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众所周知，CPU是电脑的“心脏”，是整个微机系统的核心，因此，它也往往成了各种档次微机的代名词，如昔日的286、386、486，奔腾、PⅡ、K6到今天的PⅢ、P4、K7、K8等。回顾CPU的发展历史， CPU在制造技术上已经获得了极大的提高，主要表现在集成的电子元件越来越多，从开始集成几千个晶体管，到现在的几百万、几千万个晶体管，这么多晶体管，它们是如何处理数据的呢？
CPU的原始工作模式 在了解CPU工作原理之前，我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此，从这个意义上说， CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当作一个电灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开，而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应！这样，计算机就具备了处理信息的能力。
但你不要以为，只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单，其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来，科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。
看到这里，你一定想知道，晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样，晶体管的ON状态用 “1”来表示，而OFF状态则用“0”来表示，就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况，将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子，十进位中的1在二e799bee5baa6e79fa5e98193e59b9ee7ad94334进位模式时也是“1”，2在二进位模式时是“10”，3是“11”，4是“100”，5是 “101”，6是“110”等等，依此类推，这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能
CPU中有大量的CMOS管和TTL管。。决大部分起开关作用。。还有一些场效应三级管等，起放大作用。。
一点个人见解。。
光刻蚀
这是目前的CPU制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤，为什么这么说呢？光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜。刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程。设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量，而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步(每一步进行一层刻蚀)。而且每一层刻蚀的图纸如果放大许多倍的话，可以和整个纽约市外加郊区范围的地图相比，甚至还要复杂，试想一下，把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有100个平方毫米的芯片上，那么这个芯片的结构有多么复杂，可想而知了吧。
当这些刻蚀工作全部完成之后，晶圆被翻转过来。短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照射到晶圆的感光层上，然后撤掉光线和模板。通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质，而二氧化硅马上在陋空位置的下方生成。
掺杂
在残留的感光层物质被去除之后，剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该层下方的硅层。这一步之后，另一个二氧化硅层制作完成。然后，加入另一个带有e79fa5e98193e78988e69d83332感光层的多晶硅层。多晶硅是门电路的另一种类型。由于此处使用到了金属原料(因此称作金属氧化物半导体)，多晶硅允许在晶体管队列端口电压起作用之前建立门电路。感光层同时还要被短波长光线透过掩模刻蚀。再经过一部刻蚀，所需的全部门电路就已经基本成型了。然后，要对暴露在外的硅层通过化学方式进行离子轰击，此处的目的是生成N沟道或P沟道。这个掺杂过程创建了全部的晶体管及彼此间的电路连接，没个晶体管都有输入端和输出端，两端之间被称作端口。
晶体管能够基于输入电压控制输出电流，与普通机械开关（如Relay、switch）不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。
由于其响应速度快，准确性e799bee5baa6e997aee7ad94e78988e69d83333高，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。
扩展资料：
晶体管诞生历史
当时，市场的领导者们不太愿意接纳个人运算业务，原因很简单——投入产出比太低，而且软件缺乏标准化，且潜在用户又受限于专业技能，导致市场预期并不乐观。
但是，当8080处理器被广泛用于各种终端设备之后，Intel的工程师开始意识到个人运算的重要性，并试图说服公司高层尽快着手个人运算业务了。而且，当时还在HP供职的天才设计师斯蒂夫·伍兹尼亚克（Steve Wozniak）也做了同样的事情——建议HP开展个人运算业务。
1947年12月，在迈克尔·法拉第、朱利叶斯·利林费尔德、鲍里斯·达威德夫、拉塞尔·奥尔、卡尔·L-霍罗维茨等半导体专家们的研究基础上，威廉·肖克利、沃尔特·布拉顿、约翰·巴丁、罗伯特·吉布以及杰拉尔德·皮尔森五位科学家在贝尔实验室联合开发了业界首款晶体管。
参考资料来源：百度百科——晶体管