CPU里的几十亿个晶体管的分工是怎样的？

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这个问题需要循序渐进，才能回答清楚，为便于理解，需要多上图片。

一颗高性能CPU，其内部的复杂程度堪比一座北上广深这样的一线城市。

如果说城市的基础建筑材料是砖头，和钢筋、水泥配合，建成高楼大厦，那么CPU也有基础构成元件，它就是晶体管。

当然，上图中的晶体管个子太大，CPU内的晶体管都是纳米级别，模样大不相同（运行原理完全一样），看起来像纱网格子（见下图）：

晶体管需要搭配电容、电阻等其它元件，才能完成“开”、“关”动作，对应计算机语言的“0”和“1”，这也是计算机只能读懂“0”和“1”的原因（现在的编程语言被称为高级语言，运行时都需要芯片中的编译器翻译成机器能读懂的0和1组成的语言），实际上所有的运算过程都是数以亿计的晶体管在不断重复“开”、“关”动作。所有的运算结果，不管是游戏的画面、电影特效还是计算器算买菜钱，都是晶体管不同开关动作组合的结果。

晶体管如何和电容搭配？我举DRAM（俗称电脑内存）为例，一个DRAM单元可以存储1比特数据，它由1个晶体管和两个电容组成。见下图。

CPU的内部结构要复杂一些，和DRAM的差别在于，DRAM的基本单元（DRAM CELL）结构都是一样的，这也是DRAM拼制造的原因；而CPU内的基本单元的结构并不一样，这样才能组成算术逻辑单元、寄存器、译码器、缓存等部件，最终组成一个CPU内核，由于内部线路复杂，所以CPU既拼制造，也拼设计，比DRAM难度上了一个大台阶。

现代CPU基本都是多核打天下，如下图的至强处理器有10个内核。

总之，不管CPU多么复杂，它其实都是晶体管和电容、电阻等纳米级的元件，经过复杂的设计组合，得到不同的部件（算术逻辑单元、寄存器等），再由部件组成CPU内核，多个CPU内核再组成CPU，封装后就成了我们看到的样子。见下图：

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原创回答，搬运必究。