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Este artículo trata sobre el dispositivo electrónico. Para conocer los precursores mecánicos de la calculadora moderna, consulte calculadora mecánica . Para otros usos, consulte Calculadora (desambiguación) .

Una calculadora de bolsillo electrónica con una pantalla de cristal líquido (LCD) de siete segmentos que puede realizar operaciones aritméticas
Una calculadora científica moderna con una pantalla LCD de matriz de puntos

Una calculadora electrónica es típicamente un dispositivo electrónico portátil que se utiliza para realizar cálculos , que van desde la aritmética básica hasta las matemáticas complejas .

La primera calculadora electrónica de estado sólido se creó a principios de la década de 1960. Dispositivos de bolsillo están disponibles desde la década de 1970, especialmente después de que el Intel 4004 , el primer microprocesador , fue desarrollado por Intel para la compañía japonesa de calculadoras Busicom . Más tarde se utilizaron comúnmente dentro de la industria del petróleo (petróleo y gas).

Las calculadoras electrónicas modernas varían desde modelos baratos, de regalo, del tamaño de una tarjeta de crédito , hasta robustos modelos de escritorio con impresoras integradas. Se hicieron populares a mediados de la década de 1970 cuando la incorporación de circuitos integrados redujo su tamaño y costo. A fines de esa década, los precios habían caído hasta el punto en que una calculadora básica era asequible para la mayoría y se volvieron comunes en las escuelas.

Los sistemas operativos informáticos desde los primeros tiempos de Unix han incluido programas de calculadora interactiva como dc y hoc , y las funciones de calculadora están incluidas en casi todos los dispositivos de tipo asistente digital personal (PDA), con la excepción de unos pocos dispositivos dedicados de libreta de direcciones y diccionario.

Además de las calculadoras de uso general, existen aquellas diseñadas para mercados específicos. Por ejemplo, existen calculadoras científicas que incluyen cálculos trigonométricos y estadísticos . Algunas calculadoras incluso tienen la capacidad de hacer álgebra computacional . Las calculadoras gráficas se pueden utilizar para graficar funciones definidas en la línea real o en el espacio euclidiano de mayor dimensión . A partir de 2016 , las calculadoras básicas cuestan poco, pero los modelos científicos y gráficos tienden a costar más.

En 1986, las calculadoras todavía representaban aproximadamente el 41% de la capacidad de hardware de uso general del mundo para calcular información. Para 2007, esto había disminuido a menos del 0,05%. [1]

Diseño

Visualizaciones de calculadora científica de fracciones y equivalentes decimales

Aporte

Las calculadoras electrónicas contienen un teclado con botones para dígitos y operaciones aritméticas ; algunos incluso contienen botones "00" y "000" para facilitar el ingreso de números más grandes o más pequeños . La mayoría de las calculadoras básicas asignan solo un dígito u operación en cada botón; sin embargo, en calculadoras más específicas, un botón puede realizar un trabajo multifunción con combinaciones de teclas .

Salida de pantalla

Las calculadoras suelen tener pantallas de cristal líquido (LCD) como salida en lugar de pantallas históricas de diodos emisores de luz (LED) y pantallas fluorescentes de vacío (VFD); los detalles se proporcionan en la sección Mejoras técnicas .

Las figuras de gran tamaño se utilizan a menudo para mejorar la legibilidad; mientras se usa un separador decimal (generalmente un punto en lugar de una coma ) en lugar de o además de las fracciones vulgares . También se pueden mostrar en la pantalla varios símbolos para los comandos de función . Las fracciones tales como 1 / 3 se muestran como decimales aproximaciones , por ejemplo redondeado a 0,33333333 . Además, algunas fracciones (por ejemplo, 1 / 7 , que es ,14285714285714 ; a 14 cifras significativas) puede ser difícil de reconocer en forma decimal ; como resultado, muchas calculadoras científicas pueden trabajar con fracciones vulgares o números mixtos .

Memoria

Las calculadoras también tienen la capacidad de almacenar números en la memoria de la computadora . Las calculadoras básicas generalmente almacenan solo un número a la vez; los tipos más específicos pueden almacenar muchos números representados en variables . Las variables también se pueden utilizar para construir fórmulas . Algunos modelos tienen la capacidad de ampliar la capacidad de memoria para almacenar más números; la dirección de memoria extendida se denomina índice de matriz .

Fuente de alimentación

Las fuentes de energía de las calculadoras son: baterías , células solares o electricidad de la red (para modelos antiguos), que se encienden con un interruptor o botón. Algunos modelos incluso no tienen botón de apagado, pero brindan alguna forma de posponer (por ejemplo, no dejar la operación por un momento, cubrir la exposición de la celda solar o cerrar la tapa ). Las calculadoras de manivela también eran comunes en la era de las computadoras.

Disposición de las teclas

Las siguientes teclas son comunes a la mayoría de las calculadoras de bolsillo. Si bien la disposición de los dígitos es estándar, las posiciones de otras teclas varían de un modelo a otro; la ilustración es un ejemplo.

Diseño habitual de calculadora de bolsillo básica
MCSRESM−M +
C±%√
789÷
456×
123-
0.=+
Botones de la calculadora y sus significados
MC o CMM emory C Lear
MR, RM o MRCM emory R eCall
M−M emory resta
M +M emory adición
C o ACA ll C Lear
CEC Lear (último) E ntry; a veces llamado CE / C: una primera pulsación borra la última entrada (CE), una segunda pulsación borra todo (C)
± o CHSAlternar número positivo / negativo también conocido como CH ange S ign
%Por ciento
÷División
×Multiplicación
-Sustracción
+Adición
.Punto decimal
√Raíz cuadrada
=Resultado

Funcionamiento interno

En general, una calculadora electrónica básica consta de los siguientes componentes: [2]

  • Fuente de energía ( red eléctrica , batería y / o celda solar )
  • Teclado (dispositivo de entrada): consta de teclas que se utilizan para introducir números y comandos de función ( suma , multiplicación , raíz cuadrada , etc.)
  • Panel de visualización (dispositivo de salida): muestra números de entrada, comandos y resultados. Las pantallas de cristal líquido (LCD), las pantallas fluorescentes al vacío (VFD) y las pantallas de diodos emisores de luz (LED) utilizan siete segmentos para representar cada dígito en una calculadora básica. Las calculadoras avanzadas pueden utilizar pantallas de matriz de puntos .
    • Una calculadora de impresión, además de un panel de visualización, tiene una unidad de impresión que imprime los resultados en tinta en un rollo de papel, utilizando un mecanismo de impresión.
  • Chip de procesador ( microprocesador o unidad central de procesamiento ).
Contenido del chip del procesador
UnidadFunción
Unidad de escaneo ( sondeo )Cuando una calculadora está encendida, escanea el teclado esperando captar una señal eléctrica cuando se presiona una tecla.
Unidad codificadoraConvierte los números y funciones en código binario .
Registro X y registro YSon almacenes de números donde los números se almacenan temporalmente mientras se realizan cálculos. Todos los números van primero al registro X; el número en el registro X se muestra en la pantalla.
Registro de banderaLa función para el cálculo se almacena aquí hasta que la calculadora la necesite.
Memoria permanente ( ROM )Las instrucciones para las funciones integradas ( operaciones aritméticas , raíces cuadradas , porcentajes , trigonometría , etc.) se almacenan aquí en forma binaria . Estas instrucciones son programas que se almacenan de forma permanente y no se pueden borrar.
Memoria de usuario ( RAM )La tienda donde el usuario puede almacenar los números. El contenido de la memoria del usuario puede ser cambiado o borrado por el usuario.
Unidad aritmética lógica (ALU)La ALU ejecuta todas las instrucciones aritméticas y lógicas y proporciona los resultados en forma codificada en binario .
Unidad decodificadora binariaConvierte código binario en números decimales que se pueden mostrar en la unidad de visualización.

La frecuencia de reloj de un chip de procesador se refiere a la frecuencia a la que se ejecuta la unidad central de procesamiento (CPU). Se utiliza como indicador de la velocidad del procesador y se mide en ciclos de reloj por segundo o la unidad SI en hercios (Hz) . Para las calculadoras básicas, la velocidad puede variar desde unos pocos cientos de hercios hasta el rango de kilohercios .

Una máquina calculadora de oficina con una impresora de papel.

Ejemplo

Una explicación básica de cómo se realizan los cálculos en una calculadora simple de cuatro funciones:

Para realizar el cálculo de 25 + 9 , uno teclas prensas en la siguiente secuencia en la mayoría de las calculadoras: 2 5 + 9 =.

  • Cuando 2 5se ingresa, es recogido por la unidad de escaneo; el número 25 se codifica y se envía al registro X;
  • A continuación, cuando +se presiona la tecla, la instrucción de " suma " también se codifica y se envía al indicador o al registro de estado ;
  • El segundo número 9se codifica y se envía al registro X. Esto "empuja" (desplaza) el primer número al registro Y;
  • Cuando =se presiona la tecla, un "mensaje" (señal) de la bandera o registro de estado le dice a la memoria permanente o no volátil que la operación a realizar es " suma ";
  • Los números de los registros X e Y se cargan luego en la ALU y el cálculo se realiza siguiendo las instrucciones de la memoria permanente o no volátil;
  • La respuesta, 34 se envía (cambia) de nuevo al registro X. A partir de ahí, la unidad decodificadora binaria lo convierte en un número decimal (normalmente decimal codificado en binario ) y luego se muestra en el panel de visualización.

Por lo general, otras funciones se realizan mediante sumas o restas repetidas.

Representación numérica

Artículo principal: decimal codificado en binario

La mayoría de las calculadoras de bolsillo hacen todos sus cálculos en BCD en lugar de una representación de punto flotante . BCD es común en sistemas electrónicos donde se debe mostrar un valor numérico, especialmente en sistemas que consisten únicamente en lógica digital y no contienen un microprocesador. Al emplear BCD, la manipulación de datos numéricos para la visualización se puede simplificar en gran medida al tratar cada dígito como un subcircuito único separado. Esto se asemeja mucho más a la realidad física del hardware de pantalla: un diseñador puede optar por utilizar una serie de pantallas de siete segmentos idénticas e independientes.para construir un circuito de medición, por ejemplo. Si la cantidad numérica se almacenara y manipulara como binario puro, la interconexión con dicha pantalla requeriría un circuito complejo. Por lo tanto, en los casos en los que los cálculos son relativamente simples, trabajar con BCD puede conducir a un sistema general más simple que la conversión ay desde binario.

El mismo argumento se aplica cuando el hardware de este tipo utiliza un microcontrolador integrado u otro procesador pequeño. A menudo, se obtiene un código más pequeño cuando se representan números internamente en formato BCD, ya que una conversión desde o hacia una representación binaria puede ser costosa en procesadores tan limitados. Para estas aplicaciones, algunos procesadores pequeños cuentan con modos aritméticos BCD, que ayudan al escribir rutinas que manipulan cantidades BCD. [3] [4]

Cuando las calculadoras tienen funciones agregadas (como raíz cuadrada o funciones trigonométricas ), se requieren algoritmos de software para producir resultados de alta precisión. A veces, se necesita un esfuerzo de diseño significativo para ajustar todas las funciones deseadas en el espacio de memoria limitado disponible en el chip de la calculadora , con un tiempo de cálculo aceptable. [5]

Calculadoras comparadas con computadoras

La diferencia fundamental entre una calculadora y una computadora es que una computadora se puede programar de una manera que permite que el programa tome diferentes ramas de acuerdo con resultados intermedios , mientras que las calculadoras están prediseñadas con funciones específicas (como suma , multiplicación y logaritmos ). incorporado. La distinción no es clara: algunos dispositivos clasificados como calculadoras programables tienen funciones de programación , a veces con soporte para lenguajes de programación (como RPL o TI-BASIC ).

Por ejemplo, en lugar de un multiplicador de hardware, una calculadora podría implementar en coma flotante de matemáticas con el código en la memoria de sólo lectura (ROM), y calcular las funciones trigonométricas con el CORDIC algoritmo CORDIC porque no requiere mucho multiplicación. Los diseños lógicos en serie de bits son más comunes en las calculadoras, mientras que los diseños en paralelo de bits dominan las computadoras de uso general, porque un diseño en serie de bits minimiza la complejidad del chip , pero requiere muchos más ciclos de reloj . Esta distinción se difumina con las calculadoras de alta gama, que utilizan chips de procesador asociados con el diseño de sistemas integrados y de computadora, más aún el Z80 ,Arquitecturas MC68000 y ARM , y algunos diseños personalizados especializados para el mercado de calculadoras.

Historia

Precursores de la calculadora electrónica

Artículo principal: calculadora mecánica
Ver también: Computadora humana

Las primeras herramientas conocidas que se utilizaron para ayudar en los cálculos aritméticos fueron: huesos (utilizados para contar elementos), guijarros y tablas de contar , y el ábaco , que se sabe que habían utilizado los sumerios y los egipcios antes del 2000 a. C. [6] A excepción del mecanismo de Antikythera (un dispositivo astronómico "fuera del tiempo" ), el desarrollo de herramientas informáticas llegó a principios del siglo XVII: la brújula geométrica-militar (de Galileo ), los logaritmos y los huesos de Napier (de Napier ) y la regla de cálculo (por Edmund Gunter).

Calculadoras mecánicas del siglo XVII.

En 1642, el Renacimiento vio la invención de la calculadora mecánica (por Wilhelm Schickard [7] y varias décadas más tarde Blaise Pascal [8] ), un dispositivo que en ocasiones fue sobre promocionado como capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas con mínima intervención humana. [9] Calculadora de PascalPodía sumar y restar dos números directamente y así, si el tedio podía ser soportado, multiplicar y dividir por repetición. La máquina de Schickard, construida varias décadas antes, utilizaba un inteligente conjunto de tablas de multiplicar mecanizadas para facilitar el proceso de multiplicación y división con la máquina sumadora como medio para completar esta operación. (Debido a que eran inventos diferentes con objetivos diferentes, probablemente no tiene sentido el debate sobre si Pascal o Schickard deben ser acreditados como el "inventor" de la máquina de sumar (o máquina de calcular). [10] ) Schickard y Pascal fueron seguidos por Gottfried Leibniz, quien Pasó cuarenta años diseñando una calculadora mecánica de cuatro operaciones, el calculador escalonado , inventando en el proceso su rueda de Leibniz., pero que no pudo diseñar una máquina completamente operativa. [11] También hubo cinco intentos fallidos de diseñar un reloj calculador en el siglo XVII. [12]

La máquina calculadora mecánica Grant, 1877

El siglo XVIII vio la llegada de algunas mejoras notables, primero por Poleni con el primer reloj calculador completamente funcional y una máquina de cuatro operaciones, pero estas máquinas casi siempre fueron únicas . Luigi Torchi inventó la primera máquina de multiplicación directa en 1834: esta fue también la segunda máquina accionada por llave en el mundo, después de la de James White (1822). [13] No fue hasta el siglo XIX y la Revolución Industrial.que comenzaron a ocurrir desarrollos reales. Aunque existían máquinas capaces de realizar las cuatro funciones aritméticas antes del siglo XIX, el refinamiento de los procesos de fabricación y fabricación durante la víspera de la revolución industrial hizo posible la producción a gran escala de unidades más compactas y modernas. El aritmómetro , inventado en 1820 como una calculadora mecánica de cuatro operaciones, fue lanzado a producción en 1851 como una máquina sumadora y se convirtió en la primera unidad comercialmente exitosa; cuarenta años más tarde, en 1890, se habían vendido unos 2.500 aritmómetros [14] más algunos cientos más de dos fabricantes de clones de aritmómetro (Burkhardt, Alemania, 1878 y Layton, Reino Unido, 1883) y Felt y Tarrant, el único otro competidor en producción comercial, había vendido 100comptómetros . [15]

Imagen de patente de la calculadora basada en gráficos Clarke, 1921

No fue hasta 1902 que se desarrolló la conocida interfaz de usuario de botón pulsador, con la introducción de la máquina sumadora Dalton, desarrollada por James L. Dalton en los Estados Unidos .

En 1921, Edith Clarke inventó la "calculadora Clarke", una calculadora simple basada en gráficos para resolver ecuaciones de línea que involucran funciones hiperbólicas. Esto permitió a los ingenieros eléctricos simplificar los cálculos de inductancia y capacitancia en las líneas de transmisión de energía . [dieciséis]

La calculadora Curta se desarrolló en 1948 y, aunque costosa, se hizo popular por su portabilidad. Este dispositivo de mano puramente mecánico podría hacer sumas, restas, multiplicaciones y divisiones. A principios de la década de 1970, las calculadoras de bolsillo electrónicas terminaron la fabricación de calculadoras mecánicas, aunque la Curta sigue siendo un artículo de colección popular.

Desarrollo de calculadoras electrónicas

Las primeras computadoras mainframe , que utilizaron en primer lugar tubos de vacío y luego transistores en los circuitos lógicos, aparecieron en las décadas de 1940 y 1950. Esta tecnología iba a proporcionar un trampolín para el desarrollo de calculadoras electrónicas.

La Casio Computer Company, en Japón , lanzó la calculadora Modelo 14-A en 1957, que fue la primera calculadora completamente eléctrica (relativamente) compacta del mundo. No utilizaba lógica electrónica, sino que se basaba en tecnología de relés y estaba integrado en un escritorio.

Pantalla de diodos emisores de luz (LED) de calculadora temprana de la década de 1970 ( URSS )

En octubre de 1961, el mundo es la primera de escritorio totalmente electrónica calculadora, los británicos Campana sacador / Sumlock Comptometer ANITA ( A N ew I nspiration T o A aritmética / A CONTABILIDAD) fue anunciado. [17] [18] Esta máquina utiliza tubos de vacío , tubos de cátodo frío y Dekatrons en sus circuitos, con 12 "Nixie" de cátodo fríoTubos para su exhibición. Se exhibieron dos modelos, el Mk VII para Europa continental y el Mk VIII para Gran Bretaña y el resto del mundo, ambos para entrega a principios de 1962. El Mk VII era un diseño ligeramente anterior con un modo de multiplicación más complicado, y pronto fue cayó a favor del Mark VIII más simple. La ANITA tenía un teclado completo, similar a los comptómetros mecánicos de la época, una característica que era exclusiva de ella y de la Sharp CS-10A posterior entre las calculadoras electrónicas. El ANITA pesaba aproximadamente 33 libras (15 kg) debido a su gran sistema de tubos. [19]Bell Punch había estado produciendo calculadoras mecánicas accionadas por teclas del tipo comptómetro con los nombres "Plus" y "Sumlock", y se había dado cuenta a mediados de la década de 1950 de que el futuro de las calculadoras estaba en la electrónica. Emplearon al joven graduado Norbert Kitz, que había trabajado en el proyecto informático británico Pilot ACE , para que dirigiera el desarrollo. La ANITA se vendió bien ya que era la única calculadora de escritorio electrónica disponible, y era silenciosa y rápida.

La tecnología de tubo de ANITA fue reemplazada en junio de 1963 por el Friden EC-130 fabricado en EE. UU. , Que tenía un diseño de transistores, una pila de cuatro números de 13 dígitos mostrados en un tubo de rayos catódicos de 5 pulgadas (13 cm) ( CRT), e introdujo la notación polaca inversa (RPN) en el mercado de las calculadoras por un precio de $ 2200, que era aproximadamente tres veces el costo de una calculadora electromecánica de la época. Al igual que Bell Punch, Friden era un fabricante de calculadoras mecánicas que había decidido que el futuro estaba en la electrónica. En 1964 se introdujeron más calculadoras electrónicas de transistores: Sharp presentó el CS-10A , que pesaba 25 kilogramos (55 libras) y costaba 500.000 yenes ($ 4586,75), yIndustria Macchine Elettroniche de Italia introdujo el IME 84, al que se podían conectar varios teclados y unidades de visualización adicionales para que varias personas pudieran usarlo (pero aparentemente no al mismo tiempo).

El ELKA 22 búlgaro de 1967

Siguieron una serie de modelos de calculadoras electrónicas de estos y otros fabricantes, incluidos Canon , Mathatronics , Olivetti , SCM (Smith-Corona-Marchant), Sony , Toshiba y Wang . Las primeras calculadoras usaban cientos de transistores de germanio , que eran más baratos que los transistores de silicio , en múltiples placas de circuito. Los tipos de pantalla utilizados fueron CRT , tubos Nixie de cátodo frío y lámparas de filamento . La tecnología de memoria generalmente se basaba en la memoria de línea de retardo o la memoria de núcleo magnético, aunque el Toshiba "Toscal" BC-1411 parece haber utilizado una forma temprana de RAM dinámica construida a partir de componentes discretos. Ya existía el deseo de máquinas más pequeñas y que consumieran menos energía.

El ELKA 6521 de Bulgaria , [20] [21] introducido en 1965, fue desarrollado por el Instituto Central de Tecnologías de Cálculo y construido en la fábrica de Elektronika en Sofía . El nombre deriva de EL ektronen KA lkulator y pesaba alrededor de 8 kg (18 lb). Es la primera calculadora del mundo que incluye la función de raíz cuadrada . Más tarde, ese mismo año, se lanzaron el ELKA 22 (con una pantalla luminiscente) [20] [22] [23] y el ELKA 25, con una impresora incorporada. Se desarrollaron varios otros modelos hasta el primer modelo de bolsillo, el ELKA 101, fue lanzado en 1974. La escritura estaba en escritura romana y se exportó a los países occidentales. [20] [24] [25]

Calculadoras programables

Artículo principal: calculadora programable
The Italian Programma 101 , una de las primeras calculadoras programables comerciales producidas por Olivetti en 1964

Las primeras calculadoras programables de escritorio se produjeron a mediados de la década de 1960. Incluían Mathatronics Mathatron (1964) y Olivetti Programma 101 (finales de 1965) que eran calculadoras electrónicas de estado sólido, de escritorio, de impresión, de coma flotante, de entrada algebraica, programables y de programa almacenado. [26] [27] Ambos pueden ser programados por el usuario final e imprimir sus resultados. El Programma 101 tuvo una distribución mucho más amplia y tenía la característica adicional de almacenamiento fuera de línea de programas a través de tarjetas magnéticas. [27]

Otra calculadora de escritorio programable temprana (y quizás la primera japonesa) fue la Casio (AL-1000) producida en 1967. Presentaba una pantalla de tubos nixie y tenía electrónica de transistores y memoria de núcleo de ferrita. [28]

La calculadora programable Monroe Epic salió al mercado en 1967. Una gran unidad de escritorio de impresión, con una torre lógica adjunta al piso, podía programarse para realizar muchas funciones similares a las de una computadora. Sin embargo, la única instrucción de bifurcación fue una bifurcación incondicional implícita (GOTO) al final de la pila de operaciones, que devuelve el programa a su instrucción inicial. Por lo tanto, no fue posible incluir ninguna lógica de rama condicional (SI-ENTONCES-ELSE). Durante esta era, la ausencia de la rama condicional se usó a veces para distinguir una calculadora programable de una computadora.

La primera calculadora de escritorio programable soviética ISKRA 123 , impulsada por la red eléctrica, se lanzó a principios de la década de 1970.

1970 a mediados de 1980

Las calculadoras electrónicas de mediados de la década de 1960 eran máquinas de escritorio grandes y pesadas debido al uso de cientos de transistores en varias placas de circuitos con un gran consumo de energía que requerían una fuente de alimentación de CA. Se hicieron grandes esfuerzos para poner la lógica necesaria para una calculadora en cada vez menos circuitos integrados (chips) y la electrónica de la calculadora fue uno de los pilares del desarrollo de semiconductores . Los fabricantes de semiconductores de EE. UU. Lideraron el mundo en el desarrollo de semiconductores de integración a gran escala (LSI), incorporando cada vez más funciones a circuitos integrados individuales. Esto condujo a alianzas entre los fabricantes japoneses de calculadoras y las empresas estadounidenses de semiconductores: Canon Inc. conTexas Instruments , Hayakawa Electric (luego renombrada como Sharp Corporation ) con la norteamericana Rockwell Microelectronics (luego renombrada como Rockwell International ), Busicom con Mostek e Intel , y General Instrument con Sanyo .

Calculadoras de bolsillo

La "calculadora de bolsillo" vuelve a dirigir aquí. Para la canción, vea Computer World .

Para 1970, se pudo fabricar una calculadora usando solo unos pocos chips de bajo consumo de energía, permitiendo modelos portátiles alimentados con baterías recargables. La primera calculadora de mano fue un prototipo de 1967 llamado "Cal Tech", cuyo desarrollo fue dirigido por Jack Kilby en Texas Instruments en un proyecto de investigación para producir una calculadora portátil. Podía sumar, multiplicar, restar y dividir, y su dispositivo de salida era una cinta de papel. [29] [30] [31] [32] [33] [34] Como resultado del proyecto "Cal-Tech", Texas Instruments obtuvo patentes maestras sobre calculadoras portátiles.

Las primeras calculadoras portátiles producidas comercialmente aparecieron en Japón en 1970 y pronto se comercializaron en todo el mundo. Estos incluyeron la "Mini Calculadora" Sanyo ICC-0081, la Canon Pocketronic y la "micro Compet" Sharp QT-8B . La Canon Pocketronic fue un desarrollo del proyecto "Cal-Tech". No tenía exhibición tradicional; la salida numérica se realizó en cinta de papel térmico.

Sharp hizo grandes esfuerzos en la reducción de tamaño y potencia e introdujo en enero de 1971 la Sharp EL-8 , también comercializada como Facit 1111, que estaba cerca de ser una calculadora de bolsillo. Pesaba 1,59 libras (721 gramos), tenía una pantalla fluorescente al vacío, baterías recargables de NiCad y se vendió inicialmente por 395 dólares.

Sin embargo, los esfuerzos de desarrollo de circuitos integrados culminaron a principios de 1971 con la introducción de la primera "calculadora en un chip", la MK6010 de Mostek , [35] seguida por Texas Instruments más adelante en el año. Aunque estas primeras calculadoras de mano eran muy costosas, estos avances en la electrónica, junto con los desarrollos en la tecnología de visualización (como la pantalla fluorescente de vacío , LED y LCD ), llevaron en unos pocos años a la calculadora de bolsillo barata disponible para todos.

En 1971 Pico Electronics . [36] y General Instrument también presentaron su primera colaboración en circuitos integrados, un circuito integrado de calculadora de un solo chip para la calculadora Monroe Royal Digital III. Pico fue un spin-out de cinco ingenieros de diseño de GI cuya visión era crear circuitos integrados de calculadora de un solo chip. Pico y GI tuvieron un éxito significativo en el floreciente mercado de las calculadoras portátiles.

La primera calculadora electrónica verdaderamente de bolsillo fue la Busicom LE-120A "HANDY", que se comercializó a principios de 1971. [37] Fabricada en Japón, fue también la primera calculadora en utilizar una pantalla LED, la primera calculadora de mano. para usar un solo circuito integrado (luego proclamado como una "calculadora en un chip"), la Mostek MK6010, y la primera calculadora electrónica que funciona con baterías reemplazables. Usando cuatro celdas de tamaño AA, el LE-120A mide 4.9 por 2.8 por 0.9 pulgadas (124 mm × 71 mm × 23 mm).

La primera calculadora de bolsillo de fabricación europea, DB 800 [38] [39] fue fabricada en mayo de 1971 por Digitron en Buje , Croacia (ex Yugoslavia ) con cuatro funciones y una pantalla de ocho dígitos y caracteres especiales para un número negativo y una advertencia de que el cálculo tiene demasiados dígitos para mostrar.

La primera calculadora de bolsillo hecha en Estados Unidos, la Bowmar 901B (popularmente llamada The Bowmar Brain ), que mide 5.2 por 3.0 por 1.5 pulgadas (132 mm × 76 mm × 38 mm), salió a la luz en el otoño de 1971, con cuatro funciones. y una pantalla LED roja de ocho dígitos , por $ 240, mientras que en agosto de 1972 la Sinclair Executive de cuatro funciones se convirtió en la primera calculadora de bolsillo delgada que mide 5.4 por 2.2 por 0.35 pulgadas (137.2 mm × 55.9 mm × 8.9 mm) y pesa 2.5 onzas ( 71 g). Se vendió por alrededor de £ 79 ($ 194 en ese momento). A finales de la década, calculadoras similares tenían un precio inferior a 5 libras esterlinas (6,38 dólares).

La primera calculadora de bolsillo fabricada en la Unión Soviética , la Elektronika B3-04 [40], se desarrolló a finales de 1973 y se vendió a principios de 1974.

Una de las primeras calculadoras de bajo costo fue la Sinclair Cambridge , lanzada en agosto de 1973. Se vendió al por menor por £ 29.95 ($ 38.23), o £ 5 ($ 6.38) menos en forma de kit. Las calculadoras Sinclair tuvieron éxito porque eran mucho más baratas que la competencia; sin embargo, su diseño condujo a cálculos lentos e inexactos de funciones trascendentales . [41]

Mientras tanto, Hewlett-Packard (HP) había estado desarrollando una calculadora de bolsillo. Lanzada a principios de 1972, se diferenciaba de las otras calculadoras de bolsillo básicas de cuatro funciones disponibles en ese momento, ya que era la primera calculadora de bolsillo con funciones científicas que podían reemplazar una regla de cálculo . La HP-35 de 395 dólares , junto con casi todas las calculadoras de ingeniería de HP posteriores, utilizaba la notación polaca inversa (RPN), también llamada notación postfija. Un cálculo como "8 plus 5" es, utilizando RPN, realizado por prensado 8, Enter↑, 5, y +; en lugar de la algebraica notación infija : 8, +, 5,=. Tenía 35 botones y estaba basado en el chip Mostek Mk6020.

La primera calculadora científica soviética de bolsillo, la "B3-18", se completó a finales de 1975.

En 1973, Texas Instruments (TI) introdujo el SR-10 , ( SR que significa regla de cálculo ) una calculadora de bolsillo de entrada algebraica que usa notación científica por $ 150. Poco después, el SR-11 presentó una clave adicional para ingresar Pi (π). Fue seguido al año siguiente por el SR-50 que agregó funciones log y trig para competir con el HP-35, y en 1977 la línea TI-30 comercializada en masa que todavía se produce.

En 1978 surgió una nueva empresa, Calculated Industries , que se enfocaba en mercados especializados. Su primera calculadora, Loan Arranger [42] (1978) fue una calculadora de bolsillo comercializada para la industria de bienes raíces con funciones preprogramadas para simplificar el proceso de cálculo de pagos y valores futuros. En 1985, CI lanzó una calculadora para la industria de la construcción llamada Construction Master [43] que venía preprogramada con cálculos de construcción comunes (como ángulos, escaleras, matemáticas de techado, conversión de inclinación, elevación, recorrido y fracciones de pies a pulgadas). Esta sería la primera de una línea de calculadoras relacionadas con la construcción.

  • Calculadora de bolsillo Adler 81S con pantalla fluorescente al vacío (VFD) de mediados de la década de 1970.

  • La mini calculadora electrónica Casio CM-602 proporcionó funciones básicas en la década de 1970.

  • La calculadora de bolsillo Sinclair Executive de 1972 .

  • La HP-35 , la primera calculadora científica de bolsillo del mundo de Hewlett Packard (1972).

Calculadoras de bolsillo programables

La primera calculadora de bolsillo programable fue la HP-65 , en 1974; tenía una capacidad de 100 instrucciones y podía almacenar y recuperar programas con un lector de tarjetas magnéticas incorporado. Dos años más tarde, la HP-25C introdujo la memoria continua , es decir, los programas y los datos se conservaban en la memoria CMOS durante el apagado. En 1979, HP lanzó la primera calculadora alfanumérica , programable y expandible , la HP-41 C. Se podría expandir con módulos de memoria de acceso aleatorio (RAM, para memoria) y de memoria de solo lectura (ROM, para software) y periféricos como lectores de códigos de barras , microcassettey unidades de disquete , impresoras térmicas de rollos de papel e interfaces de comunicación diversas ( RS-232 , HP-IL , HP-IB ).

La HP-65 , la primera calculadora de bolsillo programable (1974)

La primera calculadora programable de bolsillo a batería soviética, Elektronika B3-21 , fue desarrollada a finales de 1976 y lanzada a principios de 1977. [44] La sucesora de B3-21, la Elektronika B3-34 no era compatible con versiones anteriores. con B3-21, incluso si mantuvo la notación polaca inversa (RPN). Así, B3-34 definió un nuevo conjunto de comandos, que más tarde se utilizó en una serie de calculadoras soviéticas programables posteriores. A pesar de sus capacidades muy limitadas (98 bytes de memoria de instrucciones y alrededor de 19 registros apilables y direccionables), la gente logró escribir todo tipo de programas para ellos, incluidos los juegos de aventuras.y bibliotecas de funciones relacionadas con el cálculo para ingenieros. Se escribieron cientos, quizás miles, de programas para estas máquinas, desde software científico y comercial práctico, que se usaba en oficinas y laboratorios de la vida real, hasta juegos divertidos para niños. La calculadora Elektronika MK-52 (usando el conjunto de comandos extendido B3-34 y con memoria EEPROM interna para almacenar programas e interfaz externa para tarjetas EEPROM y otra periferia) se usó en el programa de naves espaciales soviéticas (para el vuelo Soyuz TM-7 ) como un copia de seguridad de la computadora de a bordo.

Esta serie de calculadoras también se destacó por una gran cantidad de características misteriosas indocumentadas altamente contraintuitivas, algo similares a la " programación sintética " de la HP-41 estadounidense , que fueron explotadas aplicando operaciones aritméticas normales a mensajes de error, saltando a direcciones inexistentes. y otros métodos. Varias publicaciones mensuales respetadas, incluida la revista de divulgación científica Nauka i Zhizn ( Наука и жизнь , Science and Life ), incluían columnas especiales, dedicadas a métodos de optimización para programadores de calculadoras y actualizaciones sobre funciones indocumentadas para piratas informáticos, que se convirtieron en un tema completamente esotérico. ciencia con muchas ramas, denominadas " yeggogología"(" еггогология "). Los mensajes de error en esas calculadoras aparecen como una palabra rusa" YEGGOG "(" ЕГГОГ ") que, como era de esperar, se traduce como" Error ".

Una cultura de piratas informáticos similar en los EE. UU. Giraba en torno al HP-41 , que también se destacó por una gran cantidad de características no documentadas y era mucho más poderoso que el B3-34 .

Mejoras tecnicas

Una calculadora que funciona con energía solar y de batería.

Durante la década de 1970, la calculadora electrónica de mano experimentó un rápido desarrollo. El LED rojo y las pantallas fluorescentes de vacío azul / verde consumían mucha energía y las calculadoras tenían una batería de corta duración (a menudo se medía en horas, por lo que las baterías recargables de níquel-cadmio eran comunes) o eran grandes para que pudieran tomar más, más baterías de capacidad. A principios de la década de 1970, las pantallas de cristal líquido (LCD) estaban en su infancia y existía una gran preocupación por su corta vida útil. Busicom presentó la calculadora Busicom LE-120A "HANDY" , la primera calculadora de bolsillo y la primera con pantalla LED , y anunció la Busicom LCcon LCD. Sin embargo, hubo problemas con esta pantalla y la calculadora nunca salió a la venta. Las primeras calculadoras exitosas con LCD fueron fabricadas por Rockwell International y vendidas a partir de 1972 por otras compañías con nombres como: Dataking LC-800 , Harden DT / 12 , Ibico 086 , Lloyds 40 , Lloyds 100 , Prismatic 500 (también conocido como P500 ), Rapid Datos Rapidman 1208LC . Las pantallas LCD fueron una de las primeras en utilizar el DSM del modo de dispersión dinámicacon los números que aparecen brillantes sobre un fondo oscuro. Para presentar una pantalla de alto contraste, estos modelos iluminaron la pantalla LCD con una lámpara de filamento y una guía de luz de plástico sólido, lo que anuló el bajo consumo de energía de la pantalla. Estos modelos parecen haberse vendido solo durante uno o dos años.

En 1972, Sharp Inc lanzó una serie más exitosa de calculadoras que usaban un DSM-LCD reflectante con la Sharp EL-805 , que era una calculadora de bolsillo delgada. Este y otros modelos similares utilizaron la tecnología Calculator On Substrate (COS) de Sharp . Se utilizó una extensión de una placa de vidrio necesaria para la pantalla de cristal líquido como sustrato para montar los chips necesarios basados ​​en una nueva tecnología híbrida. La tecnología COS puede haber sido demasiado costosa ya que solo se usó en unos pocos modelos antes de que Sharp volviera a las placas de circuito convencionales.

Calculadora solar del tamaño de una tarjeta de crédito de Braun (1987)

A mediados de la década de 1970 aparecieron las primeras calculadoras con LCD nemáticos retorcidos (TN) de efecto de campo con números oscuros sobre un fondo gris, aunque las primeras a menudo tenían un filtro amarillo sobre ellas para eliminar los dañinos rayos ultravioleta . La ventaja de las pantallas LCD es que son moduladores de luz pasivos que reflejan la luz, que requieren mucha menos energía que las pantallas que emiten luz, como LED o VFD. Esto abrió el camino a las primeras calculadoras del tamaño de una tarjeta de crédito, como la Casio Mini Card LC-78 de 1978, que podía funcionar durante meses de uso normal en pilas de botón.

También hubo mejoras en la electrónica dentro de las calculadoras. Todas las funciones lógicas de una calculadora se incluyeron en los primeros circuitos integrados (CI) de "calculadora en un chip" en 1971, pero esta era la tecnología de punta de la época y los rendimientos eran bajos y los costos altos. Muchas calculadoras continuaron usando dos o más CI, especialmente los científicos y los programables, hasta finales de la década de 1970.

También se redujo el consumo de energía de los circuitos integrados, especialmente con la introducción de la tecnología CMOS . Apareciendo en el Sharp "EL-801" en 1972, los transistores en las celdas lógicas de los circuitos integrados CMOS solo usaban una potencia apreciable cuando cambiaban de estado. Las pantallas LED y VFD a menudo requerían transistores o circuitos integrados adicionales, mientras que las pantallas LCD eran más fáciles de manejar directamente por el circuito integrado de la calculadora.

Con este bajo consumo de energía surgió la posibilidad de utilizar células solares como fuente de energía, realizada alrededor de 1978 por calculadoras como Royal Solar 1 , Sharp EL-8026 y Teal Photon .

  • El interior de una calculadora científica Casio fx-20 de mediados de la década de 1970, utilizando un VFD. El circuito integrado del procesador (IC) está fabricado por NEC . Los componentes electrónicos discretos como condensadores y resistencias y el IC están montados en una placa de circuito impreso (PCB). Esta calculadora usa una batería como fuente de energía.

  • El chip del procesador (paquete de circuito integrado) dentro de una calculadora de bolsillo Sharp de 1981, marcada como SC6762 1 • H. Una pantalla LCD está directamente debajo del chip. Este fue un diseño sin PCB. No se utilizan componentes discretos. El compartimento de la batería en la parte superior puede contener dos pilas de botón .

  • Dentro de una calculadora científica Casio de mediados de la década de 1990, que muestra el chip del procesador (cuadrado pequeño, parte superior central, izquierda), contactos del teclado, derecha (con contactos coincidentes a la izquierda), la parte posterior de la pantalla LCD (parte superior, marcada como 4L102E) , compartimento de la batería y otros componentes. El conjunto de células solares está debajo del chip.

  • El interior de una calculadora de bolsillo más nueva (ca. 2000). Utiliza una batería de botón en combinación con una celda solar. El procesador es del tipo "Chip on Board", cubierto con epoxi oscuro .

Fase de mercado masivo

A principios de la década de 1970, las calculadoras electrónicas de mano eran muy costosas, con el salario de dos o tres semanas, por lo que eran un artículo de lujo. El alto precio se debió a que su construcción requería muchos componentes mecánicos y electrónicos que eran costosos de producir, y series de producción que eran demasiado pequeñas para aprovechar las economías de escala. Muchas empresas vieron que se podían obtener buenas ganancias en el negocio de las calculadoras con el margen de precios tan altos. Sin embargo, el costo de las calculadoras disminuyó a medida que mejoraron los componentes y sus métodos de producción, y se sintió el efecto de las economías de escala.

Para 1976, el costo de la calculadora de bolsillo de cuatro funciones más barata se había reducido a unos pocos dólares, aproximadamente 1/20 del costo cinco años antes. El resultado de esto fue que la calculadora de bolsillo era asequible y que ahora era difícil para los fabricantes obtener ganancias de las calculadoras, lo que llevó a que muchas empresas abandonaran el negocio o cerraran. Las empresas que sobrevivieron a la fabricación de calculadoras tendieron a ser aquellas con altos rendimientos de calculadoras de mayor calidad o que producían calculadoras científicas y programables de alta especificación. [ cita requerida ]

Mediados de la década de 1980 hasta la actualidad

La Elektronika MK-52 era una calculadora programable de estilo RPN que aceptaba módulos de extensión; fue fabricado en la Unión Soviética de 1985 a 1992

La primera calculadora capaz de realizar cálculos simbólicos fue la HP-28C , lanzada en 1987. Podría, por ejemplo, resolver ecuaciones cuadráticas de forma simbólica. La primera calculadora gráfica fue la Casio fx-7000G lanzada en 1985.

Los dos fabricantes líderes, HP y TI, lanzaron calculadoras cada vez más cargadas de funciones durante las décadas de 1980 y 1990. En el cambio de milenio, la línea entre una calculadora gráfica y una computadora de mano no siempre estaba clara, ya que algunas calculadoras muy avanzadas como la TI-89 , la Voyage 200 y la HP-49G podían diferenciar e integrar funciones , resolver ecuaciones diferenciales. , ejecute software de procesamiento de texto y PIM , y conéctese por cable o IR a otras calculadoras / computadoras.

La calculadora financiera HP 12c todavía se produce. Se introdujo en 1981 y todavía se está realizando con pocos cambios. El HP 12c presentó el modo de entrada de datos de notación polaca inversa . En 2003 se lanzaron varios modelos nuevos, incluida una versión mejorada de la HP 12c, la "HP 12c platinum edition" que agregó más memoria, más funciones integradas y la adición del modo algebraico de entrada de datos.

Calculated Industries compitió con la HP 12c en los mercados hipotecario e inmobiliario al diferenciar el etiquetado clave; cambiando la "I", "PV", "FV" a términos de etiquetado más fáciles como "Int", "Término", "Pmt", y no usar la notación polaca inversa . Sin embargo, las calculadoras más exitosas de CI involucraron una línea de calculadoras de construcción, que evolucionó y se expandió en la década de 1990 hasta el presente. Según Mark Bollman, [45] un historiador de matemáticas y calculadoras y profesor asociado de matemáticas en Albion College, el "Construction Master es el primero de una larga y rentable línea de calculadoras de construcción de CI" que los llevó a través de los años 80, 90 y al presente.

Una calculadora con una interfaz gráfica de usuario.

Las computadoras personales a menudo vienen con un programa de utilidad de calculadora que emula la apariencia y las funciones de una calculadora, utilizando la interfaz gráfica de usuario para representar una calculadora. Un ejemplo de ello es la Calculadora de Windows . La mayoría de los asistentes de datos personales (PDA) y los teléfonos inteligentes también tienen esta función.

Uso en educación

Una calculadora científica TI-30XIIS, utilizada comúnmente por los estudiantes
Una calculadora científica Catiga CS-103

En la mayoría de los países, los estudiantes usan calculadoras para el trabajo escolar. Hubo cierta resistencia inicial a la idea por temor a que las habilidades aritméticas básicas o elementales sufrieran. Sigue habiendo desacuerdo sobre la importancia de la capacidad para realizar cálculos en la cabeza , con algunos planes de estudio que restringen el uso de la calculadora hasta que se ha obtenido un cierto nivel de competencia, mientras que otros se concentran más en la enseñanza de métodos de estimación y resolución de problemas. La investigación sugiere que una guía inadecuada en el uso de herramientas de cálculo puede restringir el tipo de pensamiento matemático en el que participan los estudiantes. [46] Otros han argumentado [ ¿quién? ]que el uso de la calculadora puede incluso causar la atrofia de las habilidades matemáticas básicas, o que dicho uso puede impedir la comprensión de conceptos algebraicos avanzados. [47] En diciembre de 2011, el Reino Unido 's Ministro de Estado de Escuelas , Nick Gibb , expresaron su preocupación de que los niños pueden llegar a ser 'demasiado dependiente' en el uso de calculadoras. [48] Como resultado, el uso de calculadoras se incluirá como parte de una revisión del plan de estudios . [48] En los Estados Unidos, muchos educadores de matemáticas y juntas de educación han respaldado con entusiasmo el Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas. (NCTM) y promovió activamente el uso de calculadoras en el aula desde el jardín de infantes hasta la escuela secundaria.

Ver también

  • Ortografía de la calculadora
  • Comparación de las calculadoras gráficas HP
  • Comparación de las calculadoras gráficas de Texas Instruments
  • Calculadora de fórmulas
  • Calculadoras HP
  • Historia del hardware informático
  • Calculadora científica
  • Calculadora de software
  • Calculadora de energía solar
  • Photomath

Referencias

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    En cierto sentido, la invención de Pascal fue prematura, ya que las artes mecánicas de su época no estaban lo suficientemente avanzadas como para permitir que su máquina se fabricara a un precio económico, con la precisión y resistencia necesarias para un uso razonablemente prolongado. Esta dificultad no se superó hasta bien entrado el siglo XIX, momento en el que también se dio un renovado estímulo a la invención por la necesidad de muchos tipos de cálculo más intrincados que los considerados por Pascal. S. Chapman, Revista Nature , páginas 508,509 (1942)
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Fuentes

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Otras lecturas

  • Patente de Estados Unidos 2.668.661 - Computadora compleja - GR Stibitz , Bell Laboratories , 1954 (presentada en 1941, rellenada en 1944), dispositivo electromecánico (relé) que podía calcular números complejos, registrar e imprimir resultados.
  • Patente de EE . UU . 3.819.921 - Calculadora electrónica en miniatura - JS Kilby , Texas Instruments , 1974 (presentada originalmente en 1967), dispositivo electrónico de mano (1,4 kg (3 libras)) que funciona con pilas y con impresora térmica
    • La Oficina de Patentes de Japón otorgó una patente en junio de 1978 a Texas Instruments (TI) basada en la patente de EE.UU. 3819921, a pesar de las objeciones de 12 fabricantes de calculadoras japonesas. Esto le dio a TI el derecho a reclamar regalías retroactivamente a la publicación original de la solicitud de patente japonesa en agosto de 1974. Un portavoz de TI dijo que buscaría activamente lo que se adeuda, ya sea en efectivo o en acuerdos de licencia cruzada de tecnología. Otros 19 países, incluido el Reino Unido, ya habían otorgado una patente similar a Texas Instruments. - New Scientist , 17 de agosto de 1978 p455, y Practical Electronics (publicación británica), octubre de 1978 p1094.
  • Patente de EE . UU . 4,001,566 - Calculadora de punto flotante con registro de cambio de RAM - 1977 (originalmente presentada en GB en marzo de 1971, EE. UU. En julio de 1971), reclamación muy temprana de calculadora de un solo chip.
  • Patente de Estados Unidos 5.623.433 - Teclado numérico extendido con capacidad de entrada de datos estructurados - JH Redin , 1997 (presentada originalmente en 1996), Uso de números verbales como una forma de ingresar un número.
  • Base de datos de la Oficina Europea de Patentes : muchas patentes sobre calculadoras mecánicas se encuentran en las clasificaciones G06C15 / 04, G06C15 / 06, G06G3 / 02, G06G3 / 04
  • ^ Guía de coleccionistas de calculadoras de bolsillo . por Guy Ball y Bruce Flamm, 1997, ISBN 1-888840-14-5 - incluye una extensa historia de las primeras calculadoras de bolsillo y destaca más de 1.500 modelos diferentes de principios de la década de 1970. Libro todavía impreso. 

enlaces externos

  • En la patente de EE. UU. No. 3819921 de TI, en el sitio web de TI
  • 30º aniversario de la calculadora - De la presentación web de Sharp de su historia; incluyendo una imagen de la calculadora de escritorio CS-10A
  • "Cosas que cuentan: el auge y la caída de las calculadoras"
  • The Old Calculator Web Museum : documenta la tecnología de las calculadoras de escritorio, principalmente la electrónica temprana.
  • Historia de las calculadoras mecánicas
  • Museo web de calculadoras antiguas : muestra el desarrollo de las calculadoras mecánicas a las calculadoras electrónicas de bolsillo.
  • Calculadoras del Museo de HP ( reglas de cálculo / sección mecánica )
  • Historial del microprocesador y de la calculadora de un solo chip; fundaciones en Glenrothes, Escocia
  • HP-35 : un análisis exhaustivo del firmware HP-35, incluidos los algoritmos Cordic y los errores en la ROM inicial
  • Bell Punch Company y el desarrollo de la calculadora Anita : la historia de la primera calculadora electrónica de escritorio
  • Base de datos de fabricantes de calculadoras y computadoras Epocalc - Lista de fabricantes de calculadoras
  • Dentaku-Museum (en japonés) : muestra principalmente calculadoras japonesas, pero también otras.