Калькулятор

редактировать
Электронное устройство, используемое для вычислений

Электронный карманный калькулятор с семисегментным жидким- кристаллический дисплей (ЖК-дисплей), который может выполнять арифметические операции Современный научный калькулятор с точечной матрицей ЖК-дисплей

Электронный калькулятор обычно является портативным электронное устройство, используемое для выполнения вычислений, от системы арифметики до сложной математики.

Создан первый твердотельный электронный калькулятор в начале 1960-х гг.. Карманные устройства стали доступны в 1970-х годах, особенно после того, как Intel 4004, первый микропроцессор, был разработан Intel для японской компании, производящей калькуляторы Бизиком. Позже они стали известными в нефтяной промышленности (нефть и газ).

Современные электронные калькуляторы различных моделей от дешевых, покупаемых моделей размером с кредитную карту до прочных настольных моделей со встроенными принтерами. Они стали популярными в середине 1970-х годов, поскольку внедрение интегральных схем уменьшило их размер и стоимость. К концу года десятилетия цены упали до такой степени, что они обычным явлением в школах.

Компьютерные операционные системы еще в раннем Unix включаются интерактивные калькуляторы программы, такие как dc и hoc, и функции калькулятора включены почти во все устройства типа Personal Digital Assistant (PDA), за исключением нескольких устройств адресной книги и словарей.

Помимо калькуляторов общего назначения, существуют калькуляторы, предназначенные для определенных рынков. Например, существуют научные калькуляторы, которые включают тригонометрические и статистические вычисления. Некоторые калькуляторы даже могут выполнять компьютерную алгебру. Графические калькуляторы можно использовать для построения графиков прямых функций, определенных на реальном или многомерном евклидовом пространстве. По состоянию на 2016 год базовые калькуляторы дешевы, но научные и графические модели, как правило, стоят дороже.

В 1986 году калькуляторы по-прежнему составляют примерно 41% мировых мощностей общего назначения для вычислений информации. К 2007 году этот показатель снизился до менее 0,05%.

Содержание

  • 1 Дизайн
    • 1.1 Вход
    • 1.2 Дисплейный выход
    • 1.3 Память
    • 1.4 Источник питания
    • 1.5 Расположение клавиш
  • 2 Внутренняя работа
    • 2.1 Пример
      • 2.1.1 Числовое представление
  • 3 Сравнение калькуляторов с компьютерами
  • 4 История
    • 4.1 Предшественники электронного калькулятора
    • 4.2 Развитие электронных калькуляторов
      • 4.2.1 Программируемые калькуляторы
    • 4.3 1970-е - середина 1980-х
      • 4.3.1 Карманные калькуляторы
      • 4.3.2 Программируемые карманные калькуляторы
      • 4.3.3 Технические улучшения
      • 4.3.4 Фаза массового рынка
    • 4.4 С середины 1980-х до настоящего времени
  • 5 Использование в образовании
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
    • 7.1 Источники
  • 8 Дополнительная литература
  • 9 Дополнительная литература

Дизайн

Научный калькулятор отображает дроби и десятичные эквиваленты

Входные данные

Электронные калькуляторы содержат клавиатуру с кнопками для цифр и арифметических операции; некоторые даже содержат кнопки «00» и «000», чтобы облегчить ввод больших или меньших чисел . Большинство калькуляторов назначают только одну цифру или операцию каждой кнопке; однако в более калькуляторах кнопка может выполнять многофункциональную работу с комбинациями клавиш.

Вывод на дисплей

Калькуляторы обычно имеют жидкокристаллические дисплеи (LCD) в качестве вывода. вместо исторических светодиодных дисплеев (LED) и вакуумных люминесцентных дисплеев (VFD); подробности приведены в разделе Технические усовершенствования.

Крупные цифры часто используются для улучшения читаемости; при использовании десятичного разделителя (обычно точки, а не запятой ) или в дополнение к вульгарным дробям. На дисплее также могут быть различные символы для функциональных команд. Дроби, такие как ⁄ 3, дополнительно как десятичные аппроксимации, например, с округлением до 0,33333333. Кроме того, некоторые дроби (например, ⁄ 7, что составляет 0,14285714285714; до 14 значащих цифр ) может быть трудно распознать в десятичной форме; в результате многие научные калькуляторы могут работать с вульгарными дробями или смешанными числами.

Память

Калькуляторы также память числа в памяти компьютера.. Базовые калькуляторы обычно хранят только одно число за раз; более различные типы различных видов, представленных в число. Переменные также можно использовать для построения формул. В некоторых моделях есть возможность увеличить емкость памяти для хранения большего количества номеров; расширенный адрес памяти индексом типом.

Источник питания

Источниками питания вычислителей являются: батареи, солнечные элементы или электросеть (для старых моделей) включается переключателем переключателем или кнопкой. В некоторых моделях даже нет кнопки выключения, но они некоторый способ отсрочки (например, прекращение работы на мгновение, закрытие солнечного элемента экспозиции или закрытие их крышки ). Калькуляторы с питанием от рукоятки также были распространены в раннюю компьютерную эру.

Раскладка клавиш

Следующие клавиши являются общими для сообщества карманных калькуляторов. Хотя расположение цифр стандартное, расположение других клавиш меняется от модели к моделям; иллюстрация является примером.

Обычная базовая компоновка карманного калькулятора
MCMRM−M +
C±%
789÷
456×
123
0.=+
Кнопки калькулятора и их значение
MC или CMMemory C Lear
MR, RM или MRCMemory R ecall
M−Memory Вычитание
M+Memory Сложение
C или ACAll C Lear
CECLear (последний) E попытка; иногда называется CE / C: первое гнездие очищает все (C)
± или CHSПереключение положительного / отрицательного числа, также известное как CH ange S ign
%Процент
÷Деление
×Умножение
Вычитание
+Сложение
.Десятичная точка
Квадратный корень
=Результат

Внутренняя работа

Интерьер калькулятора Casio FX-991s

Как правило, базовый электронный калькулятор состоит из следующих компонентов:

содержимое микросхемы процессора
блокфункция
блок сканирования ( опрос )Когда калькулятор включен, он сканирует клавиатуру, ожидая приема электрический сигнал при нажатии клавиш.
Блок энкодераПреобразует числа и функции в двоичный код.
X регистр и регистр YЭто хранилища чисел, в которых числа временно сохраняются при выполнении вычислений число попадает в регистр X; число в регистре X отображается на дисплее.
Регистр флага Функция для вычислений остается здесь до тех пор, пока она не понадобится калькулятору.
Постоянная память (ROM )Инструкции для встроенных функций (арифметические операции, квадратные корни, проценты, тригонометрия и т. Д.) Хранятся здесь в двоичная форма. Эти инструкции являются программы, хранятся постоянно и не могут быть удалены.
Пользовательская память (RAM )Хранилище, в котором могут быть сохранены числа. Содержимое пользовательской памяти может быть изменено или удалено через
Арифметико-логический блок (ALU)АЛУ выполняет все арифметические и логические инструкции и выдает результаты в двоичной форме.
Двоичный блокера Преобразует двоичный код в десятичные числа, которые связаны на дисплее.

Тактовая частота процессора микросхема относится к частотам, Он используется как индикатор скорости процессора и измеряется в тактовых циклах в секунду или SI единица герц (Гц). скорость калькуляторов может изменяться от нескольких сотен герц до диапазона килогерц.

Офисная вычислительная машина с бумажным принтером

Пример

Базо вое объяснение того, как вычисления выполняются в простом f Калькулятор наших функций:

Для выполнения вычислений 25 + 9 на большинстве калькуляторов нажимаются клавиши в следующей последовательности: 25+9=.

  • Когда вводится 25, он захватывается блоком сканирования; число 25 кодируется и отправляется в регистр X;
  • Затем, когда нажата клавиша +, команда «сложение » также кодируется и отправляется в флаг или регистр состояния ;
  • . Второе число 9код и отправляется в регистр X. Это «выталкивает» (сдвигает) первое число в регистр Y;
  • При нажатии клавиш =появляется «сообщение» (сигнал) от флага или состояния регистр сообщает или энергонезависимой памяти, выполняемая операция: «сложение ";
  • затем числа в регистрах X и Y загружаются в ALU, и расчет выполняется в соответствии с инструкциями из постоянной или энергонезависимой памяти;
  • Ответ 34 отправляется (сдвигается) обратно в регистр X. Оттуда он преобразуется с помощью двоичный декодер в десятичное число (обычно двоично-десятичное число ), а отображается на панели дисплея.

Другие функции обычно выполняются с использованием повторяющихся сложений или вычитаний.

Числовое представление

Большинство карманных калькуляторов выполняют все свои вычисления в формате BCD, а не в представлении с плавающей запятой. BCD является обычным явлением в электронных системах, где имеет числовое значение, например, в системах, состоящих исключительно из цифровых логики и не используемых микропроцессора. Используя двоично-десятичный код, можно значительно упростить манипуляции с числовыми данными для отображения, если рассматривать каждую цифру как отдельную подсхему. Это намного больше соответствует физическому аппаратному обеспечению дисплея - например, разработчик может использовать серию идентичных семисегментных дисплеев для построения измерительной схемы. Если бы числовые величины хранились и обрабатывались как чисто двоичные, для взаимодействия с таким дисплеем потребовались бы сложные схемы. Следовательно, в случаях, когда вычисления относительно просты, работа с BCD может привести к более простой общей системе, чем преобразование в двоичную систему и обратно.

Тот же аргумент применим, когда оборудование этого типа использует встроенный микроконтроллер или другой небольшой процессор. Часто меньший размер кода получается при внутреннем представлении чисел в формате BCD, благодаря преобразованию из или в представлении может быть дорогостоящим на таких ограниченных процессорах. Для этих приложений некоторые небольшие процессоры имеют режимы арифметики BCD, которые обеспечивают при написании подпрограмм, управляющих величинами BCD.

калькуляторы добавили функции (например, квадратный корень или тригонометрические функции ) Если Программные алгоритмы необходимы для достижения результатов с высокой точностью. Иногда требуются большие проектные усилия, чтобы установить все желаемые функции в ограниченном пространстве памяти, доступном в калькуляторе микросхеме, с приемлемым временем вычисления.

Калькуляторы по сравнению с компьютерами

Принципиальное различие между калькулятором и компьютером заключается в том, что компьютер может быть запрограммирован таким образом, чтобы программа могла выполнять разные ветки в соответствии с промежуточными результатами, в то время как в калькуляторах заранее предусмотрены специальные функции (такие как сложение, умножение и логарифмы ). Различия не ясны -cut: некоторые устройства, классифицируемые как программируемые калькуляторы, функции программирования, иногда с поддержкой языков программирования (например, RPL или TI-BASIC ).

Например, вместо аппаратного умножителя калькулятор может реализовать математику с плавающей запятой с кодом в постоянной (ROM) и вычислить тригонометрические функции с алгоритмом CORDIC, потому что CORDIC не требует большого умножения. Логические схемы с последовательным битом более распространены в калькуляторах, тогда как схемы с параллельным битом преобладают в компьютерех назначения, поскольку конструкция с последовательным последовательным интерфейсом минимизирует сложность микросхемы, но требует гораздо большего тактов. Это различие размывается в случае использования высокопроизводительных калькуляторов, связанных с проектированием компьютеров и встроенных систем, в особенности архитектуры Z80, MC68000 и ARM, и некоторые нестандартные конструкции, специально предназначенные для рынка калькуляторов.

История

Предшественники электронного калькулятора

Первыми известными инструментами, которые использовались для помощи в арифметических вычислениях, были: кости (используемые для подсчета предметов), камешки и счет доски и счеты, которые, как известно, использовались шумерами и египтянами до 2000 г. до н.э. За исключением механизма Antikythera («вневременного» астрономического устройства), разработка вычислительных инструментов началась в начале 17 века: военно-геометрический компас (по Галилео ), логарифмы и кости Напье (по Napier ) и логарифмическая линейка (автор Эдмунд Гюнтер ).

механические калькуляторы 17 века

В 1642 году эпоха Возрождения ознаменовалась изобретением механического калькулятора (Вильгельмом Шикардом и с десятилетиями позже Блез Паскаль ), устройство, которое иногда несколько разрекламировалось, как способное выполнять все четыре арифметические операции с минимальным вмешательством человека. Калькулятор Паскаля мог складывать и вычитать два числа напрямую, и таким образом, если скуку можно вынести, умножайте и делите повторением. Машина Шикарда, построенная десятилетиями ранее, использовала умный набор механизированных таблиц таблиц, чтобы упростить процесс умножения и деления с помощью арифметической машины как средства выполнения этой операции. (Это всегда были разные изобретения с разными целями, споры о том, следует ли считать Паскаль или Шикарда «изобретателем» счетной машины (или вычислительной машины), вероятно, бессмысленны.) За Шикардом и Паскалем последовал Готфрид Лейбниц, который потратил сорок лет на машине четырехоперационного механического калькулятора, ступенчатый счетчик, изобретая в процессе свое колесо Лейбница, но не спроектировать полностью работоспособную машину. Было также пять неудачных попыток сконструировать счетные часы в 17 веке.

Механическая вычислительная машина Гранта, 1877

В 18 веке были внесены некоторые заметные улучшения, сначала Полени с первыми полнофункциональными счетными часами и четырехоперационная машина, но эти машины почти всегда были единственными в своем роде. Луиджи Торки изобрел первую машину прямого умножения в 1834 году: это была вторая машина с ключом в мире после машины Джеймса Уайта (1822). Только в 19 веке и промышленной революции начались настоящие события. Хотя машины, способные выполнить все арифметические функции, существовали до XIX века, усовершенствование производственных процессов накануне промышленной революции стало возможным крупномасштабное производство более компактных и современных устройств. Арифмометр, изобретенный в 1820 году как четырехоперационный механический калькулятор, был выпущен в производство в 1851 году как счетная машина и стал первым коммерчески успешным устройством; сорок лет спустя, к 1890 году, было продано около 2500 арифмометров плюс еще несколько сотен от двух производителей клонов арифмометров (Burkhardt, Германия, 1878 г. и Layton, Великобритания, 1883 г.), а также Felt and Tarrant, единственных конкурентов в области настоящего коммерческого производства. продал 100 комптометров.

Патентное изображение графического калькулятора Кларка, 1921

Знакомый кнопочный пользовательский интерфейс был разработан только в 1902 году, с появлением Суммирующей машины Далтона, разработан Джеймсом Л. Далтоном в Соединенных Штатах.

В 1921 году Эдит Кларк изобрела «калькулятор Кларка», простой калькулятор на основе графиков для решения линейных уравнений, включающих гиперболические функции. Это позволило инженерам-электрикам упростить расчеты для индуктивности и емкости в линиях электропередачи.

Калькулятор Curta был разработан в 1948 году и, хотя и дорогостоящий, стал популярным благодаря своей портативности. Это чисто механическое портативное устройство могло выполнять сложение, вычитание, умножение и деление. К началу 1970-х электронные карманные калькуляторы прекратили производство механических калькуляторов, хотя Curta остается популярным предметом коллекционирования.

Разработка электронных вычислителей

Первые мэйнфреймы компьютеры, использующие сначала электронные лампы, а затем транзисторы в логических схемах, появились в 1940-х и 1950-х годах. Эта технология должна была стать отправной точкой для развития электронных калькуляторов.

Компьютерная компания Casio в Японии выпустила калькулятор Model 14-A в 1957 году, который стал первым в мире полностью электрическим (относительно) компактным калькулятором. Он не использовал электронную логику, а был основан на технологии реле и был встроен в рабочий стол.

Ранний калькулятор светодиодный (LED) дисплей 1970-х годов (СССР )

В октябре 1961 года первый в мире полностью электронный настольный калькулятор, британский Bell Punch / Sumlock Comptometer ANITA (ANew I nspiration To Aрифметика / A счет). В схемах этой машины использовались вакуумные лампы, лампы с холодным катодом и Декатроны, а для дисплея - 12 ламп с холодным катодом "Nixie". Были представлены две модели: Mk VII для континентальной Европы и Mk VIII для Великобритании и остального мира, обе поставки с начала 1962 года. Mk VII был немного более ранней конструкцией с более сложным способом размножения и вскоре был упал в пользу более простым Mark VIII. У ANITA была полноценная клавиатура, похожая на механические комптометры того времени, особенность, которая была уникальной среди него и более позднего Sharp CS-10A электронных калькуляторов. ANITA весила примерно 33 фунта (15 кг) из-за большой системы трубок. Bell Punch производила механические калькуляторы с клавишным управлением типа комптометра под названиями «Plus» и «Sumlock» и в середине 1950-х годов поняла, что будущее калькуляторов лежит в электронике. Они наняли молодого выпускника Норберта Китца, который работал над ранним британским компьютерным проектом Pilot ACE, чтобы возглавить программу. ANITA хорошо продавался, так как это был единственный доступный электронный настольный калькулятор, работающий тихо и быстро.

Ламповая технология ANITA была заменена в июне 1963 года производимой в США Friden EC-130, которая имела полностью транзисторную конструкцию, набор из четырех 13-значных чисел, отображаемых на 5-дюймовая (13 см) электронно-лучевая трубка (CRT) и представила обратную польскую нотацию (RPN) на рынке калькуляторов по цене 2200 долларов, что примерно в три раза больше стоимость электромеханического калькулятора того времени. Как и Белл Панч, Фриден был механизмом механических калькуляторов, который решил, что будущее за электроникой. В 1964 году было больше полностью транзисторных электронных калькуляторов: Sharp представила модель, которая весила 25 килограммов (55 фунтов) и стоила 500000 иен (4586,82 доллара США), а в Италии представили IME 84, к которому были добавлены несколько дополнительных клавиатур. и дисплеи могут быть подключены так, чтобы несколько человек могли пользоваться им (но, очевидно, не одновременно).

Болгарский ELKA 22 1967 года

Затем последовала серия моделей электронных калькуляторов от этих и других производителей, в том числе Canon, Olivetti, SCM (Smith-Corona-Marchant), Sony, Toshiba и Wang. Ранние калькуляторы использовали сотни германиевых транзисторов, которые были дешевле, чем кремниевые транзисторы, на нескольких печатных платах. Используемые типы дисплеев: ЭЛТ, лампы с холодным катодом Никси и лампы накаливания. Технология памяти обычно основывалась на памяти линии задержки или памяти с магнитным сердечником, хотя Toshiba "Toscal" BC-1411, похоже, использует раннюю форму динамической построен из дискретных компонентов. Уже была потребность в машинех меньшего размера и с меньшим энергопотреблением.

Болгария ELKA 6521, представленная в 1965 году, была предоставлена ​​Центральным институтом вычислительных технологий и построена на заводе Elektronika в Софии. Название происходит от EL ektronen KA lkulator, и он весил около 8 кг (18 фунтов). Это первый калькулятор в мире, который включает функцию квадратного корня . Позже в том же году были выпущены ELKA 22 (с люминесцентным дисплеем) и ELKA 25 со встроенным принтером. Были разработаны несколько других моделей, пока в 1974 году не была выпущена первая карманная модель. На ней были написаны латиницей, и она была экспортирована в западные страны.

Программируемые калькуляторы

Итальянский Programma 101, ранний коммерческий программируемый калькулятор, выпущенный Olivetti в 1964 году

Первые настольные программируемые калькуляторы были выпущены в середине 1960- х годов. Они включали (1964) и Olivetti Programma 101 (конец 1965), которые были твердотельными, настольными, печатными, с плавающей запятой, алгебраическими вводными, программируемыми электронными калькуляторами с сохраненной программой.. Оба могут быть запрограммированы конечным пользователем и распечатать их результаты. Programma 101 получила более широкое распространение и дополнительную функцию автономного хранения программ с помощью магнитных карт.

Еще одним ранним программируемым настольным калькулятором (и, возможно, первым японским) был Casio (AL-1000), произведенный в 1967 году. Он имел дисплей с никсидными лампами, транзисторную электронику и память с ферритовым сердечником.

На рынок вышел программируемый калькулятор Monroe Epic. в 1967 году. Большой печатный настольный блок с прикрепленной напольной логической башней, его можно было запрограммировать для выполнения многих компьютерных функций. Однако единственной инструкцией был подразумеваемый безусловный переход (GOTO) в конце операции операции, возвращающий программу к ее начальной инструкции. Таким образом, было невозможно включить какую-либо логику условного перехода (ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ). В то время отсутствие условной ветви иногда использовалось, чтобы отличить программируемый калькулятор от компьютера.

Первый советский настольный программируемый калькулятор, работающий от электросети, выпущен в начале 1970-х годов.

1970-е - середина 1980-х

Электронные калькуляторы середины 1960-х годов были большими и тяжелыми настольными машинами из-за использования сотен транзисторов на нескольких печатных платах с большое энергопотребление, требуемое источник питания переменного тока. Были приложены большие усилия, чтобы использовать интегральные схемы (чипов), и электроника калькулятора одним из передовых направлений развития полупроводников. Производители полупроводников в США стали мировыми лидерами в разработке полупроводников крупномасштабной интеграции (LSI), втискивая все больше и больше функций в интегральные схемы. Это к союзу между японскими производителями калькуляторов и американскими производителями полупроводников: Canon Inc. с Texas Instruments, Hayakawa Electric (позже переименованная в Sharp Corporation ) с North-American Rockwell Microelectronics (позже переименована в Rockwell International ), Busicom на Mostek и Intel, а также Общий Инструмент с Sanyo.

Карманные калькуляторы

К 1970 году калькулятор можно было бы сделать с использованием всего нескольких микросхем с низким энергопотреблением, что позволяет портативным моделям питаться от аккумуляторных батарей. Первым портативным калькулятором был прототип 1967 года под названием «Cal Tech», разработчиком которого являлся производитель Джек Килби из Texas Instruments в исследовательском проекте по производству портативного калькулятора. Он мог складывать, умножать, вычитать и делить, а его выходным использовать была бумажная лента. В результате проекта "Cal-Tech" компания Texas Instruments получила основные патенты на портативные калькуляторы.

Первые коммерчески выпускаемые портативные калькуляторы появились в Японии в 1970 году и вскоре стали продаваться по всему миру. В их число входят «Мини-калькулятор» Sanyo ICC-0081, Canon Pocketronic и Sharp QT-8B «Micro Competition». Canon Pocketronic был развитие проекта Cal-Tech. У него не было традиционного дисплея; цифровой вывод был на термобумажной ленте.

Sharp приложила большие усилия для уменьшения размера и мощности и представила в январе 1971 года Sharp EL-8, также продаваемый как Facit 1111, который был близок к тому, чтобы стать карманным калькулятором. Он весил 1,59 фунта (721 грамм), имел вакуумный флуоресцентный дисплей, перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи и используемые продавался за 395 долларов США.

разработка интегральных схем завершилась в начале 1971 года выпуском первого «калькулятора на микросхеме», MK6010 от Mostek, за которым последовала Texas Instruments позже в том же году. Хотя эти первые портативные калькуляторы были очень дорогими, эти достижения в области электроники вместе с разработками в технологиях отображения (например, вакуумный флуоресцентный дисплей, LED и LCD ), что в течение нескольких лет привело к появлению дешевого карманного калькулятора, доступного для всех.

В 1971 г. и General Instrument также представили свою первую совместную работу в области ИС, полностью однокристальную ИС калькулятора для калькулятора Monroe Royal Digital III. Pico был дочерним предприятием пяти инженеров-конструкторов GI, первым из которых было создание интегральных схем с одним чипом. Pico и GI добились значительных успехов на растущем рынке портативных калькуляторов.

Первым по-настоящему карманным электронным калькулятором был Busicom LE-120A "HANDY", который поступил на рынок в начале 1971 года. Сделанный в Японии, он также был первым калькулятором, в котором использовался Светодиодный дисплей, первый портативный калькулятор, использующий единую интегральную схему (объявленный «калькулятор на микросхеме»), Mostek MK6010 и первый электронный калькулятор, работающий от сменных батарейка. При использовании четырех ячеек размера AA LE-120A имеет размеры 4,9 на 2,8 на 0,9 дюйма (124 мм × 71 мм × 23 мм).

Первый карманный калькулятор европейского производства, DB 800, выпущен в мае 1971 г. компанией Digitron в Буйе, Хорватия (ранее Югославия ) с четырьмя функциями и восьмизначным дисплеем и специальными символами для отрицательного числа и предупреждением о том, что в вычислении слишком много цифр для отображения.

Осенью вышел первый карманный калькулятор американского производства Bowmar 901B (в народе называемый Bowmar Brain) размером 5,2 на 3,0 на 1,5 дюйма (132 мм × 76 мм × 38 мм). 1971 года, с четырьмя функциями и восьмиразрядным красным светодиодным дисплеем за 240, в августе 1972 года четырехфункциональный Sinclair Executive стал первым компактным карманным калькулятором размером 5,4 на 2,2 на 0, 35 дюймов (137,2 мм × 55,9 мм × 8,9 мм) и весом 2,5 унции (71 г). Он стоил около 79 фунтов стерлингов (194 доллара в то время). К концу десятилетия аналогичные калькуляторы стоили менее 5 фунтов стерлингов (6,41 доллара США).

Первый карманный калькулятор Советского Союза, Elektronika B3-04, был разработан в конце 1973 года и продан в начале 1974 года.

Один из Первыми недорогими калькуляторами был Sinclair Cambridge, выпущенный в августе 1973 года. Он продавался по цене 29,95 фунтов стерлингов (38,4 доллара США) или на 5 фунтов стерлингов (6,41 доллара США) меньше в форме набора. Калькуляторы Sinclair были успешными, потому что они были намного дешевле, чем у конкурентов; однако их конструкция привела к медленным и неточным вычислениям трансцендентных функций.

Тем временем Hewlett-Packard (HP) Разработала карманный калькулятор. Выпущенный в начале 1972 года, он отличался от других базовых карманных калькуляторов с четырьмя функциями, доступными тогда, тем, что это был первый карманный калькулятор с научными функциями, который мог заменить линейку . HP-35 за $ 395, как и почти все более поздние инженерные калькуляторы HP, использовали обратную польскую нотацию (RPN), также называемую постфиксной нотацией. Вычисление типа «8 плюс 5» выполняется с использованием RPN нажатием 8, Введите ↑, 5и +; вместо алгебраической инфиксной записи : 8, +, 5, =. Он имел 35 кнопок и основан на чипе Mostek Mk6020.

Первый советский научный карманный калькулятор «Б3-18» был построен к концу 1975 года.

В 1973 году Texas Instruments (TI) представила, (SR означает логарифмическая линейка ) карманный калькулятор с алгебраической записью, использующий экспоненциальную нотацию за 150 долларов. Вскоре после этой дополнительной клавиша для ввода Pi (π). В следующем году за последовала модель SR-50, в которой были добавлены функции логарифма и триггера, чтобы конкурировать с HP-35, в 1977 году на массовом рынке линейка появилась TI-30, которая является все еще производится.

В 1978 году возникла новая компания, Calculated Industries, которая ориентировалась на специализированные рынки. Их первый калькулятор, Loan Arranger (1978), представлял собой карманный калькулятор, продаваемый в сфере недвижимости, с предварительно запрограммированными функциями, упрощающими процесс расчета платежей и будущих значений. В 1985 году компания CI выпустила калькулятор для строительной отрасли под названием Construction Master, который был предварительно запрограммирован с общими расчетами конструкции (такими как углы, лестницы, математика кровли, уклон, подъем, уклон и преобразование доли фут-дюйм). Это будет первый в линейке калькуляторов, связанных со строительством.

Программируемые карманные калькуляторы

Первым карманным программируемым калькулятором был HP-65 в 1974 году; он вмещал 100 инструкций и мог хранить и извлекать программы с помощью встроенного устройства чтения магнитных карт. Двумя годами позже в HP-25C была представлена ​​непрерывная память, то есть программы и данные сохранялись в памяти CMOS во время отключения питания. В 1979 году HP выпустила первый буквенно-цифровой, программируемый, расширяемый калькулятор , HP-41 C. Его можно расширить с помощью модулей оперативной памяти (RAM, для памяти) и постоянной памяти (ROM, для программного обеспечения), а также периферийных устройств, таких как штрих-код ридеры, микрокассеты и флоппи-дисководы, рулонные термопринтеры и разные различные интерфейсы связи (RS-232, HP-IL, HP-IB ).

HP-65, первый карманный программируемый калькулятор (1974)

Первый советский карманный программируемый калькулятор с батарейным питанием, Elektronika B3-21, был разработан в конце 1976 года и выпущен в начале 1977 года. Преемник B3-21, Elektronika B3-34 не был обратно совместим с B3-21, даже если он сохранил обратная польская запись (РПН). Таким образом, B3-34 определил новый набор команд, который позже был использован в более поздних программируемых советских калькуляторов. Несмотря на очень ограниченные возможности (98 байт памяти для команд и около 19 стековых и адресных регистров), людям удавалось писать для них всевозможные программы, включая приключенческие игры и библиотеки функций, связанные с вычислениями, для инженеров. Для этих машин были написаны сотни, несколько тысяч программ, из прикладного программного обеспечения для научных и деловых кругов, которые использовались в реальных офисах и лабораториях, до забавных игр для детей. Вычисель Elektronika MK-52 (использующий расширенный набор команд B3-34 и имеющий внутреннюю память EEPROM для хранения программ и внешнего интерфейса для карт EEPROM и другой периферии) использовался в Советском Союзе. программа космического корабля (для полета "Союз ТМ-7 ") в качестве бортового компьютера.

Эта серия калькуляторов также выделена большим количеством весьма нелогичных таинственных недокументированных функций, чем-то напоминающих «синтетическое программирование » американского HP-41, которые использовались путем применения обычных арифметических операций к сообщениям об ошибках, перехода к несрифующим адресам и других методов. В некоторых уважаемых ежемесячных изданий, в том числе в научно-популярных журнале Наука и жизнь (Наука и жизнь, Наука и Жизнь), были представлены специальные рубрики, посвященные методам оптимизации для программистов калькуляторов и обновлений недокументированных функций для хакеров которая выросла в целую эзотерическую науку с множеством ответвлений, получившую название «йеггогология » («еггогология»). Сообщения об ошибках на этих калькуляторах как русское слово «YEGGOG» («ЕГГОГ»), которое неудивительно, переводится как «Ошибка».

Подобная хакерская культура в США вращалась вокруг HP-41, который также отличался большим количеством недокументированных функций и был намного более мощным, чем B3-34.

Доказательства

Калькулятор, работающий от солнечной энергии и батареи

На протяжении 1970-х годов портативный электронный калькулятор быстро развивался. Красный светодиод и синий / вакуумные флуоресцентные дисплеи потребляли много энергии, а у калькуляторов было короткое время автономной работы (часто измеряемые часами, поэтому обычно использовались перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи ) или были большими, чтобы в них можно было использовать батареи большей емкости. В начале 1970-х годов жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) находились в зачаточном состоянии, и было большое беспокойство по поводу того, что они имеют короткий срок службы. Компания Busicom представила «HANDY» калькулятор Busicom LE-120A, первый карманный калькулятор и первый со светодиодным дисплеем LED, а также анонсировала Busicom LC с ЖК-дисплеем. Однако с этим дисплеем были проблемы, и калькулятор так и не поступил в продажу. Первые успешные калькуляторы с ЖК-дисплеями были произведены Rockwell International и проданы с 1972 года другими компаниями под такими названиями, как: Dataking LC-800, Harden DT / 12, Ibico 086, Lloyds 40, Lloyds 100, Prismatic 500. (он же P500), Rapid Data Rapidman 1208LC. Были ранней формы ЖК-дисплеи, в которых использовался режим динамического рассеяния DSM, в котором выглядели яркими на темном фоне. Для обеспечения высококонтрастного дисплея эти модели освещали ЖК-дисплей с помощью ламп накаливания и твердого пластикового световода, что сводит на нет низкое энергопотребление дисплея. Эти модели, кажется, были проданы всего год или два.

Более успешная серия калькуляторов с отражающим ЖК-дисплеем DSM, запущенная в 1972 году компанией Sharp Inc с Sharp EL-805, представляет собой тонкий карманный калькулятор. Эта и еще несколько аналогичных моделей использовали технологию Sharp Calculator On Substrate (COS). Расширение одной стеклянной пластины, необходимой для жидкокристаллической пластины, использовалось в качестве подложки для установки микросхем на основе новой гибридной технологии. Технология COS могла быть слишком дорогостоящей, поскольку она использовалась лишь в нескольких моделях, прежде чем Sharp вернулась к обычным печатным платам.

Калькулятор размером с кредитную карту на солнечной энергии от Braun (1987)

В середине 1970-х годов появились первые калькуляторы с полевыми ЖК-дисплеями из скрученных нематика (TN) с темными цифрами на сером фоне, хотя первые часто имели желтый фильтр поверх них, чтобы вырезать повреждающие ультрафиолетовые лучи. Преимущество ЖК-дисплеев заключается в том, что они предоставляют собой пассивные модули света, отражающие свет, которые меньше потребляют энергии, чем светоизлучающие дисплеи, такие как светодиоды или частотно-регулируемые дисплеи. Это привело к появлению первых калькуляторов размером с кредитную карту, таких как Casio Mini Card LC-78 1978 года, которые могли месяцами нормально работать на кнопочных ячейках.

Также была улучшена электроника внутри калькуляторов. Все логические функции калькулятора были втиснуты в первые «калькуляторы на микросхеме» интегральных (ИС) в 1971 году, но это была передовая технология того времени, производительность была низкой, а затраты были низкими. высоко. Многие калькуляторы продолжали использовать две или более микросхемы, особенно научные и программируемые, до конца 1970-х годов.

Потребляемая мощность интегральных схем была снижена, особенно с введением технологии CMOS. Появившиеся в Sharp «EL-801» в 1972 году, транзисторы в логических ячейках КМОП-микросхем потребляли значительную мощность только при изменении состояния. Для дисплеев LED и VFD часто требовались дополнительные транзисторы драйвера или микросхемы, тогда как ЖК-дисплеи были более удобны для управления непосредственно от микросхемы вычислителя.

С низким энергопотреблением появилась возможность использования солнечных элементов в качестве источника энергии, реализованная примерно в 1978 году такими калькуляторами, как Royal Solar 1, Sharp EL-8026 и Teal Photon.

Фаза массового рынка

В начале 1970-х портативные электронные электронные калькуляторы были очень дорогими, по два-три недельная заработная плата, и поэтому была предметом роскоши. Высокая цена объясняется тем, что конструкция требует большого количества механических и электронных компонентов, которые были дорогостоящими в производстве, и производственного цикла, был слишком мал, чтобы использовать эффект масштаба. Многие фирмы увидели, что при таких высоких ценах можно получить хорошую прибыль в калькуляционном бизнесе. Однако стоимость калькуляторов снизилась по мере совершенствования компонентов и методов их производства, а также ощущался эффект экономии от масштаба.

К 1976 году стоимость самого дешевого карманного калькулятора с четырьмя функции упала до нескольких долларов, что составляет примерно 1/20 стоимости пятилетней давности. Результатом этого стало то, что карманный калькулятор стал доступным, и теперь производительм было трудно получить прибыль от калькуляторов, что многие фирмы уходили из бизнеса или закрывались. Те же, которые выжили в производстве калькуляторов, как правило, теми, кто производил высокопроизводительные калькуляторы более высокого качества или производил научные и программируемые калькуляторы с высокими техническими характеристиками.

Середина 1980-х годов по настоящее время

Elektronika MK-52 был программируемым калькулятором в стиле RPN, который принимал модули расширения; он производился в Советском Союзе с 1985 по 1992 гг.

Первым калькулятором, способным к символьным вычислениям, был HP-28C, выпущенный в 1987 году. Он мог, например, решать квадратные уравнения символически. Первым графическим калькулятором был Casio fx-7000G, выпущенный в 1985 году.

Два ведущих производителя, HP и TI, в 1980-х годах выпускали все более функциональные калькуляторы. и 1990-е годы. На рубеже тысячелетия грань между графическим калькулятором и портативным компьютером не всегда была четкой, поскольку некоторые очень продвинутые калькуляторы, такие как TI-89, Voyage 200 и HP-49G мог различать и интегрировать функции, решать дифференциальные уравнения, запускать текстовый процессор и PIM и подключение по проводам или ИК к другим калькуляторам / компьютеру.

Финансовый калькулятор HP 12c все еще производится. Он был представлен в 1981 году и до сих пор вносится с небольшими изменениями. HP 12c поддерживает режим ввода данных с обратной польской нотацией. В 2003 году было выпущено несколько новых моделей, включая улучшенную версию HP 12c, «HP 12c platinum edition», в которой было добавлено больше встроенных функций и добавлен алгебраический режим ввода.

Расчетные отрасли конкурировал с HP 12c на рынке ипотечного кредитования и недвижимости, дифференцируя ключевые маркировки; «I», «PV», «FV» на упрощенном использовании обозначения терминов, таких как «Int», «Term», «Pmt», а не обратного изменения польской записи. Однако более успешные калькуляторы CI включает линейку строительных калькуляторов, которая развивалась и расширялась в 1990-х годах по настоящее время. По словам Марка Боллмана, историка математики и калькуляторов и доцента математики в колледже Альбиона, «Мастер строительства является первым в длинной и прибыльной линейке строительных калькуляторов CI», которая использовала их в 1980-х, 1990-х годах и до настоящего времени..

Персональные компьютеры часто поставляются с помощью программы калькулятора, которая имитирует внешний вид и функции калькулятора, используя графический интерфейс пользователя для изображения калькулятора. Одним из таких примеров является Windows Calculator. Большинство помощников по работе с персональными данными (КПК) и смартфонов также имеют такую ​​функцию.

Использование в образовании

Научный калькулятор TI-30XIIS, обычно учащимися

В большинстве стран учащиеся используют калькуляторы для учебы. Первоначально эта идея вызвала базовое сопротивление из-за страха, что пострадаютовые элементарные навыки арифметики. Остаются разногласия по поводу важности выполнения вычислений в голове, при этом некоторые учебные программы ограничивают использование калькулятора до достижения определенного уровня мастерства, в то время как другие больше концентрируются на обучении методам оценки и решении проблем.. Исследования показывают, что неадекватное руководство по использованию вычислительных инструментов может ограничить тип математического мышления, которыми занимаются учащиеся. Использование других численных алгебраических концепций. В декабре 2011 года Государственный министр Великобритании по делам школ, Ник Гибб выразил обеспокоенность тем, что дети могут стать «слишком зависимыми» от использования калькуляторов. В результате использования калькуляторов должно быть включено в обзор Учебной программы. В рамках некоторых преподавателей математики и рекомендаций по обучению с энтузиазмом одобрили стандарты национального совета учителей математики (NCTM) и активное продвигали использование классных калькуляторов от детского сада до средней школы.

См. Также

Ссылки

Источники

  • Хамрик, Кэти Б. (октябрь 1996 г.). «История ручного электронного калькулятора». Американский математический ежемесячник. Американский математический ежемесячник, Vol. 103, № 8. 103 (8): 633–639. DOI : 10.2307 / 2974875. JSTOR 2974875. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
  • Marguin, Jean (1994). Histoire des instruments et machines à calculer, trois siècles de mécanique pensante 1642–1942 (на французском языке). Hermann. ISBN 978-2-7056-6166-3.
  • Уильямс, Майкл Р. (1997). History of Computing Technology. Los Alamitos, California: IEEE Computer Society. ISBN 978-0-8186-7739-7.
  • Ifrah, Georges (2001). The Universal History of Computing. John Wiley Sons, Inc. ISBN 978-0-471-39671-0.
  • Проф. С. Чепмен (31 октября 1942 г.). "Блез Паскаль (1623–1662)" Трехсотлетие вычислительной машины ". Природа. Лондон. 150 (3809): 508–509. Bibcode : 1942Natur.150..508C. doi : 10.1038 / 150508a0.

Дополнительная литература

  • Патент США 2,668,661 - Комплексный компьютер - Г.Р. Стибиц, Bell Laboratories, 1954 г. (подано в 1941 г., повторно отправлено в 1944 г.), электромеханическое (релейн ое) устройство, способное вычислять комплексные числа бери, записывать и распечатывать результаты.
  • США Патент 3819921 - Миниатюрный электронный калькулятор - J. С. Кил, Texas Instruments, 1974 (установлен заявка 1967 г.), портативное (3 фунта (1,4 кг)) электронное устройство с батарейным питанием и термопринтером
    • Патентное ведомство Японии предоставило патент в июне 1978 г. на компанию Texas Instruments (TI) на основе патента США 3819921, несмотря на возражения 12 японских производителей калькуляторов. Это дало TI право задним числом требовать комиссию за предварительную публикацию японской патентной заявки в августе 1974 года. Представитель TI сказал, что компания будет активно добиваться того, чтобы причитаться. 19 других стран, включая Соединенное Королевство, уже предоставили компании Texas Instruments аналогичный патентный. - New Scientist, 17 августа 1978 г., стр. 455, и Practical Electronics (британская публикация), октябрь 1978 г., стр. 1094.
  • США Патент 4 001 566 - Калькулятор с плавающей запятой со сдвиговым регистром ОЗУ - 1977 (использована в Великобритании в марте 1971 года, США в июле 1971 года), очень ранняя заявка на однокристальный калькулятор.
  • США Патент 5623433 - Расширенная цифровая клавиатура с помощью ввода структурированных данных - 1997 г. (используем подана в 1996 г.), Использование словесных цифр как метод ввода числа.
  • База данных патентного ведомства - Многие патенты механических калькуляторов классификаций G06C15 / 04, G06C15 / 06, G06G3 / 02, G06G3 / 04
  • ^ Руководство коллекционера по карманным калькуляторам. Гая Болла и Брюса Фламма, 1997, ISBN 1-888840-14-5 - включает обширную историю ранних карманных калькуляторов и уровня более 1500 различных моделей ранних 1970-е годы. Книга все еще печатается.

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с калькуляторами.
Последняя правка сделана 2021-05-13 13:59:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте