La memoria de línea de retardo es un tipo de memoria de computadora utilizada en las primeras computadoras digitales , como EDSAC , ACE y BESM , en tecnología de radar y decodificadores de señales de color para televisores en color analógicos PAL y SECAM .
La idea básica de las líneas de retardo se originó durante el desarrollo del radar durante la Segunda Guerra Mundial , específicamente para reducir la interferencia de los reflejos del suelo y los objetos estacionarios. Los radares de esa época usaban pulsos periódicos de ondas de radio , las ondas de radio reflejadas eran recibidas y amplificadas para mostrarlas en la pantalla. Para eliminar objetos estacionarios de la pantalla del radar, la señal reflejada se dividió en dos, una de las cuales se usó directamente y la segunda se retrasó. En el circuito eléctrico, a la nueva señal se le restaba la señal retrasada del ciclo anterior. (La señal normal se agregó con la inversa retrasada). La señal resultante se dejó solo con los cambios entre las dos señales y se mostró en la pantalla. Por lo tanto, solo los objetos en movimiento se mostraban en la pantalla.
Antes del uso de líneas de retardo como dispositivos de almacenamiento digital, los primeros sistemas de este tipo con líneas de retardo consistían en tubos llenos de mercurio con un transductor piezoeléctrico en los extremos (análogos de un altavoz y un micrófono , en los extremos de transmisión y recepción, respectivamente) . Las señales de un amplificador de radar se enviaban a un piezocristal en un extremo del tubo que, cuando se pulsaba, generaba una pequeña fluctuación del mercurio. La oscilación se transmitió rápidamente al otro extremo del tubo, donde otro piezocristal la invirtió y la transmitió a la pantalla. Se necesitaba una coincidencia mecánica precisa para proporcionar un tiempo de retardo seleccionable entre pulsos, que es específico para cada radar utilizado.
Se utilizó mercurio porque su resistencia acústica específica es casi igual a la resistencia acústica de los piezocristales. Esto minimizó las pérdidas de energía que ocurren cuando la señal se transmite desde el cristal al mercurio y viceversa. La alta velocidad del sonido en el mercurio (1450 m/s) hizo posible reducir el tiempo de espera de un pulso que llega al extremo receptor en comparación con el tiempo de espera en otro medio de transmisión más lento (como el aire), pero también significó que el número final de pulsos que podían almacenarse en un número razonable de tubos de mercurio era limitado. Otros aspectos negativos del uso del mercurio fueron su peso, precio y toxicidad. Además, para lograr la mayor adaptación posible de la impedancia acústica, el mercurio debe mantenerse a +40 °C, lo que hace que el mantenimiento de los tubos de mercurio sea un trabajo caluroso e incómodo.
Para las aplicaciones informáticas, los intervalos de tiempo también eran críticos, pero por una razón diferente. Todas las computadoras tradicionales tenían un tiempo de ciclo de memoria natural requerido para realizar operaciones que generalmente comienzan y terminan con la lectura y escritura en la memoria. Por lo tanto, las líneas de retardo debían sincronizarse para que los pulsos llegaran al receptor exactamente en el momento en que la computadora estaba lista para leerlos. Por lo general, muchos pulsos se movían en las líneas de retardo al mismo tiempo, y la computadora tenía que contar los pulsos, comparándolos con los pulsos del reloj, para encontrar el bit único deseado .
Inventada por John Presper Eckert para la computadora EDVAC y utilizada en UNIVAC I , la línea de retardo de mercurio agregó un repetidor en el extremo receptor de la línea de retardo de mercurio para enviar la señal de salida de regreso a la entrada. En este caso, el pulso enviado al sistema siguió circulando mientras hubo energía.
Mantener una señal sin ruido en la línea de retardo requirió una gran cantidad de esfuerzo de ingeniería. Se utilizaron numerosos transductores para generar una onda acústica muy estrecha que no tocaría las paredes del tubo. También había que cuidarse de eliminar el reflejo de la señal del extremo opuesto del tubo. Dado que la onda era estrecha, fue necesario un ajuste significativo del instrumento para que los piezocristales quedaran exactamente opuestos entre sí. Debido al hecho de que la velocidad del sonido cambiaba con la temperatura (debido a la dependencia de la densidad de la temperatura), los tubos estaban en termostatos para que su temperatura fuera constante. En cambio, para lograr el mismo efecto, otros sistemas ajustaron la velocidad del reloj de la computadora para que coincidiera con la temperatura ambiente.
EDSAC , la primera computadora de programa almacenado digital que realmente funcionaba , operaba con 512 palabras de memoria de 35 bits almacenadas en 32 líneas de retardo, cada una de las cuales contenía 576 bits (el bit 36 se agregaba a cada palabra como un inicio/detención) . En UNIVAC 1, el circuito se simplificó un poco, cada tubo almacenaba 120 bits y se requerían 7 bloques de memoria grandes con 18 tubos cada uno para crear un almacén de memoria para 1000 palabras. Combinados con amplificadores y circuitos auxiliares, constituían un subsistema de memoria y ocupaban una habitación completamente separada. El tiempo promedio de acceso a la memoria fue de aproximadamente 222 µs, que fue significativamente más rápido que los sistemas mecánicos utilizados en computadoras anteriores.
Una versión posterior de las líneas de retardo utilizó un cable de metal con transductores magnetoestrictivos como guardián de la información. Pequeñas piezas de un material magnetoestrictivo, generalmente níquel , se unieron a cada lado de un extremo del cable que estaba dentro del electroimán . Cuando los bits de la computadora se transfirieron al imán, el níquel se contraía o expandía y torcía el extremo del cable. La onda de torsión resultante se movió a lo largo del alambre de la misma manera que una onda de sonido se movía a lo largo de un tubo con mercurio.
Sin embargo, a diferencia de la onda de compresión, la onda de torsión era significativamente más resistente a los problemas asociados con los defectos mecánicos, tanto que el cable se enrollaba en una bobina y se unía a la placa. Debido a la capacidad de torsión, los sistemas basados en cables podían durar tanto como fuera necesario y ayudaron a almacenar muchos más datos en un elemento. 1000 elementos de memoria normalmente caben en un tablero de 1 pie cuadrado (0,093 m²). Es cierto que esto también significa que el tiempo requerido para buscar cada bit individual fue un poco más largo debido al movimiento a lo largo del cable, y el tiempo de acceso fue del orden de 500 µs en promedio.
Las memorias de línea de retardo eran mucho menos costosas y mucho más confiables que los flip - flops de tubo de vacío , y más rápidas que los relés de retención automática ( relés de enganche). Se usó hasta finales de la década de 1960 , especialmente en las computadoras comerciales británicas LEO I , varias computadoras Ferranti y en la calculadora programable de escritorio Olivetti Programma 101 lanzada en 1965. Se instalaron líneas de retardo magnetoestrictivas de alambre sin mercurio compactas en computadoras de teclado electrónico (EKVM) de la serie Iskra , así como en Elektronika-155 .
Durante mucho tiempo (hasta principios de la década de 2000), la memoria de línea de retardo existía en los televisores de color analógicos, donde se usaba para almacenar señales de diferencia de color durante un período de tiempo igual a la longitud de una línea de una trama de televisión. En el sistema PAL, esto es necesario para compensar las distorsiones de fase de la ruta de transmisión de la señal, y en el sistema SECAM, para garantizar la existencia de dos señales de diferencia de color simultáneamente en cada línea, transmitidas secuencialmente a través de la línea.