Számológép

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. december 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 34 szerkesztést igényelnek .

Számológép ( lat.  calculātor "számláló") – egy elektronikus számítástechnikai eszköz számokkal vagy algebrai képletekkel végzett műveletek végrehajtására .

A számológép felváltotta a mechanikus számítástechnikai eszközöket , például abakuszt , abakuszt , csúszkákat , mechanikus vagy elektromechanikus aritmométereket , valamint matematikai táblázatokat (elsősorban logaritmustáblázatokat ).

A lehetőségektől és a tervezett alkalmazási körtől függően a számológépek egyszerű, számviteli, mérnöki (tudományos), pénzügyi számológépekre oszthatók. A programozható számológépeket általában külön osztályokba sorolják , amelyek lehetővé teszik összetett számítások elvégzését előre meghatározott program szerint, valamint grafikus számológépeket, amelyek támogatják a grafikonok felépítését és megjelenítését . A speciális számológépeket arra tervezték, hogy számításokat végezzenek meglehetősen szűk területen ( pénzügyi , építőipari stb.)

Kialakításuk szerint a számológépek lehetnek asztali vagy kompaktok (zsebek). Egyes modellek interfésszel rendelkeznek személyi számítógép , nyomtatóeszköz , külső memóriamodul vagy egyéb külső eszközök csatlakoztatásához. A modern személyi számítógépek , mobiltelefonok , PDA -k és még a karórák is tartalmazhatnak számológép -szerű programokat .

A „számológép” kifejezés azokra a speciális programokra is vonatkozik, amelyek weboldalakba (például „kalóriakalkulátor”, „ruhaméret-kalkulátor” stb.) vagy háztartási gépekbe vannak beágyazva (például egy egyszerű orvosi számológép beépíthető egy sportszimulátor ).

Etimológia

A latin „ számláló , könyvelő” szó a calculo „számolok, számolok” igéből származik, amely viszont a calculus „kavics” szóból származik (a kavicsokat számolásra használták); A calculus a calx "lime" kicsinyítő neve.

A Szovjetunióban a „mikrokalkulátor” kifejezést egy kis méretű elektronikus számítástechnikai eszközre használták, amelyet először 1974-ben használtak az „ Elektronika B3-04 ” mikroszámítógéphez. Mind az asztali, mind a mikroszámítógépeket hivatalosan "EKVM"-nek ( rövidítve : elektronikus billentyűzetű számítógépeknek ) nevezték [1] . Jelenleg az asztali és zsebszámológépekre is használatos a „számítógép” kifejezés, de a „mikrokalkulátor” kifejezés is használható ugyanazon készülékek vonatkozásában, így ezek a kifejezések szinonimáknak tekinthetők.

Számológépek típusai

Történelem

A számítógépek története, beleértve a számológépeket is, hagyományosan Pascal összegző gépével kezdődik , amelyet 1643-ban Blaise Pascal készített , és a Leibniz -összeadó géppel, amelyet Gottfried Wilhelm Leibniz német matematikus talált fel 1673 -ban . 1876- ban az orosz matematikus , P. L. Csebisev létrehozott egy összegző készüléket, folyamatos tízes átvitellel. 1881 - ben előtagot is tervezett a szorzáshoz és az osztáshoz ( Csebisev-összeadó gép ). A 19. század végén megkezdődött a mechanikus számláló-automatizálási eszközök tömeggyártása : az összeadógépek , tabulátorok és összeadógépek igazi segítséggé váltak a számvitel, a statisztika és a mérnöki számítások terén.

Az elektronikus billentyűzetes számítástechnikai eszközöket az 1950-es években hozták létre először relék , majd félvezető alkatrészek felhasználásával . Az első ilyen eszközök egy szekrény méretűek voltak, és több mint száz kilogrammot nyomtak. Így 1957 -ben a Casio kiadta az egyik első 14-A soros számológépet [6] . Négy aritmetikai műveletet hajtott végre 14 bites decimális számokon. A tervezés relét használt, 140 kg tömegű, asztal formájú talapzat-számítógép egységgel, billentyűzettel és kijelzővel készült, működés közben 300 W-ot fogyasztott [7] .

1961 -ben az Egyesült Királyságban piacra dobták az első sorozatgyártású , teljesen elektronikus ANITA MK VIII számológépet  , amely 11 számjegyű gázkisülési lámpával, teljes billentyűzettel a számok beírásához + tíz gombbal a szorzó beviteléhez rendelkezik. A Szovjetunióban 1964-ben megjelent az első hazai soros elektronikus számológép, a " Vega " [8] , az USA-ban ugyanebben az évben megjelent egy hatalmas, teljes tranzisztoros FRIDEN 130 számológép (4 regiszter, fordított lengyel jelöléssel ).

A szilárdtest-számítógépek gyorsan bonyolultabbá váltak. 1965 - ben a Wang Laboratories kiadta a Wang LOCI-2 számológépet, amely logaritmusokat tudott számítani , a Casio bemutatta az első beépített memóriával rendelkező számológépet "Casio 001" (méretek 37 × 48 × 25 cm, súly 17 kg), Olivetti pedig "Programma 101" - az első számológép, amely képes menteni egy programot és többször is számításokat végezni rajta. 1967-ben a Casio bemutatta asztali programozható számológépét, az AL-1000- et, és a Szovjetunióban megkezdődött az EDVM-P, a transzcendentális függvények számítására szolgáló számológép gyártása. Végül 1969 -ben a Hewlett-Packard kiadta a HP 9100A asztali programozható tudományos számológépet. Beépített műveleteket valósított meg az összes alapvető matematikai függvény kiszámítására, 16 további memóriaregiszterrel, 192 lépésnyi programmemóriával rendelkezett, és bonyolult logikával írt programokat. Mágneskártyán lévő adattároló eszköz, speciális nyomtató és interfész modul csatlakoztatására szolgált az adatok IBM nyomtatóra történő kiadásához. Külön-külön egy memóriabővítő egység került értékesítésre 3472 programlépésből vagy 248 memóriaregiszterből álló mennyiséggel (a memóriát a program és a regiszterek között osztottuk el, igény szerint). A számológépet az asztalra helyezték, és körülbelül 18 kg-ot nyomott. A HP 9100A és bővített változata, a HP 9100B valószínűleg a legfejlettebb diszkrét félvezető számológépek voltak.

A kisméretű asztali és zsebszámológépeket 1970 óta gyártják, az integrált áramkörök megjelenése után , amelyek drasztikusan csökkentették az elektronikus eszközök méretét, súlyát és energiafogyasztását. 1970 -ben a Sharp és a Canon kézben tartható számológépeket kezdett árulni (kb. 800 g). 1971 -ben jelent meg az első igazán zsebes (131×77×37 mm)  Bomwar 901B számológép ; 4 aritmetikai műveletet hajtott végre, LED kijelzője volt, és 240 dollárba került.

1972- ben a Hewlett Packard kiadta a HP-35-öt  , az első mérnöki zsebszámológépet, amely támogatja a direkt és inverz trigonometrikus függvényeket, logaritmusokat és antilogaritmusokat, gyökerezést és tetszőleges hatványra emelést; RPN logikát használtunk négy műveleti regiszterrel, volt egy további memóriaregiszter. A modell nagyon népszerű volt, 3,5 év alatt több mint 300 000 példányt adtak el 395 USD áron (2018-as árakon kb. 2366 USD). A HP-35 az RPN-t használó Hewlett Packard számológépek egész családjának őse volt, és bekerült az IEEE által támogatott " IEEE mérföldkövek" listájára, amely a történelmileg jelentős találmányokat és eszközöket tartalmazza az elektrotechnika és az elektronika területén. 2007-ben, kifejezetten ennek a modellnek az emlékére, a vállalat kiadott egy „ HP-35s ” nevű számológépet – egy nem grafikus mérnöki programozható számológépet RPN-logikával, amely, amennyire csak lehetséges, megtartja a HP-35 általános elrendezését. bizonyos hasonlóságot azzal.

1973-ban megjelent a Sharp EL-805 számológép , amelyben először használtak LCD -t , 1978-ban pedig egy Casio Mini kártya zsebszámológépet (3,9 mm vastag). 1979-ben a Hewlett Packard kiadta az első alfanumerikus kijelzővel ellátott számológépet - HP-41C , programozható, további modulok - RAM, ROM, vonalkód-olvasók , mágnesszalag kazetták, hajlékonylemezek, nyomtatók stb. - csatlakoztatásának lehetőségével. 1985-ben a Megjelent az első grafikus kijelzős programozható számológép Casio FX-7000G .

Általánosságban elmondható, hogy az 1980-as évek második felében és a következő évtizedben a számológépek költségének és energiafogyasztásának csökkentésére irányuló folyamat zajlott le . Jelentősen megnövelte a számológépek akkumulátorának élettartamát. A napelemekkel meghajtott, egzotikus LCD-kijelzők a hétköznapi berendezések kategóriájába kerültek, ugyanakkor a LED -es kijelzős számológépek gyakorlatilag megszűntek (az egyedi asztali modellek kivételével).

A számítógépek, köztük a hordozható számítógépek, valamint a nagy számítási teljesítményű kütyük ( okostelefonok , táblagépek , mini-laptopok, akár órák ) széles körben elterjedt használata ellenére a számológépek továbbra is keresettek a 21. században a piacon. Csak a legegyszerűbb zsebszámológépek iránt csökken a kereslet, amelyeket alkalmi háztartási számításokhoz használnak. [4] Nem ritka az olyan helyzet, amikor egy nagy teljesítményű számítógépen dolgozó felhasználó egy számológépet tart az asztalon, és időnként hozzáfér. Az „igazi” számológépek előnye továbbra is az adott alkalmazáshoz tervezett ergonómia , a könnyű kezelhetőség, a minimális szervizműveletek, a hordozhatóság és a hosszú akkumulátor-élettartam.

A számológépek működése nem sokat változott a 20. század vége óta. Alapvető újítás volt a szimbolikus algebrai rendszerekkel rendelkező tudományos számológépek csúcsmodelljeinek kínálata. Nőtt a számítások sebessége és a programozható számológépek memóriája, bonyolultabbá váltak a használt nyelvek és bővültek a lehetőségek. A hétszegmenses jelzőt csak a legegyszerűbb számológépek őrzik meg, a tudományosaknál átadja a helyét egy teljes értékű grafikus (gyakran színes) kijelzőnek. Az olcsó LCD-kijelzők elérhetősége nemcsak a közönséges tudományos számológépekben megadott képletek természetesebb megjelenítését tette lehetővé, hanem a számológépek új osztályának létrehozását is - grafikusokat -, amelyek lehetővé teszik a számítások eredményeinek grafikus formában történő megjelenítését. Az elmúlt években az érintőképernyők is megjelentek a mérnöki számológépeken.

Az Orosz Birodalomban/Szovjetunióban/Oroszországban

A szokásos orosz számlák kivételével Oroszországban az első sorozatgyártású eszköz a számítások automatizálására Odner összeadógépe volt . Az 1874-ben feltalált adagológépet 1890 óta sorozatban gyártják a szentpétervári gépészeti üzemben. A modell olyan sikeresnek bizonyult, hogy kilencven évig, egészen a hetvenes évek végéig gyártották, kisebb fejlesztésekkel (a Felix-M modell ).

Az 1950-es években a Szovjetunióban beindult az elektromos meghajtású elektromechanikus számológépek tömeggyártása – a Bystritsa, VMM, VMP stb. modellek. 1964 - ben a Szovjetunióban kifejlesztették az első teljesen elektronikus asztali számológépet, a „ Vega ” -t, és tömegesen elkezdték gyártani. gyártás. , amely diszkrét félvezetőket és memóriát használt ferrit elemeken [9] .

Az első mikroáramkörök felhasználásával készült szovjet számológép az Iskra 111T . A programozható számológépeket 1972-ben kezdték el gyártani az „ Iskra 123 ” asztali számítógéppel. 1974-ben megjelent az első zsebszámológép - " Electronics B3-04 "; vele kapcsolatban használták először a "mikrokalkulátor" kifejezést. Az Elektronika B3-18 lett az első tömeges szovjet mérnöki számológép : 1976-ban került forgalomba, majd kétszer módosították (B3-18A és B3-18M), és az 1980-as évek közepéig gyártották. Az 1970-es évek második felétől a Szovjetunióban elsajátították a különféle típusú és célú számológépek gyártását; a szovjet számológépek teljes száma körülbelül száz, köztük vannak a nyugati modellek analógjai és teljesen saját fejlesztések.

Az első zsebben programozható számológép a Szovjetunióban az „ Elektronika B3-21 ” volt, amelyet 1977 óta gyártanak; RPN logikát használt két műveleti regiszterrel, 13 regiszteres memóriával és 60 programlépéssel. A számológép a sorozat őse lett, amely ezen kívül tartalmazta az architektúrában és parancsrendszerben kompatibilis MK-46 , MK-64 , MC-1103 asztali számológépeket , további funkciókkal - ezek vezérlési eszközként működhettek. a gyártási folyamatot, melyhez 8 csatornás feszültségmérővel ellátott bemeneti rendszerük volt, valamint egy kiegészítő jelzővel a mért érték eltérését a számítotttól.

1979- ben jelent meg a B3-34 programozható számológép , amely a B3-21-hez hasonló tokban készült, de képességeiben lényegesen jobb, és a vezérlőrendszert tekintve inkompatibilis. Később megjelent az MK-54 funkcionális analógja , amelyben csomagolatlan mikroáramköröket használtak, aminek köszönhetően a méret, a súly és az ár csökkent. MK-56  - az MK-54 asztali változata. Mindhárom modell teljes mértékben szoftverkompatibilis, számos ismert referenciakönyv jelent meg hozzájuk tudományos és műszaki számítási programokkal, valamint cikksorozat a népszerű „ Technológia a fiatalokért ” és a „ Tudomány és Élet ” folyóiratokban, programozás oktatása, a számológépek jellemzőinek leírása és programpéldák bemutatása a technikaitól a játékig. 1985 -ben két új modell jelent meg ugyanabból a sorozatból, az MK-61 és MK-52 , bővített funkciókészlettel és megnövelt memóriával. Az MK-52 beépített nem felejtő memóriával rendelkezik a programok vagy adatok tárolására, és lehetővé tette a memóriabővítő egységek (PDU) és a programkönyvtárak csatlakoztatását. 1985-ben a " Nauka " kiadó kiadta a Szovjetunió legmasszívabb referenciakönyvének első kiadását a mikroszámítógépeken végzett számításokról, prof. V. P. Dyakonov , a könyv mindhárom kiadásának példányszáma 1,05 millió példányt tett ki.

1986 óta gyártják a BASIC nyelven programozható Electronics MK-85 számológépet (módosítás - MK-85M) . A Szovjetunió összeomlása után a számológépek saját gyártását Oroszországban teljesen leállították, és a mai napig nem állították helyre. Szó szerint elszigetelt kivételektől eltekintve (például az MK-161 egyetlen példányával készült ) az orosz piacon lévő összes számológép külföldi gyártású [4] .

Építkezés

Egy tipikus számológép egy tokban készült kijelzővel (jelzővel), billentyűzettel rendelkezik, amely tartalmazza a számológép elektronikus áramkörét és elemeit is.

Megjelenítés

A modern számológépek kijelzőjeként elsősorban folyadékkristályos ( LCD ) indikátorokat használnak. A professzionális számviteli kalkulátorok LCD-vel és vákuumfluoreszkáló kijelzővel is kaphatók (utóbbi sokkal több áramot fogyaszt, de gyenge környezeti megvilágítás mellett is jól látható).

A számológép céljától függően a következő típusú mutatókon jelennek meg információk:

Billentyűzet

A számológépek billentyűzete olyan billentyűket (gombokat) tartalmaz, amelyek megnyomása számok bevitelét, műveletek, funkciók végrehajtását biztosítja. A billentyűzet legalább a következő billentyűket tartalmazza:

A felsorolt ​​kötelező billentyűkön kívül a számológép tartalmazhat (és általában tartalmaz) több-kevesebb kulcsot a függvények kiszámításához, a memóriaregiszterekkel való munkavégzéshez és a számítási sorrend szabályozásához. Az ilyen billentyűk lenyomása a megfelelő művelet végrehajtásához vagy az azon jelzett függvény kiszámításához vezet, a számológép indikátorán megjelenő számról. A támogatott funkciók listáját a számológép modellje határozza meg. Az algebrai számítási logikával rendelkező számológépek zárójeles billentyűkkel is rendelkeznek .

A legegyszerűbb számológépekben egy gomb egy függvénynek felel meg . A támogatott funkciók számának növekedésével a billentyűzet elfogadhatatlanul növekedni kezd, ezért a több tíztől több száz funkciót támogató mérnöki számológépekben a billentyűzet vagy annak egy része kombinált módban működik: két vagy több funkció egynek felel meg. kulcs, az egyik megnevezés magára a kulcsra vonatkozik, a második - felette (néha a harmadik a második mellett van). Ebben az esetben az „F” módosító billentyű kerül a billentyűzetre (más néven „Shift” vagy „2nd ” ). Ha ezt a gombot közvetlenül a kettős célú gomb megnyomása előtt megnyomja, akkor nem a fő, hanem az utolsó gomb kiegészítő funkciója működik. Előfordul, hogy egy gombhoz három-négy funkció rendelhető, ilyenkor a billentyű tetejére, aljára, oldalára írják a jelöléseket, ráírják más színnel stb., a harmadikat pedig speciális billentyűkkel lehet bevinni. vagy negyedik függvény (például " 3 rd » vagy "K"). Lehetőség van továbbá a számológép működési módjainak váltására és az üzemmód függvényében a végrehajtandó funkció kiválasztására. Például egy billentyű végrehajthatja a szokásos trigonometrikus funkciót, az "F" megnyomása után - fordítva; de ezzel egyidejűleg a számológép egy külön gomb vagy kapcsoló segítségével átkapcsolható statisztikai számítási módba, ilyenkor ugyanaz a gomb hívja meg valamelyik statisztikai feldolgozási parancsot.

Egyes modelleknél, például a TI-30X Pro-nál több funkció neve is egy gombra van nyomtatva, és a kívánt funkciót a gomb többszöri megnyomásával lehet kiválasztani, amíg a kívánt funkció meg nem jelenik a kijelzőn.

A számológép billentyűzetét úgy tervezték, hogy egy kézzel is működjön vele, így több egyidejűleg lenyomott billentyű kombinációját szinte soha nem használják. Ez alól kivételt képezhetnek a nagyon ritkán használt szolgáltatási műveletek (például az összes memória törlése egy nagyszámú regiszterrel rendelkező számológépben).

Processzor és memória

A modern számológépek processzora és memóriája nagy és rendkívül nagy integráltsági fokú fizikailag elektronikus mikroáramkörök. A számológépek speciális mikroáramköröket és univerzálisakat is használnak. Például a TI-89 sorozatú számológépek egy tipikus Motorola 680x0 család processzort használnak, amelyet széles körben használnak mobileszközökben és beágyazott rendszerekben. A számológépek jelentős része a számok belső reprezentációját használja binárisan kódolt decimális kód (BCD) formájában, ami jelentősen leegyszerűsíti a bemeneti-kimeneti sémákat, de negatívan befolyásolja a számítások sebességét és némileg több memóriát igényel (kb. 4/log₂10 ≈ 1,2-szeres) a hagyományos bináris kódoláshoz képest azonos mennyiségű adat tárolására.

A számológép memóriája logikailag (a felhasználó szempontjából) a legtöbb esetben regiszterek halmaza , amelyek mindegyike egyetlen számot tárolhat. A számológépnek legalább két működési regisztere van, amelyek az éppen feldolgozás alatt álló adatokat tárolják. Hagyományosan az első műveleti regiszter (amelynek értéke megjelenik a számológép kijelzőjén) "X", a második műveleti regiszter (amely az előzőleg bevitt operandust tárolja ) pedig "Y"-vel.

Ezenkívül a számológép egy vagy több parancs-elérhető memóriaregisztert is lefoglalhat a konstansok vagy a számítások közbenső eredményeinek tárolására. Az egy memóriaregiszterrel rendelkező számológépekben a regiszter vezérlésére szolgáló kulcsok általában a következők szerint vannak feltüntetve:

Ha a memóriaregiszter nullától eltérő értéket tartalmaz, a jelző egy szolgáltatás szimbólumot (általában M betűt ) jelenít meg.

Ha több memóriaregiszter van, akkor azokat általában számozzák vagy a latin ábécé betűivel jelölik. Ebben az esetben a regiszterekkel végzett műveletek végrehajtásához a fenti jelölésű billentyűket használják, majd a megfelelő szám- vagy alfabetikus billentyűket is lenyomják.

A mérnöki és programozható számológépek legfejlettebb modern modelljeiben nem használják a memóriaregiszterekkel való közvetlen munkát a számuk alapján. Ehelyett a felhasználónak lehetősége van arra, hogy meghatározott névvel írja le a változókat , és a változók neveit tartalmazó képletekkel kezelje őket.

Elemek

A számológép akkumulátoraként sós, alkáli- vagy lítium-ion akkumulátorokat vagy újratölthető elemeket használhat . A modern számológépek, amelyek többsége rendkívül alacsony fogyasztású, szinte univerzálisan miniatűr lemezes alkálicellákat használnak . Egy új elemtől kezdve a számológép napi használat mellett több hónaptól több évig is működhet. Egyes gyártók napelemes számológépeket szállítanak, amelyek teljesítménye elegendő egy átlagos kapacitású mérnöki számológép, vagy kettős teljesítményű, azaz napelemek és vegyi elemek kombinációjának működéséhez. Ugyanakkor a napelem jelenléte eltávolítja az akkumulátor terhelésének egy részét, meghosszabbítva a számológép akkumulátorának élettartamát, és az akkumulátor stabil működést biztosít gyenge fényviszonyok között. Csak a legbonyolultabb és legtermékenyebb programozható számológépekhez van szükség nagy kapacitású és nagy teljesítményű elemekre; több nagy cellát vagy akkumulátort használhatnak. Használható, különösen asztali modellekben vagy nyomtatóval rendelkező modellekben, amelyek tápellátását a megfelelő AC adapteren keresztül a hálózat biztosítja.

Működési logika

A számológép a három opciós műveleti logika közül egyet (nagyon ritkán kettőt) valósít meg , vagyis a parancsok beírásának sorrendjét, amely az aritmetikai számításokhoz szükséges ( összeadási , kivonási , szorzási és osztási parancsok ). Ezek az aritmetikai logika, az algebrai logika és a fordított lengyel jelölésű számítási logika . Az első kettő infix jelölésen alapul (amikor bináris műveleti jelet helyezünk el egy képlet operandusai közé ), az utolsó pedig utófix jelölésen (amikor a műveleti jel azon operandusok mögé kerül, amelyekre vonatkozik).

Aritmetikai logika

Az aritmetikai logika előtagok és zárójelek nélküli infix jelöléseken alapul. Az „a * b” művelet végrehajtásához (ahol a „*” tetszőleges bináris művelet), a felhasználó először beírja az a értéket, majd megnyomja az egyik bináris műveletbillentyűt („+”, „-”, „×”, „÷”, lehetséges az „y x ” is, majd beírja a b értéket, és megnyomja az „=" billentyűt. A beírt műveletet az a és b számokon hajtjuk végre, eredménye pedig megjelenik a kijelzőn. Ha a „=” helyett a felhasználó ismét megnyomja a bináris műveleti billentyűt, akkor ugyanez történik - az előzőleg bevitt művelet végrehajtásra kerül és annak eredménye megjelenik, de ez az eredmény lesz az első operandus a művelethez, amelynek kulcsa volt. sajtolt.

Így például a "30 * 5 + 45" kifejezés értékének kiszámításához a felhasználónak egymás után meg kell nyomnia a következő gombokat: "3" , "0" , "×" , "5" , "+" , "4 " , "5" , " =" . Ebben az esetben a plusz megnyomása után a 30-nak az előzőleg beírt 5-tel való szorzása megtörténik, a kijelzőn a 150-es eredmény, az egyenlőségjel után pedig a 195-ös végeredmény jelenik meg Az aritmetikai logika nem tételezzük fel a műveleti prioritások jelenlétét, minden műveletet a beviteli sorrendben hajt végre. Tehát az 1 + 2 × 3 kifejezés kiszámításának kísérlete az "1" , "+" , "2" , "×" , "3" , "=" gombok megnyomásával hibás eredményhez vezet, mert először összeadás történik, és csak utána szorzás, ami 9-et eredményez, nem pedig 7-et, ahogyan a matematika szabályai szerint ki kell derülnie. A helyes eredmény eléréséhez a felhasználónak módosítania kell a beviteli sorrendet: először végre kell hajtania a szorzási műveletet, majd csak azután az összeadást.

Aritmetikai postfix logika

Az aritmetikai logika olyan típusa, amely utófix jelölést használ az összeadáshoz és a kivonáshoz. Az ilyen logikával rendelkező számológépek megkülönböztető jellemzője a "+=" és "-=" jelölésű billentyűk jelenléte . Ezeknek a gomboknak a megnyomása az utolsó két beírt szám összegének, illetve különbségének kiszámításához vezet. Például a 2 - 3 kiszámításához nyomja meg a [2] [+=] [3] [-=] gombot . Ebben az esetben a szorzás és osztás műveleteit a szokásos módon hajtjuk végre. Jelenleg ilyen logikával rendelkező számológépeket gyártanak és használnak számviteli számításokhoz.

Algebrai logika

Az algebrai logika a műveletek infix jelölésén alapul, de az aritmetikai logikától eltérően a számításoknál figyelembe veszi a matematikában elfogadott műveletek prioritásait, és lehetővé teszi a zárójelek használatát. Egyetlen bináris művelet végrehajtása pontosan ugyanúgy történik, mint az aritmetikai logika esetében, de láncszámítások végzésekor olyan művelet bevitelekor, amelynek prioritása magasabb, mint egy korábban bevitt prioritás, vagy nyitó zárójel bevitelekor a számológép elmenti a korábban bevitt operandusokat a belső regiszterekbe, és lehetővé teszi a bevitel folytatását. És csak akkor, ha a felhasználó megnyomja a „=” billentyűt, vagy alacsonyabb prioritású műveletet vagy záró zárójelet ír be, akkor a beírt kifejezés vagy annak egy részének eredménye számítódik ki.

Az algebrai logika lehetővé teszi, hogy matematikai képleteken számításokat végezzen, adatokat, műveleteket és zárójeleket írjon be a képletbe való beírásuk sorrendjében, anélkül, hogy a műveletek helyes sorrendjére gondolna. A kényelem érdekében a kompromisszum a számológép bonyolultsága, mivel további műveleti regiszterekre van szükség az olyan operandusok tárolására, amelyeken még nem végeztek műveleteket. Minden beágyazott zárójelpár és minden magas prioritású művelet az alacsony prioritású után két műveleti regisztert igényel: egy az operandus tárolására, egy pedig a függőben lévő műveletre. Tehát például a képlet kiszámításakor:

az elsőbbségi szabályok szerint egyik művelet sem hajtható végre az utolsó j paraméter megadása előtt ; mire a felhasználó beírja az első záró zárójelet, a számológépnek 10 operandust és 9 műveletet kell tárolnia a működési regiszterekben.

Mivel a regiszterek száma korlátozott, az algebrai logikai számológépeknél a transzformáció nélkül kiszámítható kifejezés bonyolultsága korlátozott. A legegyszerűbb mérnöki számológépek korlátja 3-5 függőben lévő szám (illetve ugyanannyi pár beágyazott zárójel és függőben lévő művelet a kiszámított képletben), a bonyolultabbak - legfeljebb egy tucat vagy több.

Az összeadás, kivonás, szorzás és osztás prioritása és asszociativitása megfelel a matematikában elfogadottaknak, de más bináris műveletek másként is végrehajthatók a különböző számológépekkel. Például a „ 2 ^ 3 ^ 4 = ” [10] lánc hatványozása különböző modellekben 2 3 4 vagy (2 3 ) 4 , a „ − 2 ^ 2 = ” pedig (−2) 2 és −( 2 2 ). A számítások helyességének biztosítása érdekében gondosan tanulmányozni kell egy adott számológép-modell dokumentációját, és félreérthető helyzetekben további zárójeleket kell használni. A számológépek egyes modelljei automatikusan további zárójeleket szúrnak be a beviteli mezőbe a műveletek prioritásainak megjelenítéséhez [11] .

Reverse Bracketless Logic

Ez a fajta logika a kifejezések úgynevezett fordított lengyel jelölésén (RPN, Reverse Polish Notation) alapul, amelyben először az operandusok értékeit írják sorba, majd utána a végrehajtott művelet előjelét. .

Az inverz zárójel nélküli logikával rendelkező számológépek architektúráját a legalább három méretű műveleti regiszterek halma (általában X, Y, Z jelöléssel) és egy adott parancs jelenléte jellemzi, amelyet a billentyűzeten " ↑ " -vel jelölnek ( továbbá "ENTER" , "B↑" , "E↑" ). A billentyűzetről beírt vagy a memóriaregiszterből lehívott érték az X regiszterbe kerül, és megjelenik a kijelzőn. A „↑” parancs eltolja a verem értékeit X → Y → Z → irányba (és tovább, ha több regiszter van a veremben), vagyis ez a művelet lehetővé teszi az egymást követő operandusok bemenetének elkülönítését. . Amikor a felhasználó megnyom egy műveleti billentyűt, ez a művelet a veremben lévő operandusokon történik (általában az Y és X regiszterben lévő értékeken), és az eredmény az X regiszterbe kerül. A többi érték a veremen a →Z→Y irányban visszatolódnak. Az alábbi táblázat bemutatja az "1 + 2 × 3" kifejezés kiértékelésének sorrendjét egy RPN-számítógépen, valamint a veremregiszterek tartalmát az egyes billentyűk lenyomása után (feltételezve, hogy a verem eredetileg teljesen nullázva volt).

Regisztráció T 0 0 0 0 0 0 0 0
Regisztráció Z 0 0 0 0 egy egy 0 0
Regisztráljon Y 0 0 egy egy 2 2 egy 0
X regisztráció (kijelző) 0 egy egy 2 2 3 6 7
gomb lenyomva "egy" "↑" "2" "↑" "3" "×" "+"
Művelet folyamatban bemenet váltás bemenet váltás bemenet "2×3" "1+6"

Előfordul, hogy az RPN-vel rendelkező számológépek egy további műveleti regiszterrel rendelkeznek, amelybe a művelet után az X regiszter korábbi tartalma kerül mentésre, szükség esetén ez az érték egy speciális paranccsal visszakereshető. Az RPN-ben nincs szükség zárójelekre, mert a műveletek a beírásuk sorrendjében kerülnek végrehajtásra.

Az RPN funkcionálisan hasonló a normál zárójeles infix jelöléshez, de ugyanazok a kifejezések kevesebb billentyűleütést igényelnek a kiértékeléshez. A gyakorlat azt mutatja, hogy az RPN használatának megtanulása meglehetősen egyszerű, de a fordított zárójeles logikával rendelkező számológép hatékony használatához előzetes képzésre és a készségek folyamatos karbantartására van szükség. Az általános mérnöki számológépek között ritka az RPN-ek használata; a külföldiek közül több HP modell is megnevezhető, a szovjet típusokból - az egyetlen "Electronics B3-19M" modell (jelenleg nem kapható). Az RPN népszerűbb a programozható számológépekben, többek között a használatával elért programméret-csökkenés miatt: egy kis programmemóriával rendelkező számológépnél a szó szerint egy-két utasítás mentése néha meghatározza, hogy egy rendkívül szükséges program elfér-e a memóriában, vagy csökkenteni kell, feláldozva a képességeket és a könnyű használhatóságot.

Funkcióértékelés

Az egyhelyes függvények (rögzített hatványok és gyökök, trigonometrikus, logaritmusok stb.) számítását a számítások logikájától függetlenül leggyakrabban a postfix séma szerint hajtják végre:

  1. A felhasználó kiértékel vagy beír egy argumentumot a billentyűzeten.
  2. A felhasználó megnyomja a kiszámítandó függvény gombjait.
  3. A számológép kiszámítja a lenyomott gombnak megfelelő függvényt, és megjeleníti a számítási eredményt a kijelzőn.

Például egy kifejezés kiszámításához a legtöbb számológépen meg kell nyomnia a billentyűket egymás után:

[5], [×], [4], [=], [lg].

A legbonyolultabb algebrai logikával rendelkező számológépek lehetővé teszik a függvényhívás természetes (algebrai) formában történő bevitelét: először a függvény előjelét kell beírni, utána zárójelben azt az értéket vagy kifejezést, amelyből ezt a függvényt ki kell számítani. Vagyis az előző példa kiszámításához egy ilyen számológépben billentyűleütésekre lesz szükség:

[lg], (, [5], [×], [4], ), [=].

Egyes modelleken a program automatikusan beírja a nyitó zárójelet a funkcióbillentyű lenyomásakor, a záró zárójeleket pedig automatikusan beszúrja az egyenlő billentyű lenyomásakor.

A leírt lehetőségek közül az első könnyebben megvalósítható és egyben gazdaságosabb, mivel magának a függvénynek a kiszámításához csak a funkciógombot kell megnyomnia. Az összetett képleteket használó számításokhoz azonban fejlett készségre vagy a képlet papírra történő beviteli eljárásának előzetes festésére van szükség. A második lehetőség áttekinthetőbb és egyszerűbb a felhasználó számára, mivel a teljes algebrai kifejezés teljesen természetes formában megadható, de ez csak akkor kényelmes, ha van egy kellően nagy alfanumerikus kijelző, amely megjeleníti a teljes beírandó képletet, vagy legalább egy jelentős részét. Ezenkívül gépeléskor általában több billentyűt kell lenyomnia.

Számológépek

A legyártott számológépeken kívül vannak számítógépes programok - számológépek is. Az ilyen programok speciális szoftvertermékek, amelyeket a számítások szűk körére terveztek, például:

Online számológépek

Elterjedt számítógépes alkalmazás  egy online számológép, amely az egérrel nyomható gombokkal számológépet rajzol a képernyőre (jellemzően a billentyűzet számgombjait is megnyomhatjuk ugyanilyen hatással). Egy ilyen program kényelmes azok számára, akik hagyományos számológéppel szoktak dolgozni. Számolóprogramok léteznek a legtöbb ismert operációs rendszerhez, és általában a rendszerhez mellékelt szabványos segédprogramok közé tartoznak, mint például a jól ismert Microsoft Windows számolóprogram a szabványos Windows-programok készletéből.

A számológépek számítógépen való megvalósításának másik módja a kifejezések parancssorba történő bevitele (például bc ). Az ilyen számológépeket kisbetűsnek is nevezik. Általában ez kényelmesebb, mivel összetett kifejezéseket írhat be, és szükség esetén újra hívhatja őket (módosítással vagy anélkül), valamint megtekintheti a számítások előzményeit.

Számológépek emulátorai (szimulátorai)

Egyes programok kifejezetten egy adott számológép modell emulálására (vagy szimulálására ) készültek, reprodukálják annak megjelenését és az összes funkciót (beleértve a benne rejlő hibákat is ). A számológép emulációja során a számológép funkciói teljesen másolódnak (a számológép firmware kódjait használjuk ), szimulációkor a funkciók csak megközelítőleg ismétlődnek. Az emulátor a számológép-szoftver-fejlesztő rendszer része lehet. Például a HP 50g számológépcsalád , amely az egyik legerősebb programozható számológép a piacon, rendelkezik egy ingyenesen elérhető fejlesztői környezettel, amely egy emulátort és egy Windows alatt futó hibakeresőt tartalmaz.

Vannak speciális oldalak, amelyek lehetővé teszik a számológépek egyes modelljei emulálását, például az ő munkájának tanulmányozására [13] [14] .

Számológépek gyártása és fogyasztása a 21. században

Producerek

A 21. század első évtizedének végén több tucat cég foglalkozott számológépek tömeggyártásával, összesen több száz, különféle célú modellel a választékban. A gyártók között körülbelül egy tucat világhírű márka található, és csak néhány cég, amely minden típusú számológépet gyárt. A számológépek teljes gyártásában a vezető a CASIO  – 2006-ban bejelentette a milliárdodik példány kiadását. Ugyanebben az évben a Sharp kiadta a 600 milliomodik számológépet. A globális értékesítési volumenben négy vállalat a vezető: CASIO , Hewlett Packard , Texas Instruments , Citizen . Egyes márkák érezhetően nagyobb helyi népszerűséggel rendelkeznek bizonyos országokban vagy régiókban. Tehát Oroszországban a márkák vitathatatlan vezetője a Citizen, de a "négy nagy" egyikének - a Texas Instruments - termékei rosszul vannak elosztva. A Citizen, a HP és a CASIO mellett a Canon , Sharp , STAFF, ASSISTANT, Kenko számológépeket is széles körben használják Oroszországban [4] .

Ha a Szovjetunióban a számológépek iránti keresletet saját gyártása elégítette ki (a KGST - országokban gyártott számológépeket is használták, főként intézményekben ), most Oroszországban szinte kizárólag importált számológépeket használnak [4] . A Szovjetunió összeomlása után a számológépek, valamint szinte az összes tömegesen gyártott összetett elektronika gyártása visszaszorult, mivel nem tudta ellenállni az importtermékek hullámával. A termelés egy része a volt szovjet köztársaságokban maradt (beleértve a szovjet számológépek egyik fő gyártóját, az ukrajnai székhelyű NPO Kristallt). Az elektronikus eszközöket és alkatrészeket gyártó vállalatok valójában nem gyártanak számológépeket. Például a zelenográdi „ Angstrem ” vállalat, amely azon kevés oroszországi számológép-elektronikai áramkör-gyártó egyike, exportra dolgozik [4] , és a szentpétervári „Svetlana” PJSC, amely a szovjet időkben számológépek széles választékát gyártotta. teljesen az ipari elektronika gyártására irányul [15] . A szovjet számológépek több modellje az 1990-es évek közepéig vagy még tovább is készült (például az Angstrem által gyártott MK-51 és MK-71 számológépek , amelyek utolsó példányai 1999-2000-ből származnak), de a mennyiség termelésük nagyon kicsi volt.

Emellett több száz féle olcsó noname számológépet gyártanak a világon. Többnyire minőségileg jóval gyengébbek a világmárkáknál, de a lényegesen alacsonyabb ár miatt sikeresen versenyeznek velük, elsősorban az alacsonyabb árszegmensekben. Oroszországban a noname modellek elterjedtek, ráadásul az orosz piacon a szakértők szerint az ismert márkák alatt árusított számológépek jelentős része hamisítvány [4] .

Piac mérete és szerkezete

2009-ben az eurázsiai számológépek piacát havi 4,5-6 millió euróra becsülték.

Korábban (az 1990-es évekig) világszerte a fő piaci részesedést (pénzben kifejezve 65-70%) az asztali könyvelés és az egyszerű aritmetikai zsebszámológépek adták. Az előbbieket aktívan használják a szokásos napi számításokhoz az irodai munkában, valamint a kereskedelemben, a pénztárgép kiegészítéseként , az utóbbit - a mindennapi háztartási számításokhoz.

Nyugaton a helyzet drámaian megváltozott az elmúlt évtizedekben. Ez azután történt, hogy a számológépeket „legalizálták” az oktatási folyamatban a nyugati iskolákban és egyetemeken , és a számológép kezelési módjai bekerültek az általános iskolai tantervbe; a számológépek használata az oktatási folyamatban ott nemcsak hogy nem tilos, de néha még kötelező is. Ennek eredményeként Nyugat-Európában a mérnöki és grafikus számológépek aránya jelentősen megnőtt, és 2009-ben mennyiségileg 33%-ot tett ki, pénzben kifejezve pedig 25%-kal haladta meg az asztali és egyszerű zsebszámológépek arányát.

Oroszországban, ahol a számológépek oktatási intézményekben való használata még mindig szigorúan korlátozott, a helyzet továbbra is ugyanaz, mint Európában: a piac 70%-át továbbra is az asztali számológépek, 10-12%-át a zsebszámológépek, a mérnöki részarányt. számológépek 5-13% között mozog. Oroszországban is sokkal kisebb a kereslet a nyomtatott számológépekre, mint Nyugaton. Az elemzők az objektív okok mellett bizonyos típusú számológépek iránti keresletbeli különbségeket a beszállítók marketingpolitikájával is összefüggésbe hozzák [4] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. A. M. Erofejev, V. G. Zsivov, Yu. I. Romanov. Elektronikus számítógép felépítésének alapjai és impulzustechnika elemei: [Előkészítéshez. valamint javító és műszaki szerelők továbbképzése. szerviz kiszámolja. technológia]. - M . : Statisztika, 1975. - 183 p.
  2. CT-555N | Polgár kalkulátor . Letöltve: 2017. október 21. Az eredetiből archiválva : 2017. október 22.
  3. A kivételek ritkák, de van például Casio fx-6200G  – nem programozható
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 A nyereség kiszámítása - a számológépek piacának áttekintése  // "Kantseliya": Journal. - 2009. - szeptember 12.
  5. Construction Master Pro | Számított iparágak . Letöltve: 2019. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 10.
  6. Casio 14-A . Letöltve: 2017. február 16. Az eredetiből archiválva : 2020. február 1..
  7. Casio (számológép) . www.firstversions.com. Hozzáférés dátuma: 2017. február 17. Az eredetiből archiválva : 2017. február 18.
  8. Szovjet Számológépek Múzeuma - VEGA  (2016.10.12. óta lefelé mutató [2213 nap]) Archivált 2010. szeptember 29. a Wayback Machine -nél
  9. Szovjet Számológépek Múzeuma – VEGA archiválva : 2010. szeptember 29. a Wayback Machine -nél
  10. A "^" szimbólum egy tetszőleges fokszámítási parancsot jelöl.
  11. Casio fx-50FH II és fx-3650P II számológép áttekintése  (japán) a YouTube -on 5:37- től
  12. Calculator.net: Ingyenes online számológépek… . Letöltve: 2022. július 2. Az eredetiből archiválva : 2022. július 1.
  13. Sinclair csodálatos, 1974-es számológépének visszafordítása – a HP-35 ROM-jának fele . Letöltve: 2019. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 16.
  14. Orosz számológép emulátor . pmk.arbinada.com . Letöltve: 2020. november 16. Az eredetiből archiválva : 2021. június 4.
  15. PJSC Svetlana . Letöltve: 2018. január 7. Az eredetiből archiválva : 2020. április 10.

Irodalom