Una matriz de diodos es una cuadrícula bidimensional de cables: cada "intersección" en la que una fila se cruza con otra tiene un diodo que las conecta o los cables están aislados entre sí.
Es una de las técnicas más populares para implementar una memoria de solo lectura . En muchos de los primeros ordenadores se utiliza una matriz de diodos como memoria de control o microprograma . En muchos microprocesadores modernos todavía se utiliza una matriz de transistores lógicamente equivalente como memoria de control o microprograma o "ROM de decodificación".
En cualquier instante se activa una sola fila de la matriz de diodos (o matriz de transistores). 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.
En los años 60 y 70, muchas computadoras, calculadoras electrónicas de escritorio y circuitos matriciales de teclado para terminales de computadora , utilizaron una ROM de matriz de diodos . Un circuito de matriz de teclado tiene una red de diodos muy similar, pero se utiliza de forma diferente. [1]
El microsecuenciador de muchas de las primeras computadoras, quizás 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 nuevamente 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 matriz de transistores. Una persona microprogramaba 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 consistía en uno o más chips de matriz lógica programable . 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 microprogramaba el almacén de control de estas computadoras destruyendo las conexiones no deseadas en las intersecciones seleccionadas.
Algunos microprocesadores y circuitos integrados específicos para aplicaciones específicas (ASIC) modernos utilizan una memoria de control de matriz de diodos o de transistores. Normalmente, se diseña una cuadrícula en blanco con un diodo (o transistor) en cada intersección y, a continuación, se prepara una máscara que deja fuera las conexiones no deseadas en las intersecciones seleccionadas. Cuando se realiza ingeniería inversa de circuitos integrados que incluyen una ROM de decodificación programada con máscara de este tipo, uno de los pasos clave es tomar fotografías de esa ROM con suficiente resolución para separar cada punto de intersección y suficiente profundidad de color para distinguir entre las intersecciones "conectadas" y "no conectadas". [3] [4]
Dado que el almacén de control se encuentra en la ruta crítica de la ejecución de la computadora, un almacén de control rápido es una parte importante de una computadora rápida. Durante un tiempo, el almacén de control era mucho más rápido que la memoria del programa, lo que permitía una secuencia larga y complicada de pasos a través del almacén de control por cada búsqueda de instrucción, lo que condujo a lo que ahora se denomina computación de conjunto de instrucciones complejo . Las técnicas posteriores para la caché de instrucciones rápidas aceleraron esa 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 instrucción en la computación de conjunto de instrucciones reducido . [2]