Диодная матрица представляет собой двумерную сетку проводов: каждое «пересечение», где один ряд пересекает другой, имеет либо соединяющий их диод , либо провода изолированы друг от друга.
Это один из популярных методов реализации постоянной памяти . Диодная матрица использовалась в качестве хранилища управления или микропрограммы во многих ранних компьютерах. Логически эквивалентная транзисторная матрица до сих пор используется в качестве хранилища управления, микропрограммы или «ПЗУ декодирования» во многих современных микропроцессорах.
Одна строка диодной матрицы (или транзисторной матрицы) активируется в любой момент времени. Заряд течет через каждый диод, подключенный к этому ряду. Это активирует столбец, соответствующий каждой строке. Единственными активированными управляющими сигналами в этот момент были те, соответствующий провод столбца которых был подключен диодом к этому ряду.
ПЗУ с диодной матрицей использовалось во многих компьютерах в 1960-х и 70-х годах, а также в электронных настольных калькуляторах и схемах клавиатурных матриц для компьютерных терминалов . Схема матрицы клавиатуры имеет очень похожую сетку диодов, но используется по-другому. [1]
Микросеквенсор многих ранних компьютеров, возможно, начиная с Whirlwind I , просто последовательно активировал каждую строку диодной матрицы, а после активации последней строки начинал заново с первой строки .
Техника микропрограммирования , впервые описанная Морисом Уилксом в терминах второй диодной матрицы, добавленной в хранилище управления диодной матрицей. [2] Позже компьютеры использовали множество альтернативных реализаций хранилища управления, но в конечном итоге вернулись к диодной матрице или транзисторной матрице. На таких ранних компьютерах человек микропрограммировал хранилище управления, вручную присоединяя диоды к выбранным пересечениям словных и битовых линий . На схематических диаграммах строки слов обычно расположены горизонтально, а строки битов обычно вертикальны.
Хранилище управления на некоторых миникомпьютерах представляло собой одну или несколько микросхем программируемой логической матрицы . «Чистый» PLA от производителя чипа поставлялся с диодной матрицей или транзисторной матрицей с диодом (или транзистором) на каждом пересечении. Человек мог бы микропрограммировать хранилище управления на этих компьютерах, уничтожая нежелательные соединения на выбранных перекрестках.
Некоторые современные микропроцессоры и ASIC используют хранилище управления диодной матрицей или транзисторной матрицей. Обычно пустая сетка проектируется с диодом (или транзистором) на каждом пересечении, а затем готовится маска, которая исключает нежелательные соединения в выбранных пересечениях. При реверс-инжиниринге интегральных схем , которые включают в себя такое ПЗУ декодирования, запрограммированное по маске, одним из ключевых шагов является фотографирование этого ПЗУ с достаточным разрешением, чтобы отделить каждый участок пересечения, и достаточной глубиной цвета, чтобы различать «подключенные» и «несвязанные» части. "перекрестки. [3] [4]
Поскольку хранилище управления находится на критическом пути выполнения компьютера, хранилище быстрого управления является важной частью быстрого компьютера. Некоторое время хранилище управления было во много раз быстрее, чем память программ, что позволяло выполнять длинную и сложную последовательность шагов через хранилище управления для каждой выборки инструкций, что привело к тому, что сейчас называется вычислением сложного набора команд . Более поздние методы быстрого кэширования команд ускорили этот кэш до такой степени, что хранилище управления стало всего в несколько раз быстрее, чем кэш инструкций, что привело к меньшему количеству и, в конечном итоге, к одному шагу через хранилище управления на выборку инструкции в вычислениях с сокращенным набором команд . [2]