硬件实际数量中的晶体管数量是多少？

Question

在 PC 硬件（例如 CPU 和 GPU）中，晶体管数量是“实际”还是说这辆车有 300 马力。这辆车的引擎盖下并没有真正的马。和芯片一样吗？

如果晶体管数量是“实际的”，工程师如何能够每年为新架构操作超过 40 亿个晶体管（并且还在增加）？他们真的操纵单个晶体管吗（我知道他们不会在物理上与之交互，但是在设计架构时，他们真的在原理图上摆弄单个晶体管吗？）

Answer 1

晶体管是一个实际的、离散的、可量化的单元，由PN 结、衬底结和小的绝缘层组成。它们通常不会单独操作，而是添加到更大的功能块中，例如SRAM阵列、ALU等，尽管有时可能需要通过单独操作来解决时序问题。

Answer 2

该芯片上确实有晶体管，但与此同时，这可能无法很好地衡量芯片的速度。

晶体管是制造与非门、或非门和反相门所需的基本单元，然后将它们组合使用以制作从加法器到存储器单元再到多路复用器的所有内容，以确定应返回哪条指令的结果。

一般来说，在设计芯片时操作任何小于 NAND（4 个晶体管）、NOR（4 个晶体管）或反相器（2 个晶体管）的单元是没有用的，因为芯片上的所有结构都是这些单元的组合。

编辑：在某些情况下，您只会使用一个晶体管，主要是在多路复用器和锁存器中，但它们并不是绝对必要的（尽管它们效率更高，有时也会使用）。感谢迪特里希·埃普 (Dietrich Epp) 的更新。