Инженерия/Электронные калькуляторы: от настольного до карманного

Электронные калькуляторы: от настольного до карманного

Цитата

Начиная с 1960 года, настольные калькуляторы на электронных лампах были представлены для замены механических и электромеханических калькуляторов, которые широко использовались в бизнесе, технике и науке. Электронные калькуляторы были долговечнее, быстрее и бесшумнее. В середине 1960-х электронные лампы были заменены дискретными транзисторами, чтобы обеспечить большую функциональность и большую долговечность. К середине 1970-х годов небольшие карманные калькуляторы с батарейным питанием, реализованные на основе интегральных схем, заменили настольные калькуляторы и быстро заменили ранее незаменимые инженерные логарифмические линейки.

Введение

Начиная с 1960 года были разработаны электронные настольные калькуляторы, которые стали заменять широко используемые механические и электромеханические калькуляторы. К концу 1970-х годов небольшие карманные калькуляторы с батарейным питанием, реализованные на основе интегральных схем, в значительной степени заменили настольные электронные калькуляторы.

Механические калькуляторы

До 1960 года существовало три основных типа вычислительных устройств: механические арифмометры, калькуляторы (как механические, так и электромеханические) и логарифмические линейки. Счетные машины использовались бухгалтерами, банкирами и торговцами для сложения и вычитания (часто с записью расчетов на бумажной ленте). Успешными марками счетных машин были Burroughs, Comptometer и Victor. Калькуляторы представляли собой более крупные устройства (часто размером с пишущую машинку), которые могли складывать, вычитать, умножать и делить. Калькуляторы использовались инженерами и учеными, а также в деловом мире. Важными производителями калькуляторов были Friden, Marchant и Monroe. Логарифмические линейки представляли собой простые механические устройства, используемые инженерами для умножения, деления и выполнения других вычислений, основанных на логарифмах и тригонометрических соотношениях. Койфель и

Одним из самых значительных достижений 20 века стала замена механических и электромеханических устройств электронными устройствами. Этот технологический переход произошел с калькуляторами, а также во многих других областях, таких как телевидение, музыкальные проигрыватели и т. д. Самые ранние машины были механическими устройствами. Более поздние машины включали электродвигатель (отсюда и термин «электромеханический»), который уменьшал усилия, необходимые для работы машин. Особенно во время Второй мировой войны большие группы электромеханических вычислителей (управляемые группами людей, которых называют «компьютерами») использовались для многих целей, включая вычисление таблиц траекторий для баллистики и как часть Манхэттенского проекта. В механических машинах инерция колес, рычагов и валов сильно ограничивает скорость вычислений. Наоборот, схемы в электронных калькуляторах работают со скоростями, ограниченными только скоростью света. Также механические машины довольно шумные, тогда как электронные бесшумны. Еще одна важная проблема заключается в том, что механические устройства подвержены износу, что может привести к периодическим ошибкам. Такие периодически возникающие ошибки могут быть гораздо более разрушительными, чем полные сбои, потому что пользователь может получить неверный ответ, даже не осознавая, что произошла ошибка.

Электронные настольные калькуляторы

Рис. 1. Настольный калькулятор ANITA Mark VII (фото Фрэнка Эггебрехта, использовано с разрешения Найджела Тоута из Веб-музея винтажных калькуляторов)
Рисунок 2. Трубка Nixie (авторские права Georg-Johann Lay, используется с разрешения)

Первым электронным настольным калькулятором был ANITA (название является аббревиатурой от «Новое вдохновение для бухгалтерского учета») (рис. 1), разработанный и произведенный Sumlock Comptometer, Ltd. У этой британской компании была линейка механических калькуляторов, но ANITA Mk VII, представленный в 1960 году, радикально отличался от их предыдущих продуктов. ANITA использовала заполненные газом тиратронные лампы и селеновые выпрямители для логических схем для выполнения вычислений. В 12-разрядном дисплее использовалась трубка Никси (с металлическими цифрами в вакуумной трубке, заполненной неоном) для каждой цифры (рис. 2). Поскольку калькуляторы ANITA не имели движущихся частей, они были быстрыми, бесшумными и требовали минимального обслуживания. ANITA были калькуляторами с четырьмя функциями, которые могли складывать, вычитать, умножать и делить.

Рис. 3. Настольный калькулятор Friden EC-130 (используется с разрешения Музея старых калькуляторов, http://oldcalculatormuseum.com ).

Одним из первых транзисторных калькуляторов был Friden EC-130 (рис. 3), представленный в июне 1963 года. В нем использовались дискретные транзисторы и диоды для логики. В нем использовалась небольшая электронно-лучевая трубка для отображения 13-разрядных значений четырех регистров. Регистры показывали предыдущие записи и результат расчета. Поскольку было 4 регистра по 13 цифр, требовалась значительная память. В EC-130 для памяти использовалась ультразвуковая линия задержки из стальной проволоки. На одном конце провода немного скручивали для сохранения каждого бита. Скрутка распространялась по проводу с относительно малой скоростью звука и регистрировалась на дальнем конце. После обнаружения бит может быть использован или повторно введен в линию задержки. Как и ANITA, Friden EC-130 был калькулятором с четырьмя функциями. Несколькими годами позже,

Рисунок 4. Настольный калькулятор Wang LOCI (используется с разрешения Old Calculator Museum, http://oldcalculatormuseum.com ).

Другим транзисторным настольным калькулятором был Wang LOCI (LOgarithmic Calculating Instrument) (рис. 4), представленный в 1965 году. Используя метод комбинирования факторов для вычисления логарифмов и антилогарифмов, этот калькулятор предоставлял полезные для инженеров функции, такие как вычисление корней и силы. Блок дисплея был отделен от клавиатуры, и несколько клавиатур можно было объединить в один блок дисплея LOCI. Несмотря на то, что он был пионером концепции программируемого калькулятора, LOCI был инженерным калькулятором, который было слишком сложно использовать для деловых и коммерческих приложений. Например, LOCI дал ответ 3,999999999 для умножения 2 x 2. Хотя это не было проблемой для инженеров, привыкших к логарифмическим линейкам с точностью до трех цифр, это было неприемлемо для большинства нетехнических пользователей. В конце 1966 года Ван начал продавать калькулятор Model 300, который лучше подходил для общего использования. Опыт Ванга с моделью 300 привел к созданию линейки автономных текстовых процессоров, которые очень успешно использовались в бизнес-приложениях.

Рис. 5. Настольный калькулятор Hewlett Packard 9100A.

Hewlett Packard 9100A (рис. 5), представленный в 1968 году, был совершенным настольным инженерным калькулятором. Этот калькулятор был основан на прототипе, разработанном Томом Осборном, который работал в компании Marchant, которая была одним из пионеров механических и электромеханических калькуляторов. В производственной модели (реализованной Hewlett Packard) для выполнения вычислений использовались дискретные транзисторы. Как и в электронных калькуляторах Фридена, в нем использовалась небольшая электронно-лучевая трубка для отображения содержимого трех регистров. Регистры показывали операнды и результат каждого вычисления. В дополнение к основным четырем функциям 9100A обеспечивает полный набор инженерных функций, включая трансцендентные, логарифмические и тригонометрические функции. Для обеспечения инженерных функций имеется постоянная память объемом 32, 000 бит требовалось для констант, необходимых для алгоритмов CORDIC. Постоянная память была построена с индуктивной связью между линиями на двух сторонах печатной платы. И Wang LOCI, и HP-9100A использовали память с произвольным доступом (сокращенно ОЗУ), реализованную с магнитными сердечниками, для хранения данных и результатов вычислений. Оперативная память также может содержать последовательности инструкций, позволяющих программировать машины для выполнения повторяющихся вычислений. На самом деле их можно рассматривать как небольшие компьютеры с возможностями, аналогичными персональным компьютерам, появившимся десять лет спустя. HP-9100 мог хранить программы на магнитной карте размером с кредитную карту. И Wang LOCI, и HP-9100A использовали память с произвольным доступом (сокращенно ОЗУ), реализованную с магнитными сердечниками, для хранения данных и результатов вычислений. Оперативная память также может содержать последовательности инструкций, позволяющих программировать машины для выполнения повторяющихся вычислений. На самом деле их можно рассматривать как небольшие компьютеры с возможностями, аналогичными персональным компьютерам, появившимся десять лет спустя. HP-9100 мог хранить программы на магнитной карте размером с кредитную карту. И Wang LOCI, и HP-9100A использовали память с произвольным доступом (сокращенно ОЗУ), реализованную с магнитными сердечниками, для хранения данных и результатов вычислений. Оперативная память также может содержать последовательности инструкций, позволяющих программировать машины для выполнения повторяющихся вычислений. На самом деле их можно рассматривать как небольшие компьютеры с возможностями, аналогичными персональным компьютерам, появившимся десять лет спустя. HP-9100 мог хранить программы на магнитной карте размером с кредитную карту. На самом деле их можно рассматривать как небольшие компьютеры с возможностями, аналогичными персональным компьютерам, появившимся десять лет спустя. HP-9100 мог хранить программы на магнитной карте размером с кредитную карту. На самом деле их можно рассматривать как небольшие компьютеры с возможностями, аналогичными персональным компьютерам, появившимся десять лет спустя. HP-9100 мог хранить программы на магнитной карте размером с кредитную карту.

Карманные калькуляторы

Рис. 6. Карманный калькулятор Datamath 2500 Texas Instruments (используется с разрешения Найджела Тоута из веб-музея Vintage Calculators).

Начиная с середины 1960-х годов, компания Texas Instruments начала разработку «Cal-Tech», прототипа портативного четырехфункционального электронного калькулятора с бумажной лентой для отображения результатов. Карманный калькулятор Canon Pocketronic с батарейным питанием, представленный в 1970 году, был основан на «Cal-Tech». В 1972 году компания Texas Instruments начала производство и продажу карманных калькуляторов на батарейках под своим собственным именем. Первым устройством, проданным под маркой Texas Instruments, был калькулятор Datamath TI-2500 (рис. 6), представленный в июне 1972 года. много силы. В конечном итоге они были вытеснены жидкокристаллическими дисплеями (ЖК-дисплеями), которые потребляют очень мало энергии. Через пять лет после введения Datamath, TI представила не менее 70 различных моделей с широким набором возможностей. Поскольку объем продаж карманных электронных калькуляторов рос экспоненциально, цены упали: к 1976 году научный карманный калькулятор TI-30 продавался менее чем за 24,95 доллара. В то время настольные калькуляторы с четырьмя функциями почти устарели, за исключением приложений, требующих записи вычислений.

Рисунок 7. Карманный калькулятор Hewlett Packard HP-35.

В 1972 году Hewlett Packard представила HP-35 (рис. 7), карманный калькулятор, который выполнял большинство функций Hewlett Packard 9100A и стоил примерно в 10 раз дешевле. Это действительно привлекло внимание инженеров и ученых. Первоначально он назывался просто «Калькулятор», но при запуске в производство он был назван HP-35, потому что у него 35 клавиш. На красном светодиодном дисплее отображалось только одно 10-значное число (либо самая последняя запись, либо результат вычисления). Калькулятор поддерживал стек из четырех внутренних регистров данных, что сводило к минимуму необходимость ввода операндов. В отличие от настольных калькуляторов, в которых для памяти данных использовались магнитные сердечники, в HP-35 использовался небольшой последовательный сдвиговый регистр, реализованный на отдельной интегральной схеме. Доступ к содержимому регистра данных можно получить с помощью инструкций по управлению стеком. Поскольку он работал от батареи и был достаточно мал, чтобы поместиться в кармане, HP-35 был особенно полезен для работающих инженеров. Несколько лет спустя Hewlett Packard представила HP-65, программируемый карманный калькулятор, в котором для хранения программ использовались небольшие магнитные полосы.

Хотя первоначально HP-35 был довольно дорогим (HP-35 стоил 395 долларов, когда он был представлен в 1972 году), цены на инженерные карманные калькуляторы быстро упали из-за конкуренции. В результате карманные калькуляторы вызвали кардинальные изменения в инженерном сообществе, поскольку инженеры отказались от своих любимых логарифмических линеек в пользу большей точности электронных вычислений.

Первый электронный калькулятор (ANITA) имел память только для результата вычисления. У Friden EC-130 с его ультразвуковой памятью на линии задержки было достаточно памяти для хранения предыдущих операндов и результата. И Wang LOCI, и Hewlett Packard 9100 имели большую память, которая могла хранить операнды, а также значительную последовательность операций. В некотором смысле они были похожи на примитивные персональные компьютеры. Ранние карманные калькуляторы имели очень ограниченную память: Datamath (и большинство ранних карманных калькуляторов) были похожи на ANITA, в то время как HP-35 имел 4 регистра (каждый из которых содержал один операнд или результат), как Friden EC-130, хотя технология памяти была совсем другой.

Аналогичные изменения произошли и с технологиями отображения: сначала были механические дисплеи, их вытеснили трубки Nixie и дисплеи с электронно-лучевыми трубками. Затем они были вытеснены светодиодными дисплеями, которые, в свою очередь, были вытеснены жидкокристаллическими дисплеями.

Между 1960 и началом 1970-х годов большие электронные калькуляторы (на основе электронных ламп) вытеснили электромеханические калькуляторы, а затем сами были вытеснены калькуляторами на основе транзисторов, которые в конечном итоге были вытеснены небольшими карманными электронными калькуляторами с батарейным питанием, основанными на интегральных схемах. Технологическая трансформация калькуляторов из механических в электромеханические, в электронные лампы, в дискретные транзисторы и, наконец, в интегральные схемы типична для перехода многих продуктов в 20-м веке. Цена первых электронных настольных калькуляторов была в два-пять раз выше, чем у электромеханических калькуляторов, но вскоре карманные калькуляторы стали стоить на несколько порядков меньше. Это, вместе с их небольшими размерами и портативностью,

Благодарности

Автор благодарит членов редакционной коллегии STARS и других за внимательное рассмотрение и конструктивную критику, а также особую благодарность Фредерику Небекеру, Эмерсону Пью и Джеймсу Кортаде за полезные комментарии и предложения.

График

  • 1960, настольный калькулятор ANITA - первый электронный настольный калькулятор.
  • 1963 г., настольный калькулятор Friden EC-130 - первый настольный калькулятор на транзисторах.
  • 1965, представлен настольный калькулятор Wang LOCI.
  • 1968 г., представлен настольный инженерный калькулятор HP 9100A.
  • 1972 г., представлен HP-35, первый карманный инженерный калькулятор.
  • 1976 г., представлен научный карманный калькулятор TI-30.

Библиография

Ссылки исторического значения

Эрнст Мартин. 1992. Счетные машины (Die Rechenmaschinen): их история и развитие. Переведено и отредактировано П. А. Кидвеллом и М. Р. Уильямсом. Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1992.

Джек Волдер. 1959. "Техника тригонометрических вычислений CORDIC". IRE Transactions on Electronic Computers, vol. EC-8, 1959, стр. 330-334.

Джек С. Килби, Джерри Д. Мерриман и Джеймс Х. Ван Тассел. 1974. «Миниатюрный электронный калькулятор». Патент США 3 819 921, 25 июня 1974 г.

Ссылки для дальнейшего чтения

Граф Шварцландер. 2002. «Счетные машины». в Ацуши Акера и Фредерике Небекере, ред., От 0 до 1: авторитетная история современных вычислений. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 2002, стр. 51–62.

Брюс Фламм. 1998. «Ранний электронный калькулятор Friden EC-130». IEEE Annals of the History of Computing, vol. 20, нет. 3, 1998, стр. 72-73.

Ван. 1986. Уроки, автобиография. Рединг, Массачусетс: Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1986, стр. 125-130.

Чак Хаус. 1988. «Hewlett-Packard и персональные вычислительные системы». в Адель Голдберг, изд., История персональных рабочих станций. Нью-Йорк: ACM Press, 1988, стр. 403–406.

Гай Болл и Брюс Фламм. 1997. Полное руководство коллекционера по карманным калькуляторам. Тастин, Калифорния: Wilson/Barnett Publishing, 1997, стр. 10–15.

об авторе

Эрл Э. Шварцландер-младший имеет степень BSEE Университета Пердью, степень MSEE Университета Колорадо и докторскую степень. по электротехнике Университета Южной Калифорнии. На своей нынешней должности профессора электротехники и вычислительной техники в Техасском университете в Остине он и его студенты проводят исследования в области компьютерной инженерии с упором на проектирование процессоров для конкретных приложений, включая высокоскоростную компьютерную арифметику, архитектуру процессоров и новые технологии. Он был главным редактором IEEE Transactions on Computers с 1990 по 1994 год и был главным редактором-основателем журнала обработки сигналов СБИС.

Ниже Вы можете высказаться по теме или оставить свои вопросы - узнайте больше информации!
Игромания, Лудомания - Зависимость от азартных игр

Игромания, Лудомания - Зависимость от азартных игр
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю

Коди знал, что его дядя любил играть в азартные игры. Иногда он ходил на скачки рядом с их домом после работы или в кази...
Фомин Анатолий
Против аккаунта
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
60+ ВАЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ДЛЯ РЕЗЮМЕ (С ПРИМЕРАМИ)

60+ ВАЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ДЛЯ РЕЗЮМЕ (С ПРИМЕРАМИ)
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю

Первое, что вы поймете, если будете искать работу, это то, что современный рынок труда уже не тот, что раньше.Внезапно м...
Самоучка
Против аккаунта
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Что происходит с вашими данными, когда вы умираете?

Что происходит с вашими данными, когда вы умираете?
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю

Хорошая новость: ваши данные принадлежат вам. Плохие новости? Это верно только пока вы живы.Что не дает мне сп...
Самоучка
Против аккаунта
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
После смерти вы можете воскреснуть в виде чат-бота. Это проблема))

После смерти вы можете воскреснуть в виде чат-бота. Это проблема))
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Против мнения
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю

Эксперты по этике говорят, что футуристическая технология может открыть «целую банку червей».Никто не знает, куда мы поп...
Самоучка
Против аккаунта
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
person Опубликовал(а): Электроshok
Против аккаунта
Не нравится
Нейтрально
Нравится
Поддерживаю
Оцените статью:
person group filter_1
Ширина охвата темы
0
0
0
Глубина
0
0
0
Оценка автору
0
0
0

Чтобы увидеть комментарии, или написать свой, авторизуйтесь.

ВНИМАНИЕ: факты и мнения, высказанные в этой статье, являются личным мнением автора. BeText.ru не несет никакой ответственности за точность, полноту, пригодность или достоверность любой информации в этой статье.