Una matriz de diodos es una red bidimensional de cables: cada "intersección" en la que una fila se cruza con otra tiene un diodo que los conecta o los cables están aislados entre sí.
Es una de las técnicas populares para implementar una memoria de solo lectura . Una matriz de diodos se utiliza como almacén de control o microprograma en muchas de las primeras computadoras. En muchos microprocesadores modernos todavía se utiliza una matriz de transistores lógicamente equivalente como almacén de control o microprograma o "ROM de decodificación".
Una sola fila de la matriz de diodos (o matriz de transistores) se activa en cualquier instante. La carga fluye a través de cada diodo conectado a esa fila. Eso activa la columna correspondiente a cada fila. Las únicas señales de control activadas durante ese instante fueron aquellas cuyo cable de columna correspondiente estaba conectado con un diodo a esa fila.
Una ROM de matriz de diodos se utilizó en muchas computadoras en las décadas de 1960 y 1970, así como en calculadoras electrónicas de escritorio y circuitos matriciales de teclado para terminales de computadora . Un circuito de matriz de teclado tiene una red de diodos muy similar, pero se usa de manera diferente. [1]
El microsecuenciador de muchas de las primeras computadoras, tal vez comenzando con el Whirlwind I , simplemente activaba cada fila de la matriz de diodos en secuencia, y después de que se activaba la última fila, comenzaba de nuevo con la primera fila.
La técnica de microprogramación descrita por primera vez por Maurice Wilkes en términos de una segunda matriz de diodos agregada a un almacén de control de matriz de diodos. [2] Las computadoras posteriores utilizaron una variedad de implementaciones alternativas del almacén de control, pero finalmente regresaron a una matriz de diodos o una matriz de transistores. Una persona microprogramaría el almacén de control en esas primeras computadoras conectando manualmente diodos a intersecciones seleccionadas de las líneas de palabras y líneas de bits . En los diagramas esquemáticos, las líneas de palabras suelen ser horizontales y las líneas de bits suelen ser verticales.
El almacén de control de algunas minicomputadoras era uno o más chips de matriz lógica programables . El PLA "en blanco" del fabricante del chip venía con una matriz de diodos o una matriz de transistores con un diodo (o transistor) en cada intersección. Una persona microprogramaría el almacén de control de estas computadoras destruyendo las conexiones no deseadas en intersecciones seleccionadas.
Algunos microprocesadores y ASIC modernos utilizan un almacén de control de matriz de diodos o de matriz de transistores. Por lo general, se diseña una rejilla en blanco con un diodo (o transistor) en cada intersección y luego se prepara una máscara que omite las conexiones no deseadas en las intersecciones seleccionadas. Cuando se aplica ingeniería inversa a circuitos integrados que incluyen una ROM de decodificación programada con máscara, uno de los pasos clave es tomar fotografías de esa ROM con suficiente resolución para separar cada sitio de intersección y suficiente profundidad de color para distinguir entre los "conectados" y los "no conectados". "intersecciones. [3] [4]
Dado que el almacén de control se encuentra en la ruta crítica de ejecución de la computadora, un almacén de control rápido es una parte importante de una computadora rápida. Durante un tiempo, el almacén de control fue muchas veces más rápido que la memoria de programa, lo que permitía una secuencia larga y complicada de pasos a través del almacén de control por cada instrucción, lo que llevó a lo que ahora se llama computación de conjunto de instrucciones complejas . Las técnicas posteriores para el caché de instrucciones rápido aceleraron ese caché hasta el punto de que el almacén de control era solo unas pocas veces más rápido que el caché de instrucciones, lo que llevó a menos y eventualmente solo un paso a través del almacén de control por búsqueda de instrucciones en la computación de conjunto de instrucciones reducido . [2]