中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。

　　中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。

　　CPU是在特別純凈的硅材料上制造的。一個(gè)CPU芯片包含上百萬(wàn)個(gè)精巧的晶體管。人們?cè)谝粔K指甲蓋大小的硅片上，用化學(xué)的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此，從這個(gè)意義上說(shuō)，CPU正是由晶體管組合而成的。簡(jiǎn)單而言，晶體管就是微型電子開(kāi)關(guān)，它們是構(gòu)建CPU的基石，你可以把一個(gè)晶體管當(dāng)作一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)，它們有個(gè)操作位，分別代表兩種狀態(tài)：ON（開(kāi)）和OFF（關(guān)）。這一開(kāi)一關(guān)就相當(dāng)于晶體管的連通與斷開(kāi)，而這兩種狀態(tài)正好與二進(jìn)制中的基礎(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”對(duì)應(yīng)！這樣，計(jì)算機(jī)就具備了處理信息的能力。

　　其實(shí)，所有電子設(shè)備都有自己的電路和開(kāi)關(guān)，電子在電路中流動(dòng)或斷開(kāi)，完全由開(kāi)關(guān)來(lái)控制，如果你將開(kāi)關(guān)設(shè)置為OFF，電子將停止流動(dòng)，如果你再將其設(shè)置為ON，電子又會(huì)繼續(xù)流動(dòng)。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號(hào)控制，我們可以將晶體管稱之為二進(jìn)制設(shè)備。

　　如果能夠?qū)⑷我鈹?shù)字準(zhǔn)確的用算盤(pán)上的珠子的狀態(tài)變化進(jìn)行表示，并且能正確的讀出算盤(pán)上珠子狀態(tài)所表示的數(shù)字，那就具備了使用算盤(pán)進(jìn)行計(jì)算的入門(mén)要求。那么接下類(lèi)我們?cè)敿?xì)了解一下cpu晶體管為什么會(huì)計(jì)算。

　　cpu晶體管為什么會(huì)計(jì)算

　　CPU的計(jì)算方式像算盤(pán)，算盤(pán)是打上多一個(gè)，打下來(lái)少一個(gè)，晶體管的開(kāi)關(guān)用1和0表示，以二進(jìn)制的方法來(lái)計(jì)算和讀取結(jié)果，算盤(pán)則是直接數(shù)，表達(dá)方式不同而已，但無(wú)論是算盤(pán)或cpu計(jì)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(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)家，數(shù)學(xué)讓這個(gè)世界變得邏輯透明，數(shù)學(xué)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(gè)狀態(tài)，當(dāng)幾十個(gè)乃至幾億個(gè)邏輯單元并排，就能依靠讀取電平狀態(tài)得到很大的二進(jìn)制數(shù)據(jù)1100010101…001010，這是計(jì)算的基礎(chǔ)，對(duì)于簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)1+1或者2+（-1），按照二進(jìn)制進(jìn)位計(jì)算就好，復(fù)雜計(jì)算怎么辦12345*54321，化乘法為加法，化除法為減法，ok，那更復(fù)雜的函數(shù)計(jì)算呢，感謝傅立葉變換，任何周期函數(shù)都可以看作是正余弦函數(shù)的疊加，原理不在這里解釋，反正記住因?yàn)楦鞣N數(shù)學(xué)工具，平方開(kāi)方微分積分，數(shù)據(jù)都能換成加法計(jì)算，當(dāng)然，算法不同也決定了效率不同，這個(gè)是后話了，回到問(wèn)題，cpu就是這么在集成電路里面掰手指，然后自然而然的給了21世紀(jì)新的發(fā)展動(dòng)力

　　理解這個(gè)問(wèn)題，首先你要具備一定的數(shù)電知識(shí)，CPU是由晶體管組成的，利用晶體管可以很輕易的搭建與門(mén)，或門(mén)，非門(mén)，這一點(diǎn)毋庸置疑吧，然后利用這些邏輯們就可以組成各種觸發(fā)器，這一點(diǎn)也不用多解釋，數(shù)電的基礎(chǔ)內(nèi)容，然后利用觸發(fā)器進(jìn)一步組成移位寄存器等，到這里，你就可以輕易的組建一個(gè)加法器，減法器了，數(shù)字用0，1表示，對(duì)應(yīng)到電路中就是高電平和低電平，至于乘法和除法，最基本的運(yùn)算單元也是加減法，到了這里，具備了基本的四則運(yùn)算，也就具備了信息處理能力，無(wú)非就是用一定的規(guī)則組成成不同的0和1，當(dāng)你動(dòng)手焊接出一個(gè)加法器的時(shí)候，你就徹底明白了。

　　計(jì)算是對(duì)人來(lái)說(shuō)的，晶體管才不會(huì)知道什么叫計(jì)算，他們只有兩種狀態(tài)，高電平和低電平，也就是通常所說(shuō)的0和1，晶體管通過(guò)不同的組合形成大的輸入輸出元件，這些元件再通過(guò)組合形成邏輯電路，這就說(shuō)我們說(shuō)的運(yùn)算基礎(chǔ)，邏輯電路再組合就形成運(yùn)算電路，運(yùn)算電路集成到一起形成CPU，再配合時(shí)鐘，就是我們所說(shuō)的計(jì)算！所以計(jì)算是對(duì)整個(gè)CPU來(lái)說(shuō)的，不是單一的晶體管！要了解很多，建議看看電子技術(shù)基礎(chǔ)反面的書(shū)籍！

　　我看了下大家的回答都沒(méi)到點(diǎn)子上，實(shí)際上不管是電子管還是晶體管最終能形成編程性的功臣就是邏輯電路，通俗點(diǎn)可以看《三體》，里面有簡(jiǎn)單的描述，專業(yè)點(diǎn)可以了解lisp語(yǔ)言，也就是說(shuō)不管你用什么方法，只要實(shí)現(xiàn)了car、cdr、cons、quote、cond、atom、eq，這七個(gè)功能，就可以用這七個(gè)功能自由組合推出現(xiàn)代意義上的所有程序功能，那么通過(guò)高級(jí)的程序我們最終讓計(jì)算機(jī)擁有了十分強(qiáng)大的人工智能。

　　想知道晶體管為什么會(huì)計(jì)算，首先你得了解什么是半導(dǎo)體（具體想了解自己百度去）廢話我就不多說(shuō)了，半導(dǎo)體有個(gè)特點(diǎn)某些條件下他導(dǎo)電，某些條件下他又不導(dǎo)電，導(dǎo)電狀態(tài)用1表示。不導(dǎo)電狀態(tài)用0表示，其它的細(xì)節(jié)上面已經(jīng)有人說(shuō)了我就不敘述了，想弄懂樓上所說(shuō)的你必須清楚什么是頻率，人類(lèi)是怎么利用頻率傳遞信息的！

　　半導(dǎo)體重復(fù)導(dǎo)電狀態(tài)和不導(dǎo)電狀態(tài)的過(guò)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(dǎo)體0－1的過(guò)程（也就是重復(fù)不導(dǎo)電狀態(tài)到導(dǎo)電狀態(tài)的過(guò)程）為1次頻率，重復(fù)兩次則為2次頻率，以此類(lèi)推！如果把一次頻率表示為“我”，2次頻率表示為“長(zhǎng)”，3次表示為“得”，4次表示為“帥”。那么晶體管先重復(fù)一次，再重復(fù)2次，然后3次，最后4次。那么這個(gè)過(guò)程就被解碼成“我長(zhǎng)得帥”了。而芯片里數(shù)億晶體管的工作模式又不同，什么時(shí)候什么區(qū)域的晶體管是導(dǎo)電狀態(tài)還是不導(dǎo)電狀態(tài)，靠指令集調(diào)度！

　　不要想得太復(fù)雜 首先cpu內(nèi)部有很多基本的時(shí)序電路，把時(shí)序電路理解成“并不智能的機(jī)械”就可以了，比如烤箱 你直接控制烤箱 烤箱盤(pán)子就是寄存器 設(shè)定的時(shí)間就是時(shí)鐘，也就是大家說(shuō)的主頻啦，主頻是機(jī)器周期的倒數(shù)而已 把東西放進(jìn)去，等一個(gè)時(shí)鐘，就變成了熟的，烤箱就好比于算數(shù)運(yùn)算單元 這里面，最重要的是你，你要負(fù)責(zé)放東西，負(fù)責(zé)時(shí)序，把你換成一個(gè)稍微復(fù)雜點(diǎn)的時(shí)序電路，這個(gè)電路總是循環(huán)發(fā)出：從內(nèi)存取指令，解析指令中的操作和數(shù)據(jù)，按照規(guī)定發(fā)出控制信號(hào)，的循環(huán)中，你就是控制器了 這就是一個(gè)cpu的基本基本工作原理 實(shí)際的話需要你看看書(shū)，推薦：how do it work

　　CPU不能稱為晶體管。而是大規(guī)模集成電路，也稱為數(shù)字集成電路。是由N個(gè)開(kāi)關(guān)電路組成。通過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)換，將普通數(shù)字變換成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。以0和1的不同組合，進(jìn)行二進(jìn)制運(yùn)算。CPU只完成簡(jiǎn)單的運(yùn)算，復(fù)雜的運(yùn)算是需要不同的程序輔助完成的。

　　與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、與或門(mén)。。。就靠這些來(lái)計(jì)算的。我國(guó)芯片制造起步較晚且科技儲(chǔ)備也相當(dāng)薄弱?，F(xiàn)在聽(tīng)說(shuō)在研制10nm以下技術(shù)的芯片證明我國(guó)在芯片領(lǐng)域有了很大進(jìn)步。在計(jì)算機(jī)中軟件與硬件是同樣重要，個(gè)人造不了硬件那就多學(xué)學(xué)軟件。

　　想了解cpu是如何計(jì)算的，先去了解下單片機(jī)吧，8位單片機(jī)，比64位的cpu好容易理解多了，實(shí)在不懂就去了解一下點(diǎn)陣模塊怎么工作的也行，就說(shuō)點(diǎn)陣模塊吧，需要行掃描和場(chǎng)掃描信號(hào)，說(shuō)出來(lái)只會(huì)更加糊涂

　　在了解CPU工作原理之前，我們先簡(jiǎn)單談?wù)凜PU是如何生產(chǎn)出來(lái)的

　　CPU是在特別純凈的硅材料上制造的。一個(gè)CPU芯片包含上百萬(wàn)個(gè)精巧的晶體管。人們?cè)谝粔K指甲蓋大小的硅片上，用化學(xué)的方法蝕刻或光刻出晶體管。因此，從這個(gè)意義上說(shuō)，CPU正是由晶體管組合而成的。簡(jiǎn)單而言，晶體管就是微型電子開(kāi)關(guān)，它們是構(gòu)建CPU的基石，你可以把一個(gè)晶體管當(dāng)作一個(gè)電燈開(kāi)關(guān)，它們有個(gè)操作位，分別代表兩種狀態(tài)：ON（開(kāi)）和OFF（關(guān)）。這一開(kāi)一關(guān)就相當(dāng)于晶體管的連通與斷開(kāi)，而這兩種狀態(tài)正好與二進(jìn)制中的基礎(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”對(duì)應(yīng)！這樣，計(jì)算機(jī)就具備了處理信息的能力。

　　但你不要以為，只有簡(jiǎn)單的“0”和“1”兩種狀態(tài)的晶體管的原理很簡(jiǎn)單，其實(shí)它們的發(fā)展是經(jīng)過(guò)科學(xué)家們多年的辛苦研究得來(lái)的。

　　在晶體管之前，計(jì)算機(jī)依靠速度緩慢、低效率的真空電子管和機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)處理信息。后來(lái)，科研人員把兩個(gè)晶體管放置到一個(gè)硅晶體中，這樣便創(chuàng)作出第一個(gè)集成電路，再后來(lái)才有了微處理器。

　　看到這里，你一定想知道，晶體管是如何利用“0”和“1”這兩種電子信號(hào)來(lái)執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)的呢？

　　其實(shí)，所有電子設(shè)備都有自己的電路和開(kāi)關(guān)，電子在電路中流動(dòng)或斷開(kāi)，完全由開(kāi)關(guān)來(lái)控制，如果你將開(kāi)關(guān)設(shè)置為OFF，電子將停止流動(dòng)，如果你再將其設(shè)置為ON，電子又會(huì)繼續(xù)流動(dòng)。晶體管的這種ON與OFF的切換只由電子信號(hào)控制，我們可以將晶體管稱之為二進(jìn)制設(shè)備。

　　這樣，晶體管的ON狀態(tài)用“1”來(lái)表示，而OFF狀態(tài)則用“0”來(lái)表示，就可以組成最簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)。眾多晶體管產(chǎn)生的多個(gè)“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(shù)字、顏色和圖形。舉個(gè)例子，十進(jìn)位中的1在二進(jìn)位模式時(shí)也是“1”，2在二進(jìn)位模式時(shí)是“10”，3是“11”，4是“100”，5是“101”，6是“110”等等，依此類(lèi)推，這就組成了計(jì)算機(jī)工作采用的二進(jìn)制語(yǔ)言和數(shù)據(jù)。成組的晶體管聯(lián)合起來(lái)可以存儲(chǔ)數(shù)值，也可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算。加上石英時(shí)鐘的控制，晶體管組就像一部復(fù)雜的機(jī)器那樣同步地執(zhí)行它們的功能。