CPU是由無數個電晶體組成的 電晶體不同的排列當時導致他的架構不一樣。

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！每一位1或0的實現，都要用到至少6個電晶體。一塊最普通的CPU 包含控制器、運算器和儲存器單元，而最新一代的多執行緒多核心CPU則有更為複雜的控制器及分支管理模組。

規模最大、耗用電晶體資源最多的還是儲存器（SDRAM）：供CPU運算單元計算的資料經過快取暫時存放，以調節高速的CPU計算單元和低速讀寫的外接儲存器之間的速度差，使CPU整體執行在較高的效率。快取級數越多，儲存量越大，則CPU的處理速度越快。Intel最新一代的商用CPU已具備三級快取：第一級快取容量最小一般256K但速度與運算器同頻是最快的，第二級容量較大一般2M較高階的CPU能達到6M-9M，速度是運算器頻率的一半。第三級在中高階的CPU上使用。

20億電晶體是如何整合在一個小小的晶片上，而又是如何工作的？讓我們一起來研究

首先CPU在13年的時候就已經可以整合20億個電晶體，當然作為中央處理器CPU晶片中還包涵其他各種各樣的器件例如三極體，二極體，閘流體，MOSFFET,IGBT等，這些都是CPU內部整合的晶片，CPU的安裝無疑是一層層進行焊接的，利用非常高的機器將奈米級別的電晶體進行架構式的安裝，CPU核心心的也是一塊半導體晶圓，透過半導體蝕刻工藝在晶圓上生成眾多的電晶體單位，再透過微點焊金絲的方式將各個引腳電路引出至晶片封裝的管腳，最後進行封裝，每一步都是非常精密的，這些過程都是機械來做。

至於怎樣工作，我們都知道計算機都是透過傳輸0和1訊號，這些訊號是如何產生的呢？是利用電晶體的關斷，關時為1訊號，斷為0訊號，這樣CPU就具備了處理資訊和傳輸資訊的能力，然人為對訊號進行編碼排布就行成各種各樣的訊號形式。大體就是這樣，若具體的講起來可能講一兩天也不會講完。人類的時代在進步，相信未來CPU會帶來更好的創新。

CPU是在特別純淨的矽材料上製造的。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)。

一個CPU晶片包含上百萬個精巧的電晶體。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！

這個問題需要循序漸進，才能回答清楚，為便於理解，需要多上圖片。

一顆高效能CPU，其內部的複雜程度堪比一座北上廣深這樣的一線城市。

如果說城市的基礎建築材料是磚頭，和鋼筋、水泥配合，建成高樓大廈，那麼CPU也有基礎構成元件，它就是電晶體。

當然，上圖中的晶體管個子太大，CPU內的電晶體都是奈米級別，模樣大不相同（執行原理完全一樣），看起來像紗網格子（見下圖）：

電晶體需要搭配電容、電阻等其它元件，才能完成“開”、“關”動作，對應計算機語言的“0”和“1”，這也是計算機只能讀懂“0”和“1”的原因（現在的程式語言被稱為高階語言，執行時都需要晶片中的編譯器翻譯成機器能讀懂的0和1組成的語言），實際上所有的運算過程都是數以億計的電晶體在不斷重複“開”、“關”動作。所有的運算結果，不管是遊戲的畫面、電影特效還是計算器算買菜錢，都是電晶體不同開關動作組合的結果。

電晶體如何和電容搭配？我舉DRAM（俗稱電腦記憶體）為例，一個DRAM單元可以儲存1位元資料，它由1個電晶體和兩個電容組成。見下圖。

CPU的內部結構要複雜一些，和DRAM的差別在於，DRAM的基本單元（DRAM CELL）結構都是一樣的，這也是DRAM拼製造的原因；而CPU內的基本單元的結構並不一樣，這樣才能組成算術邏輯單元、暫存器、譯碼器、快取等部件，最終組成一個CPU核心，由於內部線路複雜，所以CPU既拼製造，也拼設計，比DRAM難度上了一個大臺階。

現代CPU基本都是多核打天下，如下圖的至強處理器有10個核心。

總之，不管CPU多麼複雜，它其實都是電晶體和電容、電阻等奈米級的元件，經過複雜的設計組合，得到不同的部件（算術邏輯單元、暫存器等），再由部件組成CPU核心，多個CPU核心再組成CPU，封裝後就成了我們看到的樣子。見下圖：