Электронный калькулятор обычно представляет собой портативное электронное устройство, используемое для выполнения вычислений , начиная от базовой арифметики и заканчивая сложной математикой .
Первый твердотельный электронный калькулятор был создан в начале 1960-х годов. Карманные устройства стали доступны в 1970-х годах, особенно после того, как Intel 4004 , первый микропроцессор , был разработан Intel для японской компании-производителя калькуляторов Busicom .
Современные электронные калькуляторы варьируются от дешевых моделей размером с кредитную карту до прочных настольных моделей со встроенными принтерами. Они стали популярными в середине 1970-х годов, когда внедрение интегральных схем уменьшило их размер и стоимость. К концу того десятилетия цены упали до такой степени, что базовый калькулятор стал доступен большинству, и он стал обычным явлением в школах.
Компьютерные операционные системы еще в ранней версии Unix включали программы интерактивных калькуляторов , такие как dc и hoc , а интерактивный BASIC можно было использовать для выполнения вычислений на большинстве домашних компьютеров 1970-х и 1980-х годов. Функции калькулятора включены в большинство смартфонов , планшетов и устройств типа персонального цифрового помощника (КПК).
Помимо калькуляторов общего назначения, существуют калькуляторы, предназначенные для конкретных рынков. Например, существуют научные калькуляторы , включающие тригонометрические и статистические расчеты. Некоторые калькуляторы даже позволяют выполнять компьютерную алгебру . Графические калькуляторы можно использовать для построения графиков функций, определенных на реальной линии или в многомерном евклидовом пространстве . По состоянию на 2016 год [обновлять]базовые калькуляторы стоят недорого, но научные и графические модели, как правило, стоят дороже.
Учитывая очень широкую доступность смартфонов и т.п., специальные аппаратные калькуляторы, хотя и широко используются, но встречаются реже, чем раньше. В 1986 году калькуляторы по-прежнему составляли примерно 41% мировой аппаратной мощности общего назначения для вычисления информации. К 2007 году этот показатель снизился до менее 0,05%. [1]
Электронные калькуляторы содержат клавиатуру с кнопками для ввода цифр и арифметических действий; некоторые даже содержат кнопки «00» и «000», чтобы облегчить ввод больших или меньших чисел . В большинстве базовых калькуляторов каждой кнопке назначается только одна цифра или операция; однако в более конкретных калькуляторах кнопка может выполнять многофункциональную работу с комбинациями клавиш .
Калькуляторы обычно имеют жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) вместо традиционных светодиодных (LED) дисплеев и вакуумно-флуоресцентных дисплеев (VFD); подробности представлены в разделе Технические улучшения .
Цифры большого размера часто используются для улучшения читаемости; при использовании десятичного разделителя (обычно точки, а не запятой ) вместо или в дополнение к обычным дробям . На дисплее также могут отображаться различные символы функциональных команд . Такие дроби , как 1/3 , отображаются в десятичном приближении , например округляются до 0,33333333 . Кроме того, некоторые дроби (например, 1/7 , что составляет 0,14285714285714 ; до 14 значащих цифр ) может быть трудно распознать в десятичной форме ; в результате многие научные калькуляторы способны работать с вульгарными дробями или смешанными числами .
Калькуляторы также имеют возможность сохранять числа в памяти компьютера . Базовые калькуляторы обычно хранят одновременно только одно число; более конкретные типы могут хранить множество чисел, представленных в переменных . Обычно эти переменные называются ans или ans(0). [2] Переменные также можно использовать для построения формул . Некоторые модели имеют возможность расширения памяти для хранения большего количества чисел; адрес расширенной памяти называется индексом массива .
Источниками питания калькуляторов являются аккумуляторы , солнечные батареи или сетевое электричество (для старых моделей), включающееся с помощью выключателя или кнопки. У некоторых моделей даже нет кнопки выключения, но они предоставляют возможность отложить работу (например, на какое-то время не выполнять никаких операций, закрыть доступ к солнечной батарее или закрыть крышку ). Калькуляторы с кривошипным приводом также были распространены в раннюю компьютерную эпоху.
Следующие клавиши являются общими для большинства карманных калькуляторов. Хотя расположение цифр является стандартным, положение других клавиш варьируется от модели к модели; иллюстрация является примером.
Расположение цифр на калькуляторе и других цифровых клавиатурах с клавишами 7- на два ряда над клавишами - заимствовано из калькуляторов и кассовых аппаратов . Она заметно отличается от раскладки сенсорных клавиатур телефонов , у которых клавиши - - расположены сверху, а клавиши - - в третьем ряду.89123123789
В целом базовый электронный калькулятор состоит из следующих компонентов: [3]
Тактовая частота процессорного чипа относится к частоте, на которой работает центральный процессор (ЦП). Он используется как индикатор скорости процессора и измеряется в тактах в секунду или герцах (Гц) . Для базовых калькуляторов скорость может варьироваться от нескольких сотен герц до килогерц .
Основное объяснение того, как выполняются вычисления на простом калькуляторе с четырьмя функциями:
Чтобы выполнить расчет 25 + 9 , на большинстве калькуляторов нужно нажимать клавиши в следующей последовательности: .2 5 + 9 =
Другие функции обычно выполняются с помощью повторяющихся сложений или вычитаний.
Большинство карманных калькуляторов выполняют все вычисления в двоично-десятичном формате (BCD), а не в двоичном формате. BCD распространен в электронных системах, где должно отображаться числовое значение, особенно в системах, состоящих исключительно из цифровой логики и не содержащих микропроцессор. Используя BCD, манипулирование числовыми данными для отображения можно значительно упростить, рассматривая каждую цифру как отдельную подсхему. Это гораздо лучше соответствует физической реальности аппаратного обеспечения дисплея — например, разработчик может использовать серию отдельных идентичных семисегментных дисплеев для построения схемы измерения. Если бы числовая величина хранилась и обрабатывалась в чисто двоичном виде, для взаимодействия с таким дисплеем потребовалась бы сложная схема. Следовательно, в тех случаях, когда вычисления относительно просты, работа с BCD может привести к созданию более простой системы в целом, чем преобразование в двоичный формат и из него. (Например, компакт-диски сохраняют номера дорожек в формате BCD, что ограничивает их число 99 дорожками.)
Тот же аргумент применим, когда оборудование этого типа использует встроенный микроконтроллер или другой небольшой процессор. Часто при внутреннем представлении чисел в формате BCD получается меньший код, поскольку преобразование из двоичного представления или в него может быть дорогостоящим на таких ограниченных процессорах. Для этих приложений некоторые небольшие процессоры поддерживают арифметические режимы BCD, которые помогают при написании процедур, управляющих величинами BCD. [4] [5]
Если в калькуляторы добавлены функции (например, извлечение квадратного корня или тригонометрические функции ), для получения результатов высокой точности требуются программные алгоритмы . Иногда требуются значительные усилия по проектированию, чтобы разместить все желаемые функции в ограниченном пространстве памяти, доступном в микросхеме калькулятора , с приемлемым временем вычислений. [6]
Первыми известными инструментами, используемыми для арифметических вычислений, были: кости (используемые для подсчета предметов), галька и счетные доски , а также счеты , которые, как известно, использовались шумерами и египтянами до 2000 года до нашей эры. [7] За исключением Антикитерского механизма ( астрономического устройства , «вневременного» ), в начале 17 века появились вычислительные инструменты: геометрическо-военный компас ( Галилея ), логарифмы и кости Непера ( Нэпьера ). ) и логарифмическая линейка ( Эдмунда Гюнтера ).
В эпоху Возрождения Вильгельм Шикард в 1623 году [8] и позднее Блез Паскаль в 1642 году изобрели механический калькулятор . вмешательство человека. [10] Калькулятор Паскаля мог напрямую складывать и вычитать два числа и, таким образом, если можно было вынести утомительное занятие, умножать и делить путем повторения. Машина Шикарда, построенная несколькими десятилетиями ранее, использовала умный набор механизированных таблиц умножения, чтобы облегчить процесс умножения и деления с помощью счетной машины в качестве средства выполнения этой операции. Ведутся споры о том, следует ли считать Паскаля или Шикарда известным изобретателем вычислительной машины из-за различий (например, разных целей) обоих изобретений. [11] За Шикардом и Паскалем последовал Готфрид Лейбниц , который потратил сорок лет на разработку механического калькулятора с четырьмя операциями, ступенчатого счетчика , изобрел в процессе свое колесо Лейбница , но который не смог спроектировать полностью работоспособную машину. [12] В 17 веке также было пять безуспешных попыток создать счётные часы. [13]
В 18 веке появились некоторые заметные усовершенствования, сначала Полени с первыми полностью функциональными счетными часами и четырехоперационной машиной, но эти машины почти всегда были единственными в своем роде . Луиджи Торки изобрел первую машину прямого умножения в 1834 году: это была также вторая машина с ключевым приводом в мире после машины Джеймса Уайта (1822). [14] Реальные события начали происходить только в XIX веке и во время промышленной революции . Хотя машины, способные выполнять все четыре арифметические функции, существовали и до XIX века, совершенствование процессов производства и изготовления накануне промышленной революции сделало 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 [15] плюс еще несколько сотен от двух производителей клонов арифмометров (Буркхардт, Германия, 1878 г. и Лейтон, Великобритания, 1883 г.), а также Фелта и Тарранта, единственных других конкурентов на рынке. коммерческое производство, было продано 100 комптометров . [16]
Лишь в 1902 году был разработан привычный кнопочный пользовательский интерфейс с появлением арифмометра Дальтона, разработанного Джеймсом Л. Далтоном в Соединенных Штатах .
В 1921 году Эдит Кларк изобрела «калькулятор Кларка», простой графический калькулятор для решения линейных уравнений, включающих гиперболические функции. Это позволило инженерам-электрикам упростить расчеты индуктивности и емкости в линиях электропередачи . [17]
Калькулятор Curta был разработан в 1948 году и, хотя и был дорогостоящим, стал популярным благодаря своей портативности. Это чисто механическое портативное устройство могло выполнять сложение, вычитание, умножение и деление. К началу 1970-х годов производство механических калькуляторов прекратилось с электронных карманных калькуляторов, хотя Curta остается популярным предметом коллекционирования.
Первые мейнфреймы , первоначально использовавшие в логических схемах электронные лампы, а затем транзисторы , появились в 1940-х и 1950-х годах. Электронные схемы, разработанные для компьютеров, также нашли применение в электронных калькуляторах.
Японская компьютерная компания Casio в 1957 году выпустила калькулятор Model 14-A , который стал первым в мире полностью электрическим (относительно) компактным калькулятором. Он не использовал электронную логику, а был основан на релейной технологии и был встроен в стол. Программируемый калькулятор со штепсельной панелью IBM 608 был первым полностью транзисторным продуктом IBM, выпущенным в 1957 году; это была система консольного типа с вводом и выводом на перфокартах, пришедшая на смену более ранней, более крупной ламповой IBM 603 .
В октябре 1961 года был анонсирован первый в мире полностью электронный настольный калькулятор — британский Bell Punch /Sumlock Comptometer ANITA ( « Новое вдохновение для арифметики / счета » ) . [18] [19] В схемах этой машины использовались электронные лампы , лампы с холодным катодом и декатроны , а для дисплея использовались 12 ламп «Никси» с холодным катодом. Были представлены две модели: Mk VII для континентальной Европы и Mk VIII для Британии и остального мира, обе для поставки с начала 1962 года. Mk VII был немного более ранней конструкцией с более сложным способом размножения и вскоре был представлен отказался от более простого Mark VIII. У ANITA была полноценная клавиатура, похожая на механические комптометры того времени, особенность, которая была уникальной для нее и более позднего Sharp CS-10A среди электронных калькуляторов. ANITA весила примерно 33 фунта (15 кг) из-за большой системы трубок. [20] Компания Bell Punch производила механические калькуляторы типа комптометра с клавишным управлением под названиями «Plus» и «Sumlock» и в середине 1950-х годов осознала, что будущее калькуляторов лежит в электронике. Возглавить разработку они наняли молодого выпускника Норберта Китца, который работал над первым компьютерным проектом British Pilot ACE . ANITA хорошо продавалась, поскольку это был единственный доступный электронный настольный калькулятор, работавший бесшумно и быстро.
Ламповая технология ANITA была заменена в июне 1963 года произведенным в США Friden EC-130, который имел полностью транзисторную конструкцию, представляющую собой набор из четырех 13-значных чисел, отображаемых на 5-дюймовой (13 см) электронно-лучевой трубке ( CRT) и представил на рынке калькуляторов обратную польскую нотацию (RPN) по цене 2200 долларов, что примерно в три раза превышало стоимость электромеханического калькулятора того времени. Как и Bell Punch, Фриден был производителем механических калькуляторов и решил, что будущее за электроникой. В 1964 году были представлены новые полностью транзисторные электронные калькуляторы: Sharp представила CS-10A, который весил 25 килограммов (55 фунтов) и стоил 500 000 иен (4555,81 доллара США), а итальянская компания Industria Macchine Elettroniche представила IME 84, к которому было добавлено несколько дополнительных клавиатур. и дисплеи можно было соединить так, чтобы им могли пользоваться несколько человек (но, видимо, не одновременно). Victor 3900 был первым, в котором вместо отдельных транзисторов использовались интегральные схемы , но проблемы с производством задержали продажи до 1966 года.
.png/1280px-Elka-22_(I197211).png)
Затем последовала серия моделей электронных калькуляторов от этих и других производителей, включая Canon , Mathatronics, Olivetti , SCM (Smith-Corona-Marchant), Sony , Toshiba и Wang . В первых калькуляторах на нескольких печатных платах использовались сотни германиевых транзисторов , которые были дешевле кремниевых . Используемые типы дисплеев: ЭЛТ , Никси-лампы с холодным катодом и лампы накаливания . Технология памяти обычно основывалась на памяти с линией задержки или памяти на магнитных сердечниках , хотя в Toshiba «Toscal» BC-1411, похоже, использовалась ранняя форма динамического ОЗУ , построенная из дискретных компонентов. Уже существовало стремление к машинам меньшего размера и менее энергоемким.
Болгарская ELKA 6521 , [21] [22] представленная в 1965 году, была разработана Центральным институтом вычислительных технологий и построена на заводе «Электроника» в Софии . Название происходит от EL ektronen KA lkulator , и он весил около 8 кг (18 фунтов). Это первый калькулятор в мире, включающий функцию извлечения квадратного корня . Позже в том же году были выпущены ELKA 22 (с люминесцентным дисплеем) [21] [23] [24] и ELKA 25 со встроенным принтером. Было разработано несколько других моделей, пока в 1974 году не была выпущена первая карманная модель ELKA 101. Надпись на ней была латинским шрифтом , и она экспортировалась в западные страны. [21] [25] [26] [27]
Первые настольные программируемые калькуляторы были произведены в середине 1960-х годов. В их число входили Mathatronics Mathatron (1964 г.) и Olivetti Programma 101 (конец 1965 г.), которые представляли собой твердотельные, настольные, печатающие, с плавающей запятой, алгебраическим вводом, программируемые электронные калькуляторы с хранимой программой. [28] [29] Конечный пользователь может запрограммировать оба метода и распечатать результаты. Programma 101 получила гораздо более широкое распространение и имела дополнительную функцию автономного хранения программ с помощью магнитных карт. [29]
Еще одним ранним программируемым настольным калькулятором (и, возможно, первым японским) был Casio (AL-1000), выпущенный в 1967 году. Он имел дисплей с газоразрядными лампами , транзисторную электронику и память на ферритовом сердечнике. [30]
Программируемый калькулятор Monroe Epic появился на рынке в 1967 году. Это было большое настольное печатающее устройство с прикрепленной к нему напольной логической башней, которое можно было запрограммировать на выполнение множества компьютерных функций. Однако единственной инструкцией ветвления была подразумеваемая безусловная ветвь (GOTO) в конце стека операций, возвращающая программу к ее начальной инструкции. Таким образом, невозможно было включить какую-либо логику условного перехода (IF-THEN-ELSE). В то время отсутствие условного перехода иногда использовалось, чтобы отличить программируемый калькулятор от компьютера.
Первый советский программируемый настольный калькулятор ИСКРА 123, работающий от электросети, был выпущен в начале 1970-х годов.
Электронные калькуляторы середины 1960-х годов представляли собой большие и тяжелые настольные машины из-за использования сотен транзисторов на нескольких печатных платах с большим энергопотреблением, требующим источника питания переменного тока. Были предприняты большие усилия по размещению логики, необходимой для калькулятора, во все меньшем и меньшем количестве интегральных схем (чипов), а электроника калькуляторов была одним из передовых направлений развития полупроводников . Американские производители полупроводников лидировали в мире в разработке полупроводников крупномасштабной интеграции (LSI), вмещая все больше и больше функций в отдельные интегральные схемы. Это привело к созданию альянсов между японскими производителями калькуляторов и американскими полупроводниковыми компаниями: Canon Inc. с Texas Instruments , Hayakawa Electric (позже переименованная в Sharp Corporation ) с североамериканской Rockwell Microelectronics (позже переименованной в Rockwell International ), Busicom с Mostek и Intel и General Instrument. с Саньо .
К 1970 году калькулятор можно было сделать с использованием всего лишь нескольких микросхем с низким энергопотреблением, что позволило портативным моделям питаться от аккумуляторных батарей.Первым портативным калькулятором был прототип 1967 года под названием Cal Tech , разработкой которого руководил Джек Килби из Texas Instruments в рамках исследовательского проекта по созданию портативного калькулятора. Он мог складывать, умножать, вычитать и делить, а его устройством вывода была бумажная лента. [31] [32] [33] [34] [35] [36] В результате проекта «Калифорнийский технологический институт» компания Texas Instruments получила основные патенты на портативные калькуляторы. [а]
Первые коммерчески производимые портативные калькуляторы появились в Японии в 1970 году и вскоре стали продаваться по всему миру. В их число входили Sanyo ICC-0081 «Мини-калькулятор», Canon Pocketronic и Sharp QT-8B «micro Compet». Canon Pocketronic был разработкой проекта Cal-Tech. У него не было традиционного дисплея; цифровой вывод осуществлялся на термобумажной ленте.
Sharp приложила большие усилия к уменьшению размеров и энергопотребления и в январе 1971 года представила Sharp EL-8 , также продаваемый как Facit 1111, который был близок к карманному калькулятору. Он весил 1,59 фунта (721 грамм), имел вакуумный флуоресцентный дисплей , перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи и первоначально продавался за 395 долларов США.
Однако усилия по разработке интегральных схем достигли кульминации в начале 1971 года, когда компания Mostek представила первый «калькулятор на кристалле» MK6010 [39] , а позднее в том же году последовала компания Texas Instruments. Хотя эти первые ручные калькуляторы были очень дорогими, эти достижения в электронике вместе с разработками в области технологий отображения (таких как вакуумные флуоресцентные дисплеи , светодиоды и ЖК-дисплеи ) привели в течение нескольких лет к появлению дешевого карманного калькулятора, доступного всем.
В 1971 году Pico Electronics [40] и General Instrument также представили свою первую совместную работу в области микросхем — полноценную однокристальную микросхему калькулятора для калькулятора Monroe Royal Digital III. Pico была дочерней компанией пяти инженеров-конструкторов GI, целью которых было создание однокристальных микросхем для калькуляторов. Pico и GI добились значительного успеха на растущем рынке портативных калькуляторов.
Первым по-настоящему карманным электронным калькулятором был Busicom LE-120A «HANDY», который поступил в продажу в начале 1971 года. [41] Сделанный в Японии, это был также первый калькулятор со светодиодным дисплеем, первый портативный калькулятор. использовать одну интегральную схему (тогда провозглашенную «калькулятором на кристалле»), Mostek MK6010, и первый электронный калькулятор, работающий от сменных батарей. При использовании четырех ячеек размера AA размеры LE-120A составляют 4,9 на 2,8 на 0,9 дюйма (124 мм × 71 мм × 23 мм).
Первый карманный калькулятор европейского производства DB 800 [42] [43] был изготовлен в мае 1971 года компанией Digitron в Буе , Хорватия (бывшая Югославия ) с четырьмя функциями, восьмизначным дисплеем и специальными символами для отрицательного числа и предупреждение о том, что в вычислении слишком много цифр для отображения.
Осенью 1971 года вышел первый карманный калькулятор американского производства Bowmar 901B (в народе называемый The Bowmar Brain ) размером 5,2 x 3,0 x 1,5 дюйма (132 x 76 x 38 мм) с четырьмя функциями. и восьмизначный красный светодиодный дисплей за 240 долларов США , а в августе 1972 года Sinclair Executive с четырьмя функциями стал первым тонким карманным калькулятором размером 5,4 на 2,2 на 0,35 дюйма (137,2 мм × 55,9 мм × 8,9 мм) и весом 2,5 унции. (71 г). В розницу он стоил около 79 фунтов стерлингов ( 194 доллара США на тот момент). К концу десятилетия аналогичные калькуляторы стоили менее 5 фунтов стерлингов (6,85 долларов США). После длительной разработки в течение двух лет, включая неудачное партнерство с Texas Instruments, Eldorado Electrodata выпустила в 1972 году пять карманных калькуляторов. Один из них под названием Touch Magic был «не больше пачки сигарет», по данным Административного управления . [44]
Первый советский карманный калькулятор « Электроника Б3-04» [45] был разработан в конце 1973 года и продан в начале 1974 года.
Одним из первых недорогих калькуляторов был Sinclair Cambridge , выпущенный в августе 1973 года. Его розничная цена составляла 29,95 фунтов стерлингов (41,03 доллара США) или на 5 фунтов стерлингов (6,85 долларов США) дешевле в виде комплекта, а более поздние модели включали некоторые научные функции. Калькуляторы Sinclair пользовались успехом, потому что были намного дешевле, чем у конкурентов; однако их конструкция привела к медленным и менее точным вычислениям трансцендентных функций (максимум три знака после запятой). [46]
Тем временем Hewlett-Packard (HP) разрабатывала карманный калькулятор. Выпущенный в начале 1972 года, он отличался от других доступных тогда базовых карманных калькуляторов с четырьмя функциями тем, что это был первый карманный калькулятор с научными функциями, который мог заменить логарифмическую линейку . HP-35 стоимостью 395 долларов , как и почти все более поздние инженерные калькуляторы HP, использует обратную польскую нотацию (RPN), также называемую постфиксной нотацией. Вычисление типа «8 плюс 5» с использованием RPN выполняется нажатием 8, Enter↑, 5и +; вместо алгебраической инфиксной записи : 8, +, 5, =. Он имел 35 кнопок и был основан на чипе Mostek Mk6020.
Первый советский научный карманный калькулятор «Б3-18» был изготовлен к концу 1975 года.
В 1973 году компания Texas Instruments (TI) представила SR-10 ( SR означает логарифмическую линейку ) — карманный калькулятор с алгебраическим вводом и использованием научной записи за 150 долларов. Вскоре после этого в SR-11 была добавлена клавиша для ввода числа «пи» (π). В следующем году за ним последовал SR-50 , в котором были добавлены функции регистрации и триггера, чтобы конкурировать с HP-35, а в 1977 году - массовая линейка TI-30 , которая производится до сих пор.
В 1978 году возникла новая компания Calculated Industries , которая сосредоточилась на специализированных рынках. Их первый калькулятор, Loan Arranger [47] (1978 г.), представлял собой карманный калькулятор, продаваемый в сфере недвижимости, с заранее запрограммированными функциями, упрощающими процесс расчета платежей и будущей стоимости. В 1985 году CI выпустила калькулятор для строительной отрасли под названием Construction Master [48] , в который были предварительно запрограммированы общие строительные расчеты (такие как углы, лестницы, кровельные расчеты, уклон, подъем, длина и преобразование дробей фут-дюйм). Это будет первый калькулятор в линейке строительных калькуляторов.
Первым программируемым карманным калькулятором стал HP-65 , выпущенный в 1974 году; он имел емкость 100 инструкций и мог хранить и извлекать программы с помощью встроенного устройства считывания магнитных карт. Два года спустя в HP-25C появилась непрерывная память , то есть программы и данные сохранялись в памяти CMOS при выключении питания. В 1979 году HP выпустила первый буквенно -цифровой программируемый расширяемый калькулятор HP-41 C. Его можно было расширить за счет модулей оперативной памяти (ОЗУ для памяти) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ для программного обеспечения), а также периферийных устройств. такие как считыватели штрих-кода , дисководы для микрокассет и гибких дисков , термопринтеры для рулонов бумаги и различные коммуникационные интерфейсы ( RS-232 , HP-IL , HP-IB ).
Первый советский карманный программируемый калькулятор с батарейным питанием « Электроника Б3-21» был разработан в конце 1976 года и выпущен в начале 1977 года. [49] Преемник Б3-21, « Электроника Б3-34» , не имел обратной совместимости. с B3-21, даже если он сохранил обратную польскую запись (RPN). Таким образом, B3-34 определил новый набор команд, который позже использовался в серии более поздних программируемых советских калькуляторов. Несмотря на весьма ограниченные возможности (98 байт памяти инструкций и около 19 стековых и адресных регистров), людям удавалось писать для них всевозможные программы, включая приключенческие игры и библиотеки функций, связанных с исчислением, для инженеров. Для этих машин были написаны сотни, а возможно, и тысячи программ: от практического научного и делового программного обеспечения, которое использовалось в реальных офисах и лабораториях, до забавных игр для детей. Калькулятор « Электроника МК-52» (с расширенным набором команд Б3-34, внутренней памятью EEPROM для хранения программ и внешним интерфейсом для карт EEPROM и другой периферии) использовался в программе советского космического корабля (для полета корабля «Союз ТМ-7» ) в качестве калькулятора. резервное копирование бортового компьютера.
Эта серия калькуляторов также была отмечена большим количеством весьма нелогичных загадочных недокументированных функций, чем-то похожих на « синтетическое программирование » американского HP-41 , которые эксплуатировались путем применения обычных арифметических операций к сообщениям об ошибках, перехода на несуществующие адреса. и другие методы. В ряде авторитетных ежемесячных изданий, в том числе в научно-популярном журнале « Наука и жизнь », появились специальные рубрики , посвященные методам оптимизации для программистов калькуляторов и обновлениям о недокументированных возможностях для хакеров, которые переросли в целую эзотерику. многоотраслевая наука, получившая название « еггогология » («еггогология»). Сообщения об ошибках на этих калькуляторах отображаются в виде русского слова «ЕГОГОГ» («ЕГГОГ»), которое, что неудивительно, переводится как «Ошибка».
Похожая хакерская культура в США вращалась вокруг HP-41 , который также отличался большим количеством недокументированных функций и был гораздо мощнее, чем B3-34 .
В 1970-е годы портативный электронный калькулятор получил быстрое развитие. Красный светодиод и сине-зеленый вакуумный флуоресцентный дисплей потребляли много энергии, а у калькуляторов либо было короткое время автономной работы (часто измеряемое в часах, поэтому перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи были обычным явлением), либо они были большими, чтобы их можно было брать с собой более крупные и высокие батареи. емкие аккумуляторы. В начале 1970-х годов жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) находились в зачаточном состоянии, и существовало большое беспокойство по поводу их короткого срока службы. Компания Busicom представила калькулятор Busicom LE-120A «HANDY» , первый карманный калькулятор и первый калькулятор со светодиодным дисплеем, а также анонсировала Busicom LC с ЖК-дисплеем. Однако с этим дисплеем возникли проблемы и калькулятор так и не поступил в продажу. Первые успешные калькуляторы с ЖК-дисплеями производились компанией Rockwell International и продавались 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 Данные Рапидман 1208LC . ЖК-дисплеи были ранней формой, в которой использовался режим динамического рассеяния DSM , в котором числа выглядели яркими на темном фоне. Чтобы обеспечить высокую контрастность дисплея, в этих моделях ЖК-дисплей освещался с помощью лампы накаливания и световода из твердого пластика, что сводило на нет низкое энергопотребление дисплея. Эти модели, похоже, продавались всего год или два.
Более успешная серия калькуляторов с отражающим DSM-LCD была запущена в 1972 году компанией Sharp Inc с Sharp EL-805 , тонким карманным калькулятором. В этой и еще нескольких подобных моделях использовалась технология Sharp Calculator On Substrate (COS). Удлинитель одной стеклянной пластины, необходимый для жидкокристаллического дисплея, использовался в качестве подложки для установки необходимых чипов на основе новой гибридной технологии. Технология COS, возможно, была слишком дорогостоящей, поскольку она использовалась лишь в нескольких моделях до того, как Sharp вернулась к обычным печатным платам.
В середине 1970-х годов появились первые калькуляторы с полевым скрученным нематическим (TN) ЖК-дисплеем с темными цифрами на сером фоне, хотя первые калькуляторы часто имели над ними желтый фильтр для защиты от вредных ультрафиолетовых лучей. Преимущество ЖК-дисплеев заключается в том, что они представляют собой пассивные модуляторы света, отражающие свет, которым требуется гораздо меньше энергии, чем светоизлучающим дисплеям, таким как светодиоды или VFD. Это проложило путь к появлению первых калькуляторов размером с кредитную карту, таких как Casio Mini Card LC-78 1978 года, которые могли работать в течение нескольких месяцев при обычном использовании на кнопочных элементах.
Были также усовершенствованы электроника внутри калькуляторов. Все логические функции калькулятора были втиснуты в первые интегральные схемы (ИС) «калькулятора на кристалле» в 1971 году, но это была передовая технология того времени, производительность была низкой, а затраты высокими. Многие калькуляторы продолжали использовать две или более микросхемы, особенно научные и программируемые, до конца 1970-х годов.
Потребляемая мощность интегральных схем также была снижена, особенно с внедрением технологии КМОП . Появившись в Sharp «EL-801» в 1972 году, транзисторы в логических ячейках КМОП-микросхем потребляли значительную мощность только при изменении состояния. Для светодиодных и VFD - дисплеев часто требовались дополнительные управляющие транзисторы или микросхемы, тогда как ЖК-дисплеи лучше поддавались непосредственному управлению самой микросхемой калькулятора.
Благодаря такому низкому энергопотреблению появилась возможность использования солнечных батарей в качестве источника энергии, реализованная примерно в 1978 году с помощью таких калькуляторов, как Royal Solar 1 , Sharp EL-8026 и Teal Photon .
В начале 1970-х годов ручные электронные калькуляторы стоили очень дорого, их стоимость составляла двух- или трехнедельную зарплату, и поэтому они считались предметом роскоши. Высокая цена была обусловлена тем, что их конструкция требовала большого количества механических и электронных компонентов, производство которых было дорогостоящим, а производственные циклы были слишком малы, чтобы можно было использовать эффект масштаба . Многие фирмы увидели, что при таких высоких ценах можно получить хорошую прибыль от бизнеса по производству калькуляторов. Однако стоимость калькуляторов упала по мере совершенствования компонентов и методов их производства, и стал ощущаться эффект масштаба.
К 1976 году стоимость самого дешевого четырехфункционального карманного калькулятора упала до нескольких долларов, что составляет примерно 1/20 стоимости пять лет назад. В результате карманный калькулятор стал доступным, а производителям теперь стало трудно получать прибыль от калькуляторов, что привело к тому, что многие фирмы вышли из бизнеса или закрылись. Фирмы, которые выживали, производя калькуляторы, как правило, производили большие объемы производства калькуляторов более высокого качества или производили научные и программируемые калькуляторы с высокими техническими характеристиками. [ нужна цитата ]
Первым калькулятором, способным выполнять символьные вычисления, был HP-28C , выпущенный в 1987 году. Он мог, например, символически решать квадратные уравнения. Первым графическим калькулятором был Casio fx-7000G, выпущенный в 1985 году.
Два ведущих производителя, HP и TI, в 1980-х и 1990-х годах выпускали все более многофункциональные калькуляторы. На рубеже тысячелетий 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 , могли дифференцировать и интегрировать функции , решать дифференциальные уравнения. , запускайте программное обеспечение для обработки текста и PIM и подключайтесь по проводу или через ИК-порт к другим калькуляторам/компьютерам.
Финансовый калькулятор HP 12c выпускается до сих пор. Он был представлен в 1981 году и до сих пор производится с небольшими изменениями. В HP 12c использовался режим обратной польской записи данных. В 2003 году было выпущено несколько новых моделей, в том числе улучшенная версия HP 12c, «HP 12c Platinum Edition», в которой было добавлено больше памяти, больше встроенных функций и добавлен алгебраический режим ввода данных.
Calculated Industries конкурировала с HP 12c на рынках ипотечного кредитования и недвижимости, дифференцируя маркировку клавиш; изменение «I», «PV», «FV» на более простые термины маркировки, такие как «Int», «Term», «Pmt», без использования обратной польской записи . Однако более успешные калькуляторы CI включали линейку строительных калькуляторов, которая развивалась и расширялась в 1990-х годах и по настоящее время. По словам Марка Боллмана, [50] историка математики и калькуляторов и доцента кафедры математики в колледже Альбион, «Construction Master — первый в длинной и прибыльной линейке строительных калькуляторов CI», которая пронесла их через 1980-е, 1990-е и 1990-е годы. в данный момент.
В большинстве стран учащиеся используют калькуляторы для школьных занятий. Было какое-то [ кем? ] первоначальное сопротивление этой идее из-за страха, что пострадают базовые или элементарные арифметические навыки. [ нужна цитата ] Остаются разногласия по поводу важности способности выполнять вычисления в голове : некоторые учебные программы ограничивают использование калькулятора до тех пор, пока не будет достигнут определенный уровень мастерства, в то время как другие больше концентрируются на обучении методам оценки и решению проблем. Исследования показывают, что неадекватное руководство по использованию вычислительных инструментов может ограничить тип математического мышления, которым занимаются студенты. [51] Другие утверждали, [ кто? ] что использование калькулятора может даже привести к атрофии основных математических навыков или что такое использование может помешать пониманию сложных алгебраических концепций. [52] В декабре 2011 года государственный министр школ Великобритании Ник Гибб выразил обеспокоенность тем, что дети могут стать « слишком зависимыми» от использования калькуляторов. [53] В результате использование калькуляторов должно быть включено в обзор учебной программы . [53] В Соединенных Штатах многие преподаватели математики и советы по образованию с энтузиазмом поддержали стандарты Национального совета учителей математики (NCTM) и активно пропагандировали использование классных калькуляторов от детского сада до средней школы.
Персональные компьютеры часто поставляются с служебной программой калькулятора, которая имитирует внешний вид и функции калькулятора, используя графический интерфейс пользователя для изображения калькулятора. Примеры включают калькулятор Windows , калькулятор Apple и KCalc от KDE . Большинство карманных компьютеров (КПК) и смартфонов также имеют такую функцию.
Фундаментальное различие между калькулятором и компьютером заключается в том, что компьютер может быть запрограммирован таким образом, чтобы программа могла выполнять различные ответвления в соответствии с промежуточными результатами , в то время как калькуляторы заранее разработаны с определенными функциями (такими как сложение , умножение и логарифмирование ) . встроен. Различие нечеткое: некоторые устройства, классифицируемые как программируемые калькуляторы, имеют функции программирования , иногда с поддержкой языков программирования (таких как RPL или TI-BASIC ).
Например, вместо аппаратного умножителя калькулятор может реализовать математику с плавающей запятой с кодом в постоянной памяти (ПЗУ) и вычислять тригонометрические функции с помощью алгоритма CORDIC , поскольку CORDIC не требует большого количества умножений. Побитово-последовательные логические схемы более распространены в калькуляторах, тогда как побитово-параллельные схемы доминируют в компьютерах общего назначения, поскольку побитно-последовательная конструкция сводит к минимуму сложность микросхемы , но требует гораздо больше тактовых циклов . Это различие стирается в калькуляторах высокого класса, в которых используются процессорные микросхемы, связанные с разработкой компьютеров и встроенных систем, в частности архитектуры Z80 , MC68000 и ARM , а также некоторые специальные конструкции, специально предназначенные для рынка калькуляторов.
Паскаль и Лейбниц в семнадцатом веке и Дидро в более поздний период пытались сконструировать машину, которая могла бы служить заменой человеческого интеллекта в сочетании фигур.
В 1893 году немецкому изобретателю счетной машины Артуру Буркхардту было предложено привести машину Лейбница в рабочее состояние, если это возможно. Его отчет был благоприятным, за исключением эпизода с переносом.
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )Использование калькуляторов будет рассматриваться как часть пересмотра национальной учебной программы после того, как министр школ Ник Гибб выразил обеспокоенность тем, что у детей страдает мысленная и письменная арифметика из-за того, что они полагаются на эти устройства.
Гибб сказал: «Дети могут стать слишком зависимыми от калькуляторов, если будут использовать их в слишком раннем возрасте. Им не следует тянуться к гаджету каждый раз, когда им нужно подсчитать простую сумму. [...]»
