發出：從記憶體取指令，解析指令中的操作和資料，按照規定發出控制訊號，的迴圈中，你就是控制器了 這就是一個cpu的基本基本工作原理 實際的話需要你看看書，推薦：how do it work

CPU不能稱為電晶體。而是大規模積體電路，也稱為數字積體電路。是由N個開關電路組成。透過數字轉換，將普通數字變換成計算機語言。以0和1的不同組合，進行二進位制運算。CPU只完成簡單的運算，複雜的運算是需要不同的程式輔助完成的。

與門、或門、非門、與非門、或非門、與或門...就靠這些來計算的。中國晶片製造起步較晚且科技儲備也相當薄弱。現在聽說在研製10nm以下技術的晶片證明中國在晶片領域有了很大進步。在計算機中軟體與硬體是同樣重要，個人造不了硬體那就多學學軟體。

想了解cpu是如何計算的，先去了解下微控制器吧，8位微控制器，比64位的cpu好容易理解多了，實在不懂就去了解一下點陣模組怎麼工作的也行，就說點陣模組吧，需要行掃描和場掃描訊號，說出來只會更加糊塗

在瞭解CPU工作原理之前，我們先簡單談談CPU是如何生產出來的

CPU是在特別純淨的矽材料上製造的。一個CPU晶片包含上百萬個精巧的電晶體。人們在一塊指甲蓋大小的矽片上，用化學的方法蝕刻或光刻出電晶體。因此，從這個意義上說，CPU正是由電晶體組合而成的。簡單而言，電晶體就是微型電子開關，它們是構建CPU的基石，你可以把一個電晶體當作一個電燈開關，它們有個操作位，分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關就相當於電晶體的連通與斷開，而這兩種狀態正好與二進位制中的基礎狀態“0”和“1”對應！這樣，計算機就具備了處理資訊的能力。 　　

但你不要以為，只有簡單的“0”和“1”兩種狀態的電晶體的原理很簡單，其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的

在電晶體之前，計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關來處理資訊。後來，科研人員把兩個電晶體放置到一個矽晶體中，這樣便創作出第一個積體電路，再後來才有了微處理器。 　　

看到這裡，你一定想知道，電晶體是如何利用“0”和“1”這兩種電子訊號來執行指令和處理資料的呢？

其實，所有電子裝置都有自己的電路和開關，電子在電路中流動或斷開，完全由開關來控制，如果你將開關設定為OFF，電子將停止流動，如果你再將其設定為ON，電子又會繼續流動。電晶體的這種ON與OFF的切換隻由電子訊號控制，我們可以將電晶體稱之為二進位制裝置。

這樣，電晶體的ON狀態用“1”來表示，而OFF狀態則用“0”來表示，就可以組成最簡單的二進位制數。眾多電晶體產生的多個“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數字、顏色和圖形。舉個例子，十進位中的1在二進位模式時也是“1”，2在二進位模式時是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類推，這就組成了計算機工作採用的二進位制語言和資料。成組的電晶體聯合起來可以儲存數值，也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鐘的控制，電晶體組就像一部複雜的機器那樣同步地執行它們的功能。

理解這個問題，首先你要具備一定的數電知識，CPU是由電晶體組成的，利用電晶體可以很輕易的搭建與門，或門，非門，這一點毋庸置疑吧，然後利用這些邏輯們就可以組成各種觸發器，這一點也不用多解釋，數電的基礎內容，然後利用觸發器進一步組成移位暫存器等，到這裡，你就可以輕易的組建一個加法器，減法器了，數字用0，1表示，對應到電路中就是高電平和低電平，至於乘法和除法，最基本的運算單元也是加減法，到了這裡，具備了基本的四則運算，也就具備了資訊處理能力，無非就是用一定的規則組成成不同的0和1，當你動手焊接出一個加法器的時候，你就徹底明白了。

規則，計算機的世界就是用各種規則（協議）組織起來的，高低電平訊號只是執行這些規則的手段。離開了規則，將只剩下沒有任何意義的高電平和低電平。

如果你能理解算盤的計算過程，就能按照同樣的邏輯理解電晶體的組合如何實現同樣的計算過程。

圖示：算盤，現在算盤的狀態是初始態表示數字0。算盤上的珠子分為上下兩排，上排每個珠子表示五，下排每個珠子表示一。同時珠子還有兩種狀態，靠近中間橫樑的狀態以及遠離橫樑的狀態，另外不同格上的珠子代表數字所在的位數，比如要表示111這個數，你只需要把下邊比如靠右的連續的三檔的下珠分別往上撥一顆就行。嗯，這一段有點像廢話，但現在學校是否還介紹最基本的算盤，我並不清楚。所以還是簡單解釋一下比較好。如果能夠將任意數字準確的用算盤上的珠子的狀態變化進行表示，並且能正確的讀出算盤上珠子狀態所表示的數字，那就具備了使用算盤進行計算的入門要求。下面給出算盤運算的操作表，只給出加法操作。

圖示：珠算口訣表，這裡只給出如何算加法的口訣表

當一個人能夠使用算盤正確的表示數字並且從算盤上讀出數字之後，現在搭配上這張口訣表，嚴格呆板機械按照這張表的要求進行操作，即改變算盤上珠子的位置，他就能使用算盤進行加法運算了。

比如運算4+1的過程如下，首先找到口訣四上四，即將最右邊的四顆下珠撥上去，然後找到口訣，一下五去四。將同一檔的上珠向下撥（一下），然後將下檔的四顆珠子也往下撥。最終狀態變化就是最右邊有一顆上珠被撥下來了，讀出這個狀態：5.

現在我們就得到了運算結果 4+1 = 5.

奇妙吧，如果你已經徹底的理解了這個過程的運作模式，那現在我們換成電晶體的集合來完成同樣的步驟。由於電晶體只有兩種狀態，可以看成一種只有下珠且每一檔都只有一顆珠子的算盤，珠子撥上去表示1，撥下來表示0，即二進位制算盤。

對於二進位制算盤，編寫二進位制算盤加法口訣表，二進位制的加法口訣表相當簡單。

0+1=1，即如果下珠在下邊，就往上撥。

1+1=10. 即如果下珠已經在上邊，加1就進位，將它左邊的珠子往上撥，同時將它本身往下撥。

現在讓我們用二進位制算盤算4+1=?

首先把4轉換為二進位制算盤的表示法：100，你可以透過，按照上述兩條規則的方式，連續運算1+1+1+1的過程得到這個結果100（4），現在計算100+1，按照規則將最左邊的下珠往上撥即可得到101（這就是5）。

然後將二進位制結果轉換成10進位制結果，呈現在螢幕上或者輸出到紙帶上。

當然，這裡說得很簡單呢，但實際上製造出按照我們想象中的方式正確進行運轉的計算機，甚至高效運轉的計算機，那是工程學和材料學上的難題。

就是裡頭數量眾多的電晶體，形成不同的門，與門，非門或門，把各種的計算，變成，簡單的零一判斷，但是演算法是非常複雜的。

在瞭解CPU工作原理之前，我們先簡單談談CPU是如何生產出來的。CPU是在特別純淨的矽材料上製造的。一個CPU晶片包含上百萬個精巧的電晶體。人們在一塊指甲蓋大小的矽片上，用化學的方法蝕刻或光刻出電晶體。因此，從這個意義上說，CPU正是由電晶體組合而成的。簡單而言，電晶體就是微型電子開關，它們是構建CPU的基石，你可以把一個電晶體當作一個電燈開關，它們有個操作位，分別代表兩種狀態:ON(開)和OFF(關)。這一開一關就相當於電晶體的連通與斷開，而這兩種狀態正好與二進位制中的基礎狀態“0”和“1”對應！這樣，計算機就具備了處理資訊的能力。 　　但你不要以為，只有簡單的“0”和“1”兩種狀態的電晶體的原理很簡單，其實它們的發展是經過科學家們多年的辛苦研究得來的。在電晶體之前，計算機依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機械開關來處理資訊。後來，科研人員把兩個電晶體放置到一個矽晶體中，這樣便創作出第一個積體電路，再後來才有了微處理器。 　　看到這裡，你一定想知道，電晶體是如何利用“0”和“1”這兩種電子訊號來執行指令和處理資料的呢？其實，所有電子裝置都有自己的電路和開關，電子在電路中流動或斷開，完全由開關來控制，如果你將開關設定為OFF，電子將停止流動，如果你再將其設定為ON，電子又會繼續流動。電晶體的這種ON與OFF的切換隻由電子訊號控制，我們可以將電晶體稱之為二進位制裝置。這樣，電晶體的ON狀態用“1”來表示，而OFF狀態則用“0”來表示，就可以組成最簡單的二進位制數。眾多電晶體產生的多個“1”與“0”的特殊次序和模式能代表不同的情況，將其定義為字母、數字、顏色和圖形。舉個例子，十進位中的1在二進位模式時也是“1”，2在二進位模式時是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類推，這就組成了計算機工作採用的二進位制語言和資料。成組的電晶體聯合起來可以儲存數值，也可以進行邏輯運算和數字運算。加上石英時鐘的控制，電晶體組就像一部複雜的機器那樣同步地執行它們的功能。 　　CPU的內部結構 　　現在我們已經大概知道CPU是負責些什麼事情，但是具體由哪些部件負責處理資料和執行程式呢？ 　　1.算術邏輯單元ALU(Arithmetic Logic Unit) 　　ALU是運算器的核心。它是以全加器為基礎，輔之以移位暫存器及相應控制邏輯組合而成的電路，在控制訊號的作用下可完成加、減、乘、除四則運算和各種邏輯運算。就像剛才提到的，這裡就相當於工廠中的生產線，負責運算資料。 　　2.暫存器組 RS(Register Set或Registers) 　　RS實質上是CPU中暫時存放資料的地方，裡面儲存著那些等待處理的資料，或已經處理過的資料，CPU訪問暫存器所用的時間要比訪問記憶體的時間短。採用暫存器，可以減少CPU訪問記憶體的次數，從而提高了CPU的工作速度。但因為受到芯片面積和整合度所限，暫存器組的容量不可能很大。暫存器組可分為專用暫存器和通用暫存器。專用暫存器的作用是固定的，分別寄存相應的資料。而通用暫存器用途廣泛並可由程式設計師規定其用途。通用暫存器的數目因微處理器而異。(圖) [img] [/img] 3.控制單元(Control Unit) 　　正如工廠的物流分配部門，控制單元是整個CPU的指揮控制中心，由指令暫存器IR(Instruction Register)、指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三個部件組成，對協調整個電腦有序工作極為重要。它根據使用者預先編好的程式，依次從儲存器中取出各條指令，放在指令暫存器IR中，透過指令譯碼(分析)確定應該進行什麼操作，然後透過操作控制器OC，按確定的時序，向相應的部件發出微操作控制訊號。操作控制器OC中主要包括節拍脈衝發生器、控制矩陣、時鐘脈衝發生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。 　　4.匯流排(Bus) 　　就像工廠中各部位之間的聯絡渠道，匯流排實際上是一組導線，是各種公共訊號線的集合，用於作為電腦中所有各組成部分傳輸資訊共同使用的“公路”。直接和CPU相連的匯流排可稱為區域性匯流排。其中包括: 資料匯流排DB(Data Bus)、地址匯流排AB(Address Bus) 、控制匯流排CB(Control Bus)。其中，資料匯流排用來傳輸資料資訊；地址匯流排用於傳送CPU發出的地址資訊；控制匯流排用來傳送控制訊號、時序訊號和狀態資訊等。 　　CPU的工作流程 　　由電晶體組成的CPU是作為處理資料和執行程式的核心，其英文全稱是:Central Processing Unit，即中央處理器。首先，CPU的內部結構可以分為控制單元，邏輯運算單元和儲存單元(包括內部匯流排及緩衝器)三大部分。CPU的工作原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程式指令)，經過物資分配部門(控制單元)的排程分配，被送往生產線(邏輯運算單元)，生產出成品(處理後的資料)後，再儲存在倉庫(儲存單元)中，最後等著拿到市場上去賣(交由應用程式使用)。在這個過程中，我們注意到從控制單元開始，CPU就開始了正式的工作，中間的過程是透過邏輯運算單元來進行運算處理，交到儲存單元代表工作的結束。 　　資料與指令在CPU中的執行 　　剛才已經為大家介紹了CPU的部件及基本原理情況，現在，我們來看看資料是怎樣在CPU中執行的。我們知道，資料從輸入裝置流經記憶體，等待CPU的處理，這些將要處理的資訊是按位元組儲存的，也就是以8位二進位制數或8位元為1個單元儲存，這些資訊可以是資料或指令。資料可以是二進位制表示的字元、數字或顏色等等。而指令告訴CPU對資料執行哪些操作，比如完成加法、減法或移位運算。 　　我們假設在記憶體中的資料是最簡單的原始資料。首先，指令指標(Instruction Pointer)會通知CPU，將要執行的指令放置在記憶體中的儲存位置。因為記憶體中的每個儲存單元都有編號(稱為地址)，可以根據這些地址把資料取出，透過地址匯流排送到控制單元中，指令譯碼器從指令暫存器IR中拿來指令，翻譯成CPU可以執行的形式，然後決定完成該指令需要哪些必要的操作，它將告訴算術邏輯單元(ALU)什麼時候計算，告訴指令讀取器什麼時候獲取數值，告訴指令譯碼器什麼時候翻譯指令等等。 　　假如資料被送往算術邏輯單元，資料將會執行指令中規定的算術運算和其他各種運算。當資料處理完畢後，將回到暫存器中，透過不同的指令將資料繼續執行或者透過DB匯流排送到資料快取器中。 　　基本上，CPU就是這樣去執行讀出資料、處理資料和往記憶體寫資料3項基本工作。但在通常情況下，一條指令可以包含按明確順序執行的許多操作，CPU的工作就是執行這些指令，完成一條指令後，CPU的控制單元又將告訴指令讀取器從記憶體中讀取下一條指令來執行。這個過程不斷快速地重複，快速地執行一條又一條指令，產生你在顯示器上所看到的結果。我們很容易想到，在處理這麼多指令和資料的同時，由於資料轉移時差和CPU處理時差，肯定會出現混亂處理的情況。為了保證每個操作準時發生，CPU需要一個時鐘，時鐘控制著CPU所執行的每一個動作。時鐘就像一個節拍器，它不停地發出脈衝，決定CPU的步調和處理時間，這就是我們所熟悉的CPU的標稱速度，也稱為主頻。主頻數值越高，表明CPU的工作速度越快。 　　如何提高CPU工作效率 　　既然CPU的主要工作是執行指令和處理資料，那麼工作效率將成為CPU的最主要內容，因此，各CPU廠商也盡力使CPU處理資料的速度更快。 　　根據CPU的內部運算結構，一些製造廠商在CPU內增加了另一個算術邏輯單元(ALU)，或者是另外再設定一個處理非常大和非常小的資料浮點運算單元(Floating Point Unit，FPU)，這樣就大大加快了資料運算的速度。 　　而在執行效率方面，一些廠商透過流水線方式或以幾乎並行工作的方式執行指令的方法來提高指令的執行速度。剛才我們提到，指令的執行需要許多獨立的操作，諸如取指令和譯碼等。最初CPU在執行下一條指令之前必須全部執行完上一條指令，而現在則由分散式的電路各自執行操作。也就是說，當這部分的電路完成了一件工作後，第二件工作立即佔據了該電路，這樣就大大增加了執行方面的效率。 　　另外，為了讓指令與指令之間的連線更加準確，現在的CPU通常會採用多種預測方式來控制指令更高效率地執行

以題主把電晶體看做開關的能力，應該是看不懂各位理工人士的回答。

我想，題主大約是想問一堆開關怎麼就能計算了呢？

答案當然是可以的。

把兩個開關頭尾相接串起來，全部開啟燈才亮，任何一個關上燈就滅，這就是邏輯所謂的與運算。

把兩個開關頭尾分別並一塊，任何一個開關開啟燈就亮，全關燈才黑，這就是邏輯所謂的或運算。

把開關倒過來裝，具體動作跟標示相反，這就是非運算。

如果樓主知道2進位制的話繼續看。

設想最簡單的二進位制個位加法。0加1，一個或運算就行；0加0，同上；1加1，先來一個與運算得1，意味著得開啟一個高位或運算表示進位，低位或運算為0。

整理一下實現結構，首先一個與運算判斷是否進位，0就讓低位或運算直接加，1則送給高位或運算，低位或運算0加0。如此一個完整的開關二進位制個位加法單元就形成了。將單元逐級連線，可以有8位、16位以至更多位計算能力。

二進位制加法是所有計算機計算的基礎，它本身利用了邏輯運算的或和與。與或非三個組合還可以實現邏輯和過程控制。

題主可能會想cpu這也太簡單了。實際上核心計算單元還真就不佔太多電晶體，多的是快取、音影片單元、匯流排、各種外設介面、電源管理等等，這些東西也會有邏輯運算存在，但更多的是物理原理。

首先cpu本身是不會自己計算的，需要認為輸入數字或者資訊然後按照預先定義好的公式或者方法去處理這些資訊，然後得到運算結果，結果可以是一個或者多個，這主要看輸入的公式或者方法的定義。對公式，方法進行定義的行為叫程式設計。計算機對所有的資訊定義都數字01表示,包括圖片，影片，聲音等，再計算機內部都以數字表示。cpu怎麼區分它？cpu事實不需要區分這些資訊，它全當數字處理了，(如果你懂程式設計你可以讓一段聲音以數字形式顯示出來)。cpu唯一需要區分的只是操作碼，與運算元這兩個東西。操作碼就是加，減，乘除，移位，邏輯判斷，賦值等功能編碼。運算元就是參與運算的資訊了，當然這也可能是運算後的中間操作結果，但是對cpu來說它就是運算元。cpu中大量使用閘電路，閘電路在操作碼的控制下選通需要控制的電路，對運算元在時序控制下進行運算，得到的結果儲存在暫存器中，完成之後會有個pc計數器也就是程式計數器自動加一，表示指向下一個操作碼。一個操作碼可以對應一個運算元，也可以對應多個運算元，也可以沒有運算元，詳細可選擇某個計算機核心的彙編指令。記得arm是有一個操作碼對多個運算元的。時序是用處理器時鐘控制的，在時鐘邊緣發生時觸發一次計算操作，這就是處理器頻率了，計算機閘電路跟儲存單元，邏輯處理單元就是由電晶體組成的

cpu的計算方式像算盤，算盤是打上多一個，打下來少一個，電晶體的開關用1和0表示，以二進位制的方法來計算和讀取結果，算盤則是直接數，表達方式不同而已，但無論是算盤或cpu計算，都不能直接乘除，只能加減，乘以幾就加幾次，除以幾就減幾次。

感謝數學和數學家，數學讓這個世界變得邏輯透明，數學家讓我們明白這一切，cpu的邏輯單元依靠改變電平高低顯示0和1兩個狀態，當幾十個乃至幾億個邏輯單元並排，就能依靠讀取電平狀態得到很大的二進位制資料1100010101…001010，這是計算的基礎，對於簡單數學1+1或者2+（-1），按照二進位制進位計算就好，複雜計算怎麼辦12345*54321，化乘法為加法，化除法為減法，ok，那更復雜的函式計算呢，感謝傅立葉變換，任何週期函式都可以看作是正餘弦函式的疊加，原理不在這裡解釋，反正記住因為各種數學工具，平方開方微分積分，資料都能換成加法計算，當然，演算法不同也決定了效率不同，這個是後話了，回到問題，cpu就是這麼在整合電路里面掰手指，然後自然而然的給了21世紀新的發展動力

計算是對人來說的，電晶體才不會知道什麼叫計算，他們只有兩種狀態，高電平和低電平，也就是通常所說的0和1，電晶體透過不同的組合形成大的輸入輸出元件，這些元件再透過組合形成邏輯電路，這就說我們說的運算基礎，邏輯電路再組合就形成運算電路，運算電路整合到一起形成CPU,再配合時鐘，就是我們所說的計算！所以計算是對整個CPU來說的，不是單一的電晶體！要了解很多，建議看看電子技術基礎反面的書籍！

想知道電晶體為什麼會計算，首先你得了解什麼是半導體（具體想了解自己百度去）廢話我就不多說了，半導體有個特點某些條件下他導電，某些條件下他又不導電，導電狀態用1表示.不導電狀態用0表示，其它的細節上面已經有人說了我就不敘述了，想弄懂樓上所說的你必須清楚什麼是頻率，人類是怎麼利用頻率傳遞資訊的！

半導體重複導電狀態和不導電狀態的過程叫頻率，就像你敲鼓一樣，一秒敲一次頻率為1次/S，兩次為2次/S，半導體0－1的過程（也就是重複不導電狀態到導電狀態的過程）為1次頻率，重複兩次則為2次頻率，以此類推！如果把一次頻率表示為“我”，2次頻率表示為“長”，3次表示為“得”，4次表示為“帥”。那麼電晶體先重複一次，再重複2次，然後3次，最後4次。那麼這個過程就被解碼成“我長得帥”了。而晶片裡數億電晶體的工作模式又不同，什麼時候什麼區域的電晶體是導電狀態還是不導電狀態，靠指令集排程！

不要想得太複雜 首先cpu內部有很多基本的時序電路，把時序電路理解成“並不智慧的機械”就可以了，比如烤箱 你直接控制烤箱 烤箱盤子就是暫存器 設定的時間就是時鐘，也就是大家說的主頻啦，主頻是機器週期的倒數而已 把東西放進去，等一個時鐘，就變成了熟的，烤箱就好比於算數運算單元 這裡面，最重要的是你，你要負責放東西，負責時序，把你換成一個稍微複雜點的時序電路，這個電路總是迴圈發出：從記憶體取指令，解析指令中的操作和資料，按照規定發出控制訊號，的迴圈中，你就是控制器了 這就是一個cpu的基本基本工作原理 實際的話需要你看看書，推薦：how do it work

我看了下大家的回答都沒到點子上，實際上不管是電子管還是電晶體最終能形成程式設計性的功臣就是邏輯電路，通俗點可以看《三體》，裡面有簡單的描述，專業點可以瞭解lisp語言，也就是說不管你用什麼方法，只要實現了car、cdr、cons、quote、cond、atom、eq，這七個功能，就可以用這七個功能自由組合推出現代意義上的所有程式功能，那麼透過高階的程式我們最終讓計算機擁有了十分強大的人工智慧。

理解這個問題，首先你要具備一定的數電知識，CPU是由電晶體組成的，利用電晶體可以很輕易的搭建與門，或門，非門，這一點毋庸置疑吧，然後利用這些邏輯們就可以組成各種觸發器，這一點也不用多解釋，數電的基礎內容，然後利用觸發器進一步組成移位暫存器等，到這裡，你就可以輕易的組建一個加法器，減法器了，數字用0,1表示，對應到電路中就是高電平和低電平，至於乘法和除法，最基本的運算單元也是加減法，到了這裡，具備了基本的四則運算，也就具備了資訊處理能力，無非就是用一定的規則組成成不同的0和1，當你動手焊接出一個加法器的時候，你就徹底明白了。

CPU不能稱為電晶體。而是大規模積體電路，也稱為數字積體電路。是由N個開關電路組成。透過數字轉換，將普通數字變換成計算機語言。以0和1的不同組合，進行二進位制運算。CPU只完成簡單的運算，複雜的運算是需要不同的程式輔助完成的。

　　為什麼要說CPU的計算能力前要先說一下第一部計算機呢?因為現在所有的CPU晶片開始時就是第一臺計算機出現後才出現，而他們的運作原理又是相似的，那麼第一臺計算機是怎麼樣的呢，下面拍明芯城專業人士為大家介紹?

　　這部機器使用了18800個真空管，長50英尺，寬30英尺，佔地1500平方英尺，重達30噸(大約是一間半的教室，六隻大象重)。它的計算速度快，每秒可以從事5千次的加法運算，運作了九年之久。吃電很兇，據傳ENlAC每次一開機，整個費城西區的電燈都為之黯然失色。另處，真空管的損耗率也相當高，幾乎每15分鐘就可能燈掉一支真空管，操作人員須花15分鐘以上的時間才能找出壞掉的管子，使用上極不方便。曾有人調侃道，只要那部機器可以連續運轉五天，而沒有一隻真空管燒掉，發明人就要額手稱慶了。

　　而其運作的原理是計算機的基本原理是存貯程式和程式控制。預先要把指揮計算機如何進行操作的指令序列(稱為程式)和原始資料透過輸入裝置輸送到計算機記憶體貯器中。每一條指令中明確規定了計算機從哪個地址取數，進行什麼操作，然後送到什麼地址去等步驟。計算機在執行時，先從記憶體中取出第一條指令，透過控制器的譯碼，按指令的要求，從存貯器中取出資料進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到記憶體中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去，直至遇到停止指令。程式與資料一樣存貯，按程式編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。