嘯嘯007
20億晶體管是如何集成在一個小小的芯片上，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集成20億個晶體管，當然作為中央處理器CPU芯片中還包涵其他各種各樣的器件例如三極管，二極管，晶閘管，MOSFFET,IGBT等，這些都是CPU內部集成的芯片，CPU的安裝無疑是一層層進行焊接的，利用非常高的機器將納米級別的晶體管進行架構式的安裝，CPU內核心的也是一塊半導體晶圓，通過半導體蝕刻工藝在晶圓上生成眾多的晶體管單位，再通過微點焊金絲的方式將各個引腳電路引出至芯片封裝的管腳，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通過傳輸0和1信號，這些信號是如何產生的呢？是利用晶體管的關斷，關時為1信號，斷為0信號，這樣CPU就具備了處理信息和傳輸信息的能力，然人為對信號進行編碼排布就行成各種各樣的信號形式。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。
魅力星空
內部控制原理真的很複雜很繁瑣\r
第一個微處理器是英特爾4004，於1971年推出.4004功能不是很強大，它所能做的只是加減法，它一次只能做4位。\r
製造成家用計算機的第一個微處理器是英特爾8080，它是一個完整的8位計算機，在一個芯片上，於1974年推出。
首先了解基本名稱
數據寬度為ALU的寬度。8位ALU可以加、減、乘、等。兩個8位數字，而32位ALU可以操作32位數字。8位ALU必須執行4條指令才能添加兩個32位數字，而32位ALU可以在一條指令中執行。在許多情況下，外部數據總線的寬度與ALU的寬度相同，但並非總是如此。8088有一個16位ALU和一個8位總線，而Pentiums為32位ALU一次取64位數據。
MIPS代表“每秒數百萬條指令”，並且是CPU性能的粗略衡量標準。
晶體管數量和MIPS之間存在密切關係。例如，8088時鐘頻率為5 MHz，但僅以0.33 MIPS（每15個時鐘週期約一條指令）執行。現代處理器通常可以每個時鐘週期以兩個指令的速率執行。這種改進與芯片上的晶體管數量直接相關
微處理器的三個基本運作關係如下
以下是個簡單微處理器的組件：
寄存器A，B和C只是由觸發器製成的鎖存器。
地址鎖存器就像寄存器A，B和C.
程序計數器是一個鎖存器，具有額外的能力，當被告知這樣做時增加1，並且當被告知這樣做時也重置為零。
ALU邏輯單元可以像8位加法器一樣簡單，它可以對8位值進行加，減，乘和除。
地址和數據總線，以及RD和WR線。這些總線和線路連接到RAM或ROM。在我們的樣本微處理器中，有一個8位寬的地址總線和8位寬的數據總線。這意味著微處理器可以尋址（2 8）256字節的存儲器，並且它可以一次讀取或寫入8位存儲器。讓我們假設這個簡單的微處理器有128個字節的ROM，從地址0開始，128個字節的RAM從地址128開始。
ROM代表只讀存儲器。ROM芯片被編程為具有永久的預設字節集合。地址發給總線告訴ROM芯片哪個字節到達並放在數據總線上。當RD線改變狀態時，ROM芯片將所選字節呈現在數據總線上。\r
幾乎所有計算機都包含一些ROM（可以創建一個不包含RAM的簡單計算機 - 許多微控制器通過在處理器芯片本身放置一些RAM字節來實現這一點 - 但通常無法創建一個不包含ROM）。在PC上，ROM稱為BIOS（基本輸入/輸出系統）。當微處理器啟動時，它開始執行它在BIOS中找到的指令。BIOS指令執行諸如測試機器中的硬件之類的操作，然後將其轉到硬盤以獲取引導扇區（請參閱硬盤的工作原理）詳情）。這個引導扇區是另一個小程序，BIOS從磁盤讀取後將其存儲在RAM中。然後微處理器開始從RAM執行引導扇區的指令。引導扇區程序將告訴微處理器從硬盤中取出其他東西到RAM中，然後微處理器執行。
能力有限大致說到這裡，還有很多細節，建議有興趣還是查閱專業書籍。
物理美學
CPU是由無數個晶體管組成的 晶體管不同的排列當時導致他的架構不一樣。
CPU正是由晶體管組合而成的。簡單而言，晶體管就是微型電子開關，它們是構建CPU的基石，你可以把一個晶體管當作一個電燈開關，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晶體管的連通與斷開，而這兩種狀態正好與二進制中的基礎狀態“0”和“1”對應！每一位1或0的實現，都要用到至少6個晶體管。一塊最普通的CPU 包含控制器、運算器和存儲器單元，而最新一代的多線程多核心CPU則有更為複雜的控制器及分支管理模塊。
規模最大、耗用晶體管資源最多的還是存儲器（SDRAM）：供CPU運算單元計算的數據經過緩存暫時存放，以調節高速的CPU計算單元和低速讀寫的外置存儲器之間的速度差，使CPU整體運行在較高的效率。緩存級數越多，存儲量越大，則CPU的處理速度越快。Intel最新一代的商用CPU已具備三級緩存：第一級緩存容量最小一般256K但速度與運算器同頻是最快的，第二級容量較大一般2M較高級的CPU能達到6M-9M，速度是運算器頻率的一半。第三級在中高端的CPU上使用。
