Калькулятор

Электронный карманный калькулятор с семисегментным жидкокристаллическим дисплеем (ЖК-дисплеем), который может выполнять арифметические операции

Калькулятор: как это сделано. Интересные факты о калькуляторе // Интересный факт (TV) [5:40]

История возникновения калькулятора [22:22]

Калькулятор — портативное электронное устройство, используемое для выполнения вычислений, от простой арифметики до сложной математики.

История

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 по производству калькуляторов Busicom. Позже они стали широко использоваться в нефтяной промышленности (нефть и газ).

Современные электронные калькуляторы варьируются от дешевых бесплатных 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 был доступен большинству, и они стали обычным явлением в школах.

Компьютерные операционные системы еще в раннем Unix включали интерактивные программы-калькуляторы, такие как dc и hoc, а функции калькулятора включены почти во все устройства типа персональных цифровых помощников (КПК), за исключением нескольких специализированных устройств адресной книги и словаря.

Помимо калькуляторов общего назначения, существуют калькуляторы, предназначенные для конкретных рынков. Например, есть научные калькуляторы, которые включают тригонометрические и статистические вычисления. Некоторые калькуляторы даже умеют заниматься компьютерной алгеброй. Графические калькуляторы можно использовать для построения графиков функций, определенных на действительной прямой или в евклидовом пространстве более высокой размерности. По состоянию на 2016 год базовые калькуляторы дешевы, но научные и графические модели, как правило, стоят дороже.

Программируемый калькулятор может иметь функцию сохранения в своей памяти всяческих баз данных, имеется полноценная буквенная клавиатура и возможность программирования. Отличить такие калькуляторы не сложно — в программируемых калькуляторах всегда есть кнопка PRG (или PGM). Самый простой способ определить, программируемый ли у вас калькулятор, это найти упаковку и инструкцию. Там точно написано об этом. Если у вас нет инструкции, вы всегда можете зайти на сайт производителя калькулятора и найти эту информацию там.

В 1986 году калькуляторы по-прежнему составляли примерно 41 % мирового оборудования общего назначения для вычисления информации. К 2007 году этот показатель снизился до менее 0,05 %.

Дизайн

Ввод

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

Вывод на дисплей

В калькуляторах обычно используются жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) вместо прежних светодиодных (LED) дисплеев и вакуумных флуоресцентных дисплеев (VFD); подробности приведены в разделе «Технические улучшения».

Для улучшения читаемости часто используются цифры большого размера; при использовании десятичного разделителя (обычно точки, а не запятой) вместо или в дополнение к вульгарным дробям. На дисплее также могут отображаться различные символы для функциональных команд. Такие дроби, как 1⁄3, отображаются в виде десятичных приближений, например, с округлением 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 могут работать с обычными дробями или смешанными числами.

Объем памяти

Калькуляторы также могут сохранять числа в памяти компьютера. Базовые калькуляторы обычно хранят только одно число за раз; более конкретные типы могут хранить множество чисел, представленных в переменных. Переменные также можно использовать для построения формул. В некоторых моделях есть возможность увеличить объем памяти для хранения большего количества чисел; адрес расширенной памяти называется индексом массива.

Источник питания

Источниками питания вычислителей являются: батарейки, солнечные батареи или электросеть (для старых моделей), включаемые выключателем или кнопкой. В некоторых моделях даже нет кнопки выключения, но они позволяют каким-то образом отложить работу (например, не прекращать работу на мгновение, закрывать солнечные батареи или закрывать крышку). Калькуляторы с кривошипным двигателем были также распространены в раннюю компьютерную эпоху.

Внутренняя работа

Как правило, базовый электронный калькулятор состоит из следующих компонентов:

• Источник питания (электросеть, аккумулятор и/или солнечная батарея)
• Клавиатура (устройство ввода) — состоит из клавиш, используемых для ввода чисел и функциональных команд (сложение, умножение, извлечение квадратного корня и т. д.)
• Панель дисплея (устройство вывода) — отображает номера ввода, команды и результаты. В жидкокристаллических дисплеях (LCD), вакуумных флуоресцентных дисплеях (VFD) и светодиодных дисплеях для представления каждой цифры в базовом калькуляторе используется семь сегментов. Продвинутые калькуляторы могут использовать точечно-матричные дисплеи.
  • Калькулятор печати, помимо панели дисплея, имеет модуль печати, который печатает результаты чернилами на рулоне бумаги с использованием механизма печати.
• Микросхема процессора (микропроцессор или центральный процессор).

Отличия калькулятора от компьютера

Фундаментальное различие между калькулятором и компьютером заключается в том, что компьютер можно запрограммировать таким образом, чтобы программа могла выполнять разные ветви в соответствии с промежуточными результатами, в то время как калькуляторы предварительно разработаны с конкретными встроенными функциями (такими как сложение, умножение и логарифмы). Различие не является четким: 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, потому что CORDIC не требует большого умножения. Разрядная последовательная логика более распространена в калькуляторах, тогда как побитовая последовательная логика преобладает в компьютерах общего назначения, потому что битовая последовательная логика минимизирует сложность микросхемы, но требует гораздо больше тактовых циклов. Это различие размывается в случае высокопроизводительных калькуляторов, в которых используются процессорные микросхемы, связанные с проектированием компьютеров и встроенных систем, в особенности архитектуры Z80, MC68000 и ARM, а также некоторые нестандартные конструкции, предназначенные для рынка калькуляторов.

См. также

• Бытовая техника