Серия HP-41C — это программируемые, расширяемые портативные калькуляторы RPN с постоянной памятью , производимые Hewlett-Packard с 1979 по 1990 год. Первоначальная модель HP-41C была первой в своем роде, предлагающей возможности буквенно-цифрового дисплея. Позже появились HP-41CV и HP-41CX , предлагающие больше памяти и функциональности.
.jpg/1280px-LCD_Display_of_HP41CX_(cropped).jpg)
Буквенно -цифровой ЖК- экран HP-41C произвел революцию в использовании карманного калькулятора, обеспечив удобство использования (для своего времени) и расширяемость (функции, не назначенные на клавиатуру, можно было записывать в алфавитном порядке). Используя буквенно-цифровой дисплей, калькулятор мог сообщать пользователю, что происходит: он мог отображать сообщения об ошибках, например, отображение (« DATA ERROR») при попытке деления на ноль вместо простого отображения мигающего нуля; он также может специально запрашивать у пользователя аргументы (« ENTER RADIUS») вместо простого отображения вопросительного знака.
Раньше калькуляторам требовалась клавиша или комбинация клавиш для каждой доступной функции. У HP-67 было три клавиши переключения (золотая «f», синяя «g» и черная префиксные клавиши «h»); у конкурирующих калькуляторов Texas Instruments было две ( 2-я и INV ) и около 50 клавиш (у TI-59 было 45). Компания Hewlett-Packard была ограничена своим однобайтовым форматом инструкций. Более гибкий формат хранения программ в TI-59 позволил объединить больше ключей в одну инструкцию. Самая длинная инструкция потребовала одиннадцати нажатий клавиш и четырехкратного повторного использования клавиш Shift. В TI-59 также использовалась клавиша Op , за которой следовали две цифры, для доступа еще к 40 различным функциям, но пользователю приходилось запоминать коды для них. Очевидно, нужен был более удобный и гибкий способ выполнения инструкций калькулятора. HP-41C имел относительно небольшую клавиатуру и только одну клавишу Shift, но обеспечивал сотни функций. Любую функцию, которая не была назначена клавише, можно было вызвать с помощью клавиши XEQ (произносится как E XEQ TE — «выполнить») и записать ее полностью, например XEQ FACT для функции факториала .
В калькуляторе был специальный пользовательский режим, в котором пользователь мог назначить любую функцию любой клавише, если назначения по умолчанию, предоставленные HP, не подходили для конкретного приложения. Для этого режима HP-41C поставлялся с пустыми шаблонами клавиатуры; т.е. пластиковые крышки с отверстиями для клавиш, чтобы пользователь мог комментировать индивидуальные клавиши. Hewlett-Packard даже продавала версию калькулятора, в которой практически на всех клавишах не были напечатаны названия функций, предназначенную для пользователей, которые будут использовать HP-41C только для пользовательских вычислений (таким образом, вообще не нуждаясь в стандартной раскладке клавиш); Эта версия калькулятора была в просторечии известна в команде калькуляторов HP Corvallis как «Бланкнут» (потому что кодовое название разработки процессора HP-41C было известно как «кокос»). [2]
Буквенно-цифровой дисплей также значительно облегчил редактирование программ, поскольку функции были прописаны полностью. Калькуляторы, поддерживающие только числовые значения, отображали этапы программирования в виде списка чисел, каждое число обычно сопоставлялось с клавишей на клавиатуре, часто через координаты строки и столбца. Кодирование функций в соответствующие числовые коды и наоборот оставалось на усмотрение пользователя, которому приходилось искать комбинации кода функции в справочном руководстве. Занятой программист быстро выучил большую часть кодов, но необходимость их изучения пугала новичков. В дополнение к этому пользователю приходилось мысленно отделять коды функций от числовых констант в листинге программы.
HP-41C отображал каждый символ в блоке, состоящем из 14 сегментов, которые можно было включать или выключать; так называемый четырнадцатисегментный дисплей (похожий на гораздо более распространенные семисегментные дисплеи , которые можно использовать только для отображения цифр). В HP-41C использовался жидкокристаллический дисплей вместо вездесущих светодиодных дисплеев того времени, чтобы снизить энергопотребление.
Хотя это позволяло отображать прописные буквы, цифры и несколько знаков пунктуации ( набор символов FOCAL ), некоторые конструкции приходилось произвольно искривлять (например, чтобы отличить S от 5), а строчные буквы были нечитаемыми (HP обеспечивала отображение только строчных букв). буквы от а до е). Конкурент HP Sharp , представляя PC-1211 , использовал точечную матрицу 5×7 точек и отображал символы в принципе такими, какими мы видим их сегодня на экранах компьютеров (и, собственно, на многих ЖК-экранах различных встраиваемых систем ); Позже он был использован HP в карманном компьютере HP-71B .
Многие пользователи использовали все четыре порта для расширения памяти, не оставляя места для других модулей. HP разработала модуль памяти Quad с четырехкратным объемом памяти, обеспечивая максимально доступную память и оставляя три пустых порта. HP -41CV (V — римская цифра, обозначающая 5) включал этот модуль памяти на основную плату, что обеспечивало в пять раз больше памяти, чем HP-41C, и четыре доступных слота.
Внутренняя архитектура запрещала добавление дополнительной памяти, поэтому HP разработала модуль расширенной памяти, который можно было рассматривать как дополнительное хранилище. К данным нельзя было получить прямой доступ, но можно было передавать данные в основную память и из нее. Для калькулятора (и пользователя) данные, расположенные в расширенной памяти, выглядели так же, как файлы на современном жестком диске для ПК (пользователя).
Последняя модель HP-41, HP-41CX , включала расширенную память, встроенный модуль времени и расширенные функции. Он был представлен в 1983 году и снят с производства в 1990 году.
HP-41C является программируемым нажатием клавиш , что означает, что он может запоминать и впоследствии выполнять последовательности нажатий клавиш для решения конкретных задач, интересующих пользователя. Эти программы нажатия клавиш, помимо выполнения любых операций, обычно доступных на клавиатуре, также могут использовать инструкции условного и безусловного ветвления и цикла, позволяя программам выполнять повторяющиеся операции и принимать решения.
HP-41C также поддерживает косвенную адресацию ( вычисляемый переход ), с помощью которой можно реализовать универсальную машину Тьюринга и поэтому модель программирования HP-41C можно считать полной по Тьюрингу . Сочетание косвенной адресации и методов перехода легко привело к созданию кода-спагетти .
Шаги программы нумеруются начиная с 1, но эта нумерация не имеет внутреннего значения и меняется по мере добавления или удаления новых инструкций в середине программы. Специальная инструкция LBL используется для создания метки, на которую затем ссылается пользователь для вызова программы или сама программа в качестве цели инструкции GTO (безусловный переход) или XEQ (выполнение).
Вот пример программы, которая вычисляет факториал целого числа от 1 до 69 (70! требуется показатель степени больше 99, максимум калькулятора). Целое число вводится в регистр X и передается в качестве входного параметра при запуске программы. Программа занимает два регистра, это ≈14 байт.
Шаг Комментарий к коду операции01 Глобальная метка LBL'Fac ALPHA позволяет вызывать программу с помощью 'XEQ Fac'02 STO 00 Сохранить X=входной параметр в регистре 003 1 Введите 1 в X, «подъем» или «толкание» стека : Y = входной параметр (больше не используется) Х=104 LBL 00 Локальная метка для перехода05 RCL 00 Вызов регистра 00 в X, поднятие стека: Z=входной параметр (больше не используется) Y=1 или промежуточный или окончательный факториал X=входной параметр (N) минус эффект команды DSE (-0, -1, ..., -(N-1))06 * Умножение X и Y, «удаление» или «выталкивание» стека: Y = входной параметр (больше не используется) X = промежуточный или окончательный факториал07 DSE 00 Уменьшить регистр 00 и пропустить следующую команду, когда значение регистра равно 008 GTO 00 Перейти к локальной метке 0009 END Завершение программы – результат отображается в X
Хотя язык программирования, используемый в серии 41, представляет собой версию языков программирования клавиш, используемых во всех предыдущих программируемых калькуляторах HP, ряд технологий, а также функции удобства использования и расширения, связанные с программированием, доступны в моделях серии 41 (в частности, накладки на клавиатуру, полностью переназначаемая клавиатура, возможности ввода-вывода для хранения и совместного использования программ, а также буквенно-цифровая поддержка) побудили некоторых пользователей предложить новое имя для языка, в результате чего конкурс, который выиграла «FOCAL» за «Forty One Calculator Language». [3] [4] [5] Поскольку название FOCAL уже использовалось Digital Equipment Corporation , оно так и не было официально принято HP.
Вокруг HP-41C сформировалось большое сообщество пользователей. Энтузиасты по всему миру нашли новые способы программирования, создали собственное программное обеспечение (например, игру для взлома кода [6] и версию Hunt the Wumpus [7] ) и модули расширения, а также ускорили тактирование (см. «Разгон» ). Большую часть этой деятельности координировали клуб PPC и его президент Ричард Дж. Нельсон. Клуб PPC опубликовал журнал PPC Journal и выпустил PPC ROM, сборник высокооптимизированных низкоуровневых программ для HP-41C.
Одним из открытий сообщества было то, что, поскольку некоторые инструкции FOCAL хранились в памяти более чем в одном байте , можно использовать ошибку в редакторе программ для назначения клавишам странных функций. Самая важная функция была известна как перемычка байтов или захват байтов , способ частичного пошагового выполнения инструкций программирования и редактирования их способами, которые в противном случае не были разрешены. Использование полученных инструкций получило название синтетического программирования .
С помощью синтетических инструкций пользователь мог получить доступ к памяти и специальным флагам состояния, зарезервированным для операционной системы, и делать очень странные вещи, включая полную блокировку машины. Можно было создавать звуки или отображать символы, а также создавать анимацию, официально не поддерживаемую операционной системой. Доступ к системным флагам также использовался как низкоуровневый ярлык для методов логического программирования. Hewlett-Packard официально не поддерживала синтетическое программирование, но и не делала ничего, чтобы предотвратить его, и в конечном итоге даже предоставила группам пользователей внутреннюю документацию.
В декабрьском номере журнала BYTE за 1980 год HP-41C назван «самой универсальной машиной на свете». Автор похвалил документацию HP как «одну из лучших в отрасли» и сообщил, что калькулятор « гораздо легче программировать и отлаживать», чем TI-59. Заявив: «Я нашел HP-41C гораздо более приятным в программировании и использовании, чем его предшественники» из-за его буквенно-цифрового дисплея, автор пришел к выводу, что это «возможно, не совсем» карманный компьютер. [6] В следующем выпуске другой автор написал, что «HP-41C… входит в число программируемых калькуляторов, наиболее близких к компьютерной границе. Он достаточно близок к компьютерному жаргону, чтобы его можно было описать». и похвалил простоту и надежность устройства чтения карт, а также совместимость с программным обеспечением HP-67 и HP-97. В обзоре подверглись критике неточности в расчетах из-за отсутствия защитных цифр ; «Есть что-то абсурдное в том, что самый модный в мире калькулятор не способен давать результаты с точностью более семи или восьми десятичных знаков». [8] Компания Hewlett-Packard ответила, что предполагаемая неточность присуща арифметике на любом компьютере с конечной точностью. [9]
HP-41C, участвовавший в девяти первых миссиях космического корабля "Шаттл ", выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. HP-41C с некоторыми специальными конфигурациями оборудования (добавление полосок - липучек, предсерийного модуля времени и более громкого звукового сигнала). , а также удаление частей, выделение газа из которых могло вызвать загрязнение) проводились в ранних миссиях «Шаттла» с целью выполнения рутинных, но необходимых расчетов, таких как расчет изменения центра тяжести из-за расхода топлива. HP-41C также был запрограммирован на выполнение вычислений, обычно выполняемых главным бортовым компьютером, таких как определение времени зажигания для повторного входа в атмосферу в случае отказа главного компьютера. [10] [11]
Функции калькулятора можно расширить за счет добавления модулей в верхней части машины. Для добавления дополнительной памяти были доступны четыре слота, предварительно запрограммированные пакеты решений, содержащие программы, охватывающие инженерное дело, геодезию, физику, математику, финансы, игры и т. д. Таким образом, HP-41 фактически мог быть адаптирован к личным потребностям пользователя. . Аппаратные расширения включали термопринтер , устройство считывания магнитных карт (совместимое с HP-67 через программное обеспечение-конвертер) и «палочку» (считыватель) штрих-кода.
Модули расширения также могут добавлять в машину новые инструкции. Стандартный набор математических функций 41-й серии был несколько ограничен по сравнению с функциональностью некоторых современных калькуляторов HP (в частности, HP-34C и HP-15C ). Среди прочего, стандартный набор функций не предлагал возможностей интеграции или поиска корней, а также не поддерживал матрицы и комплексные числа; эти дополнительные функции могут быть добавлены с помощью модуля расширения.
Другой модуль, известный как интерфейсный контур , позволял подключать большее количество периферийных устройств: более крупные принтеры, микрокассетные магнитофоны, дисководы для гибких дисков размером 3 1/2 дюйма , интерфейсы связи RS-232 , интерфейсы видеодисплея и т. д. Интерфейсный контур также может быть используется с компьютерами HP-71B , HP-75 и HP-110 .
Модули расширения (или расширения) HP-41 позволяли пользователю программируемого калькулятора HP-41 расширить функциональные возможности машины. В HP-41 в задней части калькулятора было место для четырех модулей расширения.
HP-41 был не единственным калькулятором своего поколения, в котором допускались модули расширения. TI -58 и TI-59 также имели подключаемые модули ПЗУ. Однако модули HP-41 были гораздо более универсальными.
Модули памяти добавили к калькулятору основную оперативную память, что позволило выполнить больше шагов программирования и/или увеличить количество регистров данных.
Оригинальный HP-41C имел основную память из 63 регистров по 7 байт каждый. Каждый регистр мог хранить либо число, либо строку из 6 символов, либо до семи шагов программы на языке FOCAL (шаги программы использовали переменное количество байтов).
Каждый модуль памяти добавлял 64 регистра, а калькулятор мог хранить до четырех из них, всего 319 регистров. Хотя для того времени это считалось огромным (чуть больше 2 килобайт ), использовались все слоты расширения. Группы пользователей нашли способ объединить две микросхемы памяти в один модуль, освободив таким образом два слота расширения. HP разработала модуль, объединяющий все четыре модуля в одном слоте, так называемый модуль четырехъядерной памяти . Более поздний HP-41CV имел встроенный счетверенный модуль.
Модули приложения «pac» на основе ПЗУ добавляли до 4 килобайт постоянной памяти (некоторые до 8 килобайт, но это были просто два независимых модуля 4K в одном корпусе). Большинство модулей содержали десятки программ, написанных на языке программирования HP-41C FOCAL.
Программы в модулях ПЗУ можно было вызывать из пользовательской программы с помощью вездесущей функции XEQ. В коде программы XEQ отображается как " XROM", когда он используется для вызова программы ПЗУ.
Кардридер представлял собой устройство, способное считывать и записывать небольшие прямоугольные пластиковые карты с двумя магнитными полосами. Устройство чтения карт могло копировать содержимое памяти на магнитные карты, а затем считывать данные обратно в память.
Поскольку HP-41C имел энергонезависимую память (пользовательские программы и данные не удалялись при отключении питания), не было абсолютной необходимости в постоянном запоминающем устройстве, поэтому устройство чтения карт было необязательным.
Каждая карта содержала две полосы по 112 байт каждая, которые могли содержать 16 регистров данных или до 112 шагов программы. Эта ограниченная емкость привела к тому, что для типичных программ требовалось сохранить пять или более магнитных карт. Для полного резервного копирования 319 регистров памяти машины и внутренних данных потребовалось 11 магнитных карт (каждую карту нужно было вставлять дважды).
Картридер мог считывать магнитные карты более ранней модели HP-67 . Программы HP-67 были переведены в инструкции HP-41C, поскольку HP-67 и HP-41 используют одну и ту же модель программирования и стек операций. Однако некоторые инструкции были специфичными для HP-67, а устройство считывания карт предоставляло дополнительные инструкции для эмуляции 67.
Магнитные карты можно было защитить от записи, а программы сохранять как частные: после обратной загрузки исходный код программы не мог быть отображен. Это сделало магнитные карты очевидным выбором для распространения программ.
Однако электродвигатель сильно нагружает батареи калькулятора, а цена на пустые карты еще больше увеличивает нагрузку на кошелек пользователя.
В модуль времени добавлены часы реального времени. Часы позволяли использовать в программах реальное время. Пользователь мог установить сигналы тревоги, которые вызывали вызовы пользовательских программ. Сигналы тревоги могли включать калькулятор, поэтому можно было создавать программы, которые выполнялись в определенный момент в течение дня, а затем выключать калькулятор до следующего сигнала тревоги. Поскольку HP-41 часто использовался в качестве устройства сбора данных в лабораториях, это позволяло калькулятору считывать данные с контролируемых устройств в определенное время каждый день без необходимости оставаться полностью включенным в перерывах между измерениями (таким образом экономя емкость аккумулятора).
HP-41CX имел встроенный модуль времени.
В принтере использовались рулоны термобумаги для печати строк длиной до 24 символов. Термобумага обеспечивала синеватую распечатку, но была несколько нестабильной, так как распечатка могла исчезнуть или вся бумага посинела из-за чрезмерного нагрева.
Принтер имел некоторые графические возможности, позволяющие пользователю создавать формы символов или даже включать или выключать отдельные пиксели. Однако буферная память не могла хранить достаточно информации для печати всей строки в графическом режиме и не могла изменять межстрочный интервал, поэтому было невозможно печатать непрерывную графику в горизонтальном режиме. Тем не менее, принтер имел некоторые утилиты печати, которые могли отображать функцию вертикально на узкой полоске бумаги для принтера.
Вместо использования вышеупомянутого принтера этот модуль можно использовать для сопряжения термопринтера с инфракрасным интерфейсом, а именно HP 82240A и HP 82240B. Это позволяет печатать на ходу без использования кабелей, но самому принтеру также нужны батареи.
Оптическая палочка представляла собой устройство считывания штрих-кодов в форме толстой ручки и предназначалась для считывания строк штрих-кодов, являющихся собственностью HP, в память калькулятора. Штрих-коды, напечатанные, например, в книгах по решениям HP, могут состоять из программ, числовых или буквенных констант и даже нажатий клавиш (позволяющих работать с калькулятором без использования клавиатуры), что полезно для диагностики калькуляторов, в которых предположительно неисправна клавиатура.
В модуль «Расширенные функции» добавлено множество функций, давно запрошенных пользователями, таких как возможность программного назначения функций клавишам, перераспределения памяти и т. д.
Но самой важной новой функцией было управление расширенной памятью: хотя HP-41C теоретически мог получить доступ к 1024 регистрам, ранняя конструкция ограничивала основную память только 319 регистрами. В модуль расширенных функций добавлены инструкции по управлению банком дополнительной памяти в доступном адресном пространстве машины. Поскольку пользовательские программы не могли напрямую обращаться к этой памяти, она рассматривалась как набор именованных файлов, содержащих либо программы, либо данные. Программы и регистры данных можно было копировать туда и обратно из расширенной памяти в основную, где к ним можно было обращаться как обычно.
Расширенная память также могла хранить файлы ASCII , а также был добавлен элементарный текстовый редактор .
Модуль расширенных функций содержал 124 регистра расширенной памяти. Еще можно добавить... модули расширенной памяти. HP-41CX в стандартной комплектации содержал модуль расширенных функций.
Модули расширенной памяти добавили HP-41C больше расширенной памяти. Им требовалось наличие модуля расширенных функций или версии калькулятора HP-41CX.
К каждому модулю добавлено 238 регистров расширенной памяти. Можно было вставить до двух модулей расширенной памяти, всего 124 + 2*238 = 600 регистров. Если добавить к 319 регистрам основной памяти, это охватит практически все 1024 адресуемых регистра машины, что в общей сложности составит 919 регистров или 6433 байта.
См. основную статью о HP-IL .
Продолжающаяся популярность HP-41CX среди пользователей побудила SwissMicros выпустить в 2015 году миниатюрный калькулятор размером примерно с кредитную карту ID-1 (88 × 59 × 7 мм). Названный DM41 , он работает на оригинальном HP-41CX. прошивка с расширенной памятью и часами реального времени в эмуляторе на процессоре NXP LPC1115 на базе ARM Cortex-M0 . [12] В отличие от оригинала, он имеет альбомную форму (как известно из серии Voyager компании Hewlett-Packard ) с переставленными клавишами, имеет матричный дисплей, переключаемую тактовую частоту и основан на преобразователе Silicon Labs CP2102. чип, [13] он оснащен последовательным интерфейсом USB ( Mini-B ) [14] для обмена данными с ПК и т. д. в целях резервного копирования, возможного взаимодействия с приложениями (например, эмуляторами на базе ПК), [13] или для обновите прошивку. В декабре 2015 года SwissMicros представила DM41L — версию калькулятора примерно того же размера, что и калькуляторы серии HP Voyager. Он по-прежнему оснащен разъемом USB Mini-B. С сентября 2020 года его преемник DM41X также предлагается с расширенным набором функций и традиционным дизайном, очень близким к классической оригинальной версии.
Помимо клонов, основанных на эмулируемом оборудовании HP-41, существует по крайней мере один реальный аппаратный клон серии HP-41. Это модернизация платы ЦП HP41CL серии HP-41, созданная Монте Далримпл из Systemyde. [15] HP41CL представляет собой переработанную конструкцию компонентов, присутствующих на плате ЦП HP-41, включая ЦП, который реализован на FPGA и закодирован в Verilog RTL . [16] Плата обновления HP41CL предназначена для замены платы ЦП серии HP-41 при условии, что у вас есть HP-41 с совместимым разъемом платы ЦП, а также отдельная плата ЦП. [17] Обновление включает в себя расширенную память на более чем 600 регистров и более 320 образов подключаемых модулей. [15] Это возможно благодаря тому, что HP41CL имеет более 1024 страниц встроенной флэш-памяти объемом 4 КБ, из которых более 500 страниц предварительно загружены программным обеспечением HP-41, а также плату обновления, обеспечивающую 128 ОЗУ. страницы, которые доступны пользователю через специальный MMU . [15] Кроме того, конструкция процессора «NEWT» платы обновления HP41CL обеспечивает режим «турбо», который позволяет пользователю ускорить работу своего калькулятора примерно в 50 раз. [15] Кроме того, HP41CL поддерживает полную совместимость с шиной серии HP-41, так что большинство сменных модулей по-прежнему можно использовать с полной обратной совместимостью. [15] Кроме того, Systemyde производит клон модуля таймера, совместимого с HP-41, а также интерфейсный модуль GPS- приемника. [18] Кроме того, доступен дополнительный полнодуплексный последовательный разъем RS-232 (с физическим интерфейсом стереоразъема 2,5 мм), если у него есть свободный слот для модуля. [19]
Что необычно для карманных калькуляторов, у этих устройств до сих пор есть поклонники спустя более 30 лет после того, как их производство было прекращено в 1989 году. В результате программы- эмуляторы доступны для различных операционных систем, включая Windows , Mac OS , варианты Unix , Pocket PC. , Palm OS , Apple iOS и Android . [20]
[...] В выпуске журнала HP Key Notes за июнь – август 1982 г. был проведен конкурс «Назови этот язык» для кода нажатия клавиши, используемого на
41
.
Победителем стала работа
FOCAL
(
Forty
-
One
Calculator
Language
) .
Хотя он не получил широкого признания из-за отсутствия гласности, он должен был быть и все же может стать общим описанием стандартного языка нажатия клавиш.
[...]
[...] Сорок один язык калькулятора [...]
СМИ, связанные с HP-41C, на Викискладе?
