门电路的内部

门电路不是黑盒子，里面全是开关

一个非门（CMOS 工艺）里其实只有两个晶体管：上面一个 PMOS、下面一个 NMOS，像两个配合默契的闸门。输入高电平时下面的开、上面的关，输出被拉到地（0）；输入低电平时反过来，输出接到电源（1）。与门、或门无非是把更多晶体管串并联起来——所谓逻辑门，就是「用电控制电」的开关组合。

CMOS 为什么统治了四十年

早期芯片用 TTL（双极型晶体管），速度快但一直耗电发热。CMOS 的妙处在于：稳定状态下上下两个管子总有一个关断，几乎不耗电，只有翻转瞬间才花能量。功耗公式可以记成 P ≈ C·V²·f：电容 C、电压平方、翻转频率 f 三者相乘。这就是为什么电压从 5V 一路降到 1V 以下（平方项太划算），也是为什么主频越高手机越烫。

快，是要付出代价的

信号穿过一个门需要「传播延迟」，单个门只要零点几纳秒，但一条路径上串几十个门，延迟就叠加起来。芯片能跑多快（主频多高），就是被最慢的那条路径卡住的——它叫「关键路径」。

常见误区：门电路的输出不是瞬间跳变的，它有上升、下降时间。把真实波形画出来是圆角的斜坡，不是教科书里的理想方波。

练一练：用「两个闸门一上一下」的图画出非门，标出输入为 1 时哪个管子导通。