CPU里的几十亿个晶体管的分工是怎样的
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:
原创回答,搬运必究。
两种晶体管的区别
两者主要区别是名称不同,机构制程不同,工作原理不同
1、从名称上看,双极型晶体管全称为双极性结型晶体管,俗称三极管,而单极型晶体管叫做场景效应管,简称FET,有所区别。
2、从结构制程上看,双极型晶体管是由三部分掺杂程度不同的半导体制成,而单极型号晶体管的典型结构是以一个均匀轻掺杂高电阻率的N型单晶半导体作为基区。
3、从工作原理上看,双极型晶体管有两种载流子参与导电,而单极型晶体管工作时候只有一种载流子
晶体管是一种半导体器件,常见的有两种类型:NPN型和PNP型。它们的区别在于电流流动的方向和控制方式。
NPN型晶体管中,电流从发射极流入基极,再从集电极流出;而PNP型晶体管中,电流从基极流入发射极,再从集电极流出。
此外,NPN型晶体管的基极电压高于发射极电压时,晶体管导通;而PNP型晶体管的基极电压低于发射极电压时,晶体管导通。这些区别使得NPN型和PNP型晶体管在电路设计和应用中有不同的用途和特点。
(1)纵向 PNP 管:
纵向 PNP 管也称衬底管,由于结构的关系,内部的载流子沿着纵向运动。这种管子的特点是,管子的基区宽度 WB 可以准确地控制,而且做得很薄。因此,纵向 PNP 管的β很大。超β管的β值在 2000 一 5000(α=0.995-0.9998)。
是以 P 型衬底作为集电极,因此只有集成元器件之间采用 PN 结隔离槽的集成电路才能制作这种结构的管子。由于这种结构管子的载流子是沿着晶体管断面的垂直方向运动的,故称为纵向 PNP 管。这种管子的基区可准确地控制使其很薄,因此它的电流放大系数较大。由于纵向 PNP 管的集电极必须接到电路中电位的最低点,因而限制了它的应用。在电路中它通常作为射极跟随器使用。
(2)横向 PNP 管:
这种结构管子的载流子是沿着晶体管断面的水平方向运动的,故称为横向 PNP 管。由于受工艺限制,基区宽度不可能很小,所以它的值相对较低,一般为十几倍到二、三十倍。横向 PNP 管的优点是:
发射结和集电结都有较高的反向击穿电压,所以它的发射结允许施加较高的反压;另外它在电路中的连接方式不受任何限制,所以比纵向 PNP 管有更多的用途。它的缺点是结电容较大,特征频率 fT 较低,一般为几~几十兆赫。
手机晶体管数量是什么
手机晶体管的数量取决于手机的设计和功能。一般来说,一个智能手机中的晶体管数量可能在数十亿到数百亿之间。晶体管是电子设备中的基本元件,用于控制和放大电流。手机中的晶体管用于处理器、存储器、通信模块等各个部分。随着技术的进步,晶体管的集成度不断提高,使得手机能够实现更高的性能和更多的功能。因此,手机晶体管的数量会随着时间的推移而增加。
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