что значит разрядность в калькуляторе

Как выбрать калькулятор

Калькулятор – электронное вычислительное устройство, которое применяется для операций над числами и формулами.

Советы по выбору

Класс

Полупрофессиональный – выполняет простые вычисления. Отличительные черты: низкая стоимость, малые габариты и вес, нет второй ячейки памяти и функции округления результата.

Профессиональный – умеет решать узкоспециальные задачи. Особенности: высокая цена, большие размеры, наличие второй ячейки памяти, удобные клавиши, наличие кнопки 00 / 000. К профессиональным моделям относятся бухгалтерские, финансовые, инженерные, печатающие и другие калькуляторы.

Карманный – компактное устройство с базовым функционалом. Калькулятор выполняет 4 арифметических действия, извлекает квадратный корень и вычисляет проценты. Хороший выбор для школьников и людей, выполняющих простые расчеты в быту.

Бухгалтерский (настольный) – отличается от карманной модели большими габаритами. В нем предусмотрены клавиши 00 / 000, функции округления, конвертации валюты и ряд специфических опций («покупка-продажа-прибыль», «проверка и коррекция», добавление и вычитание НДС). Благодаря крупному дисплею и клавишам настольный калькулятор востребован бухгалтерами, кассирами и продавцами.

Финансовый – рассчитывает дисконты, выплаты по кредитам, аннуитеты, перпетуитеты и другие финансовые операции. Используется сотрудниками банков и финансовых учреждений.

Инженерный – характеризуется широким набором возможностей для решения сложных задач. Такой калькулятор вычисляет тригонометрические и гиперболические функции, оперирует логарифмами и экспонентами. Некоторые модели приводят расчеты в виде формул, позволяют строить графики. Применяется инженерами, студентами, учеными.

Разновидности инженерного калькулятора.

Печатающий – выводит на рулонную бумагу весь процесс расчета. Облегчает проведение и последующую проверку объемных вычислений. Напечатанные расчеты могут дополнять соответствующую документацию. Калькулятор с функцией печати используется бухгалтерами и работниками финансовых учреждений.

Характеристики

Тип дисплея

Разрядность дисплея – максимальное количество чисел, отображаемое дисплеем калькулятора. Чем выше данная характеристика, тем с большими величинами способна работать машинка. В зависимости от конкретной модели разрядность составляет 8; 10; 12; 14 или 16 цифр. У полупрофессиональных калькуляторов этот параметр составляет 8-12 (встречается чаще всего), у профессиональных моделей – 12-16.

Количество строк дисплея – максимальное число строк, отображаемое дисплеем калькулятора. Чем больше этот параметр, тем информативнее данные. Для решения бытовых задач достаточно однострочной вычислительной машинки. А вот инженерам и ученым понадобятся двухстрочные калькуляторы. Многострочные экраны встречаются в графических моделях.

Важно: жидкокристаллический дисплей – уязвимая деталь вычислительного устройства. Выбирайте модель, в которой экран защищен стеклом или пленкой.

Цифры и другие символы на дисплее должны хорошо читаться. Желательно, чтобы экран был повышенной контрастности – для меньшего утомления глаз. Устройство с недостаточно контрастными символами на экране либо с мутным дисплеем приобретать не стоит.

Не рекомендуется покупать счетную машинку, у которой вокруг дисплея мало свободного пространства. Если клавиши примыкают непосредственно к дисплею, то подобная модель может быстро выйти из строя. Хороший знак – при слабом нажатии на корпус рядом с экраном, картинка не тускнеет и не сбрасывается.

Питание

От солнечной батареи – экономный вариант, который подходит для небольших карманных калькуляторов. Минус – влияние освещения на работу устройства (при слабом освещении не исключен полный отказ устройства).

Важно: обратите внимание на солнечную батарею. Качественная батарея отличается ярким черным цветом, разделена на четкие квадраты и меняет оттенки под воздействием солнечных лучей. У некоторых моделей экран начинает темнеть или обнулять числа при незначительном отклонении от света. Откажитесь от покупки таких калькуляторов.

От батарейки – надежнее, чем предыдущий способ питания, так как обеспечивает работу калькулятора независимо от освещения. Минусы: необходимость периодической замены элементов питания, траты в связи с этим. Типоразмеры батареек: АА («пальчиковая»), ААА («мизинчиковая»). Модели с таким питанием встречаются чаще всего.

От сети – самый надежный вариант, поскольку стабильность работы вычислительного устройства не зависит от освещения или уровня заряда батарейки. Минус – ограниченная мобильность калькулятора. От сети питаются профессиональные модели с функцией печати.

От батарейки и солнечной батареи, от батарейки и сети – сочетание универсальности и экономичности. Позволяет работать с калькулятором в разных условиях.

Габариты и вес – чем меньше размеры и вес калькулятора, тем он удобнее в переноске и хранении. В то же время компактная и легкая машинка умеет выполнять только базовые операции, при этом дисплей и клавиши у нее небольшие, что затрудняет с ней работу.

Корпус – должен быть достаточно надежным, чтобы выдержать случайные падения, удары. Если калькулятор будет применяться вне помещений, то стоит выбрать устройство с ударопрочным корпусом, имеющим пыле- и влагозащиту.

Количество ячеек памяти – в зависимости от модели варьируется в пределах 1-2. Две ячейки памяти позволяет одновременно запоминать два числа, что пригодится при выполнении сложных расчетов.

Клавиши – представлены в различных исполнениях. Самый практичный вариант – пластиковые клавиши, отлитые вместе с цифрами. Хорошим выбором станут и прозрачные кнопки с надписями, сделанными на обратной стороне. А вот символы, которые написаны сверху клавиш быстро стираются при интенсивном использовании калькулятора. Иногда встречаются модели с сенсорными кнопками.

Важно: при покупке калькулятора обязательно понажимайте кнопки понравившейся модели. Отклик при нажатии свидетельствует о качественном исполнении клавиш. У хороших калькуляторов плавный ход клавиш. Если клавиши сенсорные, то след от нажатия должен быстро исчезнуть.

Распространенные клавиши

Оснащение

Подсветка экрана – используется для комфортной работы с калькулятором при слабом освещении или в темноте.

Звук клавиатуры – сопровождает нажатие клавиш. При желании такая опция отключается.

Защита от залипания клавиш – повышает комфорт при работе с вычислительным устройством.

Регулировка угла наклона дисплея – позволяет настроить положение дисплея под предпочтение пользователя. Такие калькуляторы обойдутся дороже модели с фиксированным углом наклона экрана.

Сенсорный дисплей – используется в дорогостоящих графических калькуляторах. Полезен для научных и технических расчетов, так как облегчает работу с графиками и формулами.

Подключение к ПК (через порт USB) – расширяет возможности калькулятора. В частности, можно передать на ПК результаты расчетов (важно при составлении таблиц).

Источник

Как выбрать калькулятор для работы в офисе? Какие бывают калькуляторы?

Содержание

Сложные вычислительные операции, быстрый подсчет многозначных чисел или специфические профессиональные задачи – в этом поможет быстрый и удобный калькулятор. Чтобы не отвлекаться на смартфон во время работы, выберите подходящий по функциям настольный калькулятор.

В этом материале вы узнаете, какие основные виды калькуляторов бывают и для какой сферы деятельности они нужны.

Основные параметры калькуляторов

Чтобы выбрать подходящую модель калькулятора, обратите внимание на следующие характеристики:

Что такое разрядность калькулятора и на что она влияет? Табло вычислительного прибора ограничено количеством символов, которое оно способно показать. Если вы выполняете операции с большими величинами, выбирайте высокую разрядность. На дисплее калькулятора одновременно могут выводиться 8, 10, 12, 14 или 16 цифр. Этот показатель влияет на стоимость и на удобство использования калькулятора. Обычно над дисплеем есть маркировка, указывающая на разрядность прибора.

Офисные, или настольные, калькуляторы

Ответ на вопрос, какой калькулятор выбрать, зависит от цели и сферы его применения. Самым популярным и универсальным типом вычислительной техники являются настольные калькуляторы. Они имеют дисплей и панель с удобными кнопками.

Кроме базовых функций (сложения, вычитания, деления, умножения и вычисления процента), эти приборы обладают дополнительными возможностями:

Этот набор функций подойдет для офисных сотрудников, которые работают с большими объемами числовой информации: для экономистов, товароведов, менеджеров и бухгалтеров.

Другой подгруппой настольных калькуляторов являются печатающие. Они помогают документировать расчеты. Встроенное печатное устройство выводит на бумажную ленту производимые вычисления. Вы сможете распечатать расчеты нажатием кнопки «Print».

В ассортименте Офисмаг представлены офисные калькуляторы брендов Staff, Офисмаг, Casio и Citizen.

Научные, или инженерные, калькуляторы

Кроме арифметических операций, эти специальные устройства умеют вычислять степени и квадратные корни, логарифмы и антилогарифмы, прямые и обратные тригонометрические функции. Большинство современных инженерных калькуляторов также осуществляют статистические расчёты, тригонометрические расчёты в градусах, радианах и градах, могут работать в разных системах счисления.

Для профессионалов главные преимущества инженерных калькуляторов:

Такое устройство удобно взять с собой в производственный цех, в лабораторию, на строительный объект – калькулятор не разрядится в самый неподходящий момент, а кнопки можно нажимать даже в перчатках.

Кому подойдут инженерные калькуляторы:

Программируемые и непрограммируемые калькуляторы: в чем отличие?

Научные калькуляторы, в свою очередь, делятся на программируемые и непрограммируемые.

Непрограммируемые калькуляторы

Это вычислительные приборы выполняют только стандартный набор функций, заданный производителем. Число этих функций варьируется от 50 до 550 в разных моделях, а также калькуляторы могут хранить в памяти до 10 заданных пользователем переменных. Тем не менее, всю последовательность действий в многоуровневых вычислениях пользователю придётся вводить самостоятельно – непрограммируемый калькулятор не запоминает формулы. Благодаря этому ограничению, непрограммируемые научные калькуляторы можно использовать на контрольных и экзаменах по физике, географии, химии и биологии, в том числе на ОГЭ и ЕГЭ.

Программируемые калькуляторы

Возможности программируемых калькуляторов позволяют пользователю самостоятельно сохранять и многократно повторять последовательности операций без повторного ввода. Это значительно облегчает вычисления на практических и лабораторных работах по физике, химии, астрономии и географии. Многие программируемые калькуляторы имеют графический экран и могут подключаться к внешним устройствам (например, к компьютеру), что значительно расширяет возможности их использования.

Карманные калькуляторы

Компактные вычислительные приборы помогут выполнить базовые арифметические действия. Некоторые дополнены функциями расчета процента или конвертации валют.

Главными преимуществами карманных калькуляторов являются:

• чехол из пластика или полиуретана защищает дисплей и кнопки;

• резиновые кнопки не дают пальцам соскальзывать;

• маленький размер и небольшой вес устройства позволяют брать его с собой в поездки и на деловые встречи.

Такие калькуляторы выпускают с разрядностью в 8, 10 и 12 символов. Хорошо зарекомендовали себя калькуляторы Citizen, Casio и Staff.

Рекомендации по выбору калькулятора

Чтобы понять, какой калькулятор выбрать для работы, необходимо протестировать устройство. В первую очередь проверьте прибор на наличие механических повреждений и дефектов. К ним относятся:

Чтобы проверить рабочее состояние калькулятора, включите его и наберите 12 345 679 * 9. Исправный калькулятор покажет ответ 111 111 111.

Для научных калькуляторов проведите следующую проверку: arcsin(arcos(arctan(tan(cos(sin(9)))))) Если результат примерно равен 9, то калькулятор считает достаточно точно.

Чтобы продлить срок службы вычислительного прибора, соблюдайте простые правила использования:

В интернет-магазине Офисмаг вы подберете различные модели калькуляторов ведущих брендов Citizen, Casio, Staff и Офисмаг.

Источник

Лучшие научные калькуляторы: как выбрать инженерный калькулятор для работы?

Содержание

Современный инженер, считающий на счетах (или даже на логарифмической линейке) сегодня выглядит как минимум странно. Зачем тратить столько времени, чтобы посчитать то, что можно сделать за секунды. Достаточно купить калькулятор и можно будет производить даже сложные расчеты быстро и без ошибок, которые неизбежно будут случаться при счете «вручную».

Эта статья рассказывает: зачем нужно электронное счетное устройство, как выбрать инженерный калькулятор, каковы его преимущества по сравнению с обычным микрокалькулятором.

Преимущества – отличие от обычного калькулятора

Покупатели, которые собираются купить счетное устройство, всегда точно знают, для чего он им нужен. Если человек интересуется, чем отличается инженерный калькулятор от обычного изделия, существует вероятность, что ему это устройство ни к чему. Из общих сведений – научный микрокалькулятор должен оперировать числами с большой разрядностью и выполнять математические действия шире, чем четыре арифметических. Это могут быть расчеты по тригонометрии, действия с логарифмами, другие математические операции – ведь инженерные счетные устройства могут производить до нескольких сотен действий.

Принцип работы

Чтобы понять, как работают инженерные калькуляторы, лучше запомнить, что все кнопочки у счетного устройства имеют несколько значений. Основное действие указывается на самой кнопке клавиатуры, вторичные команды чуть выше. Чтобы переключиться с главного значения на второстепенную функцию надо использовать специальную кнопку или их комбинацию. Конкретные действия по переключению расписаны в инструкции.

Питание устройства может предусматриваться аккумуляторным, от солнечной батареи, от сети или быть комбинированным. Различные изделия могут оснащаться памятью, снабжаться графическим дисплеем, или печатным устройством. У некоторых изделий предусмотрено подключение к компьютеру для взаимодействия: сброса результатов проведенных вычислений или импорт данных. Лучшие научные калькуляторы можно запрограммировать и решать несколько задач в определенной последовательности. С программируемым микрокалькулятором можно проводить даже очень сложные расчеты.

Выбор устройства

При выборе микрокалькулятора для расчетов следует тщательно его осмотреть, исследовав, как выглядит предлагаемый инженерный калькулятор. Главными характеристиками являются:

Это общие параметры, которые надо проверять при приобретении микрокалькулятора. Далее необходимо проверить возможность выполнения нужных расчетов для работы с инженерным калькулятором (возможность расчета необходимых математических действий) и другие индивидуальные требования (размер дисплея, возможность печати).

Существует ряд характеристик не существенных для точности расчета, но имеющих значение для покупателей. Это эстетические параметры: цвет и форма корпуса, тактильные ощущения при работе с клавишами, вес изделия и другие.

Выбрав подходящую модель надо проверить ее состояние и готовность к работе. Оценив внешний вид инженерного калькулятора (отсутствие сколов, царапин) надо выполнить его включение. Для проверки расчетов, выполняемых устройством надо набрать sin 30 (синус 30 градусов). Если в результате микрокалькулятор выдает 0,5, значит все правильно.

Основные функции инженерных калькуляторов

У каждого среднего инженерного калькулятора есть базовые функции. Это наиболее употребительные у технически специальностей действия. В их число входят действия:

Стоит помнить, что сложность расчетов, требует большого объема памяти у приобретенного устройства. Помощь человеческому разуму, вот что это такое инженерный калькулятор. Наиболее продвинутые модели могут выполнять сложные цепочки вычислений. Например, микрокалькулятор Staff STF-810 способен сохранять в памяти 79 уровней вычислений.

Рейтинг лучших инженерных калькуляторов в интернет-магазине Офисмаг

Согласно опросу пользователей наибольшей популярностью среди производителей пользуются компании: Citizen, Casio, Staff и Brauberg. Все те, кому необходим качественный надежный микрокалькулятор, могут ознакомиться с рейтингом инженерных калькуляторов и выбрать себе подходящую модель. Отлично зарекомендовали себя следующие модели:

Все эти модели продемонстрировали надежность и высокое качество работы, чем заслужили любовь пользователей.

Какой лучше выбрать

Выбирать микрокалькулятор следует с учетом потребностей. Большие возможности, огромное количество функций ведут к большей сложности изделия, более высокой цене. Покупая устройство для проведения расчетов, не стоит выбирать продукцию с избыточным набором опций.

Вопрос, как пользоваться научным калькулятором, актуален для тех, кто покупает эти устройства детям, учащимся в старших классах. Разумеется, старшеклассникам ни к чему обычные микрокалькуляторы, которые выполняют плюс-минус, разделить-умножить и посчитать проценты.

Для учеников с 8 по 11 классы, необходимо знать, как посчитать логарифмы на инженерном калькуляторе, поэтому надо покупать устройство, имеющее клавишу с надписью Log. Степени ученики изучают уже в 7 классе. Покупая микрокалькулятор семикласснику, надо смотреть надпись Yˣ. Это и есть нужная клавиша. Вот как можно возвести в степень на инженерном калькуляторе.

Это основные принципы, которые используют при выборе счетного устройства, — оформление изделия, его качество, способ питания, наличие нужных функций и дополнительных приспособлений.

Источник

Как устроен и работает калькулятор

Я обратил внимание, что довольно часто спрашивают, как работает обычный калькулятор. Думал, что в интернете должно быть много статей по этому поводу, но что-то мне ничего дельного не попалось. Википедия, как обычно, слишком мудрит, и я подумал, что будет неплохо, если вкратце опишу принцип его работы.

Существует огромное количество всевозможных моделей калькуляторов. Есть простые, есть сложные. С питанием от солнечных батарей или от сети. Есть обычные, программируемые, бухгалтерские, специализированные модели. Порой, и не найдешь той грани, которая отделяет калькулятор от компьютера.

Я буду описывать работу самой простой модели калькулятора.

Это калькулятор CASIO HS-8LU. Они примерно все работают одинаково. По большому счету, в простых моделях ничего не меняется уже лет тридцать.

Калькулятор состоит из корпуса, клавиатуры с резиновыми кнопками и платы.

С обратной стороны под солнечной батареей расположен чип микропроцессора. Он управляет работой калькулятора.

Как работает индикатор на жидких кристаллах.

Это картиночка для одного пиксела цветного ЖКИ, но в монохромных там то же самое, только нет светофильтра.

Если приглядеться под определенным углом, то в отраженном свете будут видны эти прозрачные проводники.

На самом деле ориентация поляризации не «вертикальная» и «горизонтальная», а «наклоненная» под углом в 45 градусов «вправо» или «влево». Если взять светофильтр и перевернуть вверх ногами, то поляризация будет не «вправо», а «влево». И изначально он будет не пропускать свет, а задерживать.

Для экономии количества один проводник отображает и подведен не к одному сегменту, а к нескольким сразу. Чтобы они не зажигались сразу все, с задней стороны стекла рисуют не один общий проводник, а тоже несколько. Получается, что спереди контакты подведены к нескольким сегментами по вертикали, а с задней стороны по горизонтали. На схеме ниже показана схема индикатора.
Там есть еще такая хитрость, что напряжение нужно прикладывать не постоянное, а переменное (прямоугольные импульсы частотой 20-40 Гц). Иначе деградирует индикатор.

В индикаторе нашего калькулятора используется три общих проводника. Там все сложнее. Простыми логическими уровнями не обойдешься. Чтобы обеспечить переменное напряжение и отсутствие постоянной составляющей используются уровни напряжений в 1/3 и 2/3 от максимума. В итоге форма импульсов будет ступенчатой. На схеме ниже показаны эпюры таких импульсов.

Это фотографии кристаллов отечественных калькуляторов, сделанных на микросхемах К145ИП7 (слева) и К145ИП11 (справа). Фотографии взяты с интересного сайта «Радиокартинки».

Микропроцессор калькулятора принципом работы очень мало отличается от обычного персонального компьютера с процессором, памятью, клавиатурой и видеокартой.
Если быстро посмотреть на фото кристаллов, то можно примерно поделить на три области: область постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с программной («прошивкой»), область оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), где хранятся регистры памяти калькулятора, и остальные цепи процессора, которые включают арифметическо-логическое устройство (АЛУ), драйвер индикатора, драйвер клавиатуры, преобразователи напряжения и другие вспомогательные цепи.

Это структурная схема процессора калькулятора МК-62.
В верхней части мы видим, что есть блоки:
— генератор опорной частоты (ГОЧ), который задает частоту, с которой регенерируется изображение на индикаторе;
— схема удвоения напряжения, умножающая напряжение солнечное батареи на два, чтобы хватило для индикатора;
— генератор, формирователь импульсов общих электродов и регистр-формирователь сегментного кода постоянно выводят заданные для вывода сегменты на индикатор. Там есть специальный регистр памяти, куда микропроцессор записывает информацию, какие надо отображать сегменты, а какие не надо. После этого процессор не отвлекается на отображение, и эти блоки выводят все сами;
— ОЗУ с регистрами данных и ПЗУ с прошивкой;
— и узел с процессором, состоящим из АЛУ с обвязкой. Счетчик адреса АЛУ выбирает очередное слово программы из ПЗУ. Разрядность этого слова может быть разной в разных калькуляторах. Отдельные биты в слове определяют работу АЛУ: например, сложить два 4-х битных числа из регистров, или считать из ОЗУ цифру, или сравнить два числа, или сдвинуть на один разряд и т. д.

Как работает микропроцессор.

Вот примерно так работает калькулятор.

Я вам дам ссылку на несколько сайтов. В одном вы можете еще прочитать про то, как они работают: http://datamath.org/Story/Intel.htm#The.

А также заходите в мой музей, где я собираю советскую цифровую электронику: http://www.leningrad.su/museum/

Вот, наверно, и все. Надеюсь, я вас не сильно утомил. 🙂

Источник

Калькулятор

Калькуля́тор (лат. calculātor «счётчик») — электронное вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами.

Калькулятор заменил ручные (механические) вычислительные устройства и приспособления, такие как абаки, счёты, математические таблицы (прежде всего — таблицы логарифмов), логарифмические линейки, механические или электромеханические арифмометры.

В зависимости от возможностей и целевой сферы применения калькуляторы делятся на простейшие, бухгалтерские, инженерные (научные), финансовые. В отдельные классы обычно выделяют программируемые калькуляторы, дающие возможность выполнения сложных вычислений по предварительно заложенной программе, а также графические — поддерживающие построение и отображение графиков. Специализированные калькуляторы предназначены для выполнения вычислений в достаточно узкой сфере (статистические, медицинские, специальные финансовые расчёты и т. п.); такие калькуляторы сейчас чаще реализуются в виде программ для универсальных персональных компьютеров, КПК, планшетов, хотя могут изготавливаться и «в железе».

По исполнению калькуляторы могут быть настольными или компактными (карманными). Отдельные модели имеют интерфейсы для подключения персонального компьютера, печатающего устройства, внешнего модуля памяти или иных внешних устройств. Существуют калькуляторы, встроенные в персональные компьютеры, сотовые телефоны, КПК и даже наручные часы. Специализированные калькуляторы встраиваются в бытовую технику (например, простой медицинский калькулятор может встраиваться в спортивный тренажёр).

Содержание

Этимология

Латинское слово calculator «счётчик, счетовод» происходит от глагола calculo «считаю, подсчитываю», который в свою очередь происходит от слова calculus «камешек» (камешки использовались для счёта); calculus же является уменьшительным от calx «известь».

В Советском Союзе для обозначения малогабаритного вычислительного устройства использовался термин «микрокалькулятор», впервые применённый в 1973 году для микрокалькулятора «Электроника Б3-04». Просто «калькуляторами» называли большие по размеру настольные вычислительные устройства. И настольные, и микрокалькуляторы официально назывались «ЭКВМ — электронные клавишные вычислительные машины». Впоследствии, после отмирания «больших» калькуляторов, термины «калькулятор» (в рассматриваемом смысле) и «микрокалькулятор» стали синонимами.

Конструкция

Типичный калькулятор имеет дисплей (индикатор) и специальную клавиатуру, изготовленные в едином корпусе, в котором помещается также электронная схема калькулятора и элементы питания.

Дисплей

В качестве дисплея в калькуляторах применяются, в основном, индикаторы на жидких кристаллах (ЖКИ). Профессиональные бухгалтерские калькуляторы исполняются как с ЖКИ, так и с вакуумно-люминесцентными индикаторами.

В зависимости от назначения калькулятора информация отображается на следующих типах индикаторов:

Клавиатура

Клавиатура калькуляторов содержит клавиши (кнопки), нажатие которых обеспечивает ввод чисел и выполнение операций и функций. Клавиатура содержит, как минимум, следующие клавиши:

Помимо перечисленных обязательных клавиш, калькулятор может содержать (и обычно содержит) большее или меньшее количество клавиш вычисления функций, работы с регистрами памяти, управления порядком вычислений. Нажатие на такие клавиши приводит к выполнению соответствующей операции или вычислению функции, обозначенной на ней, от числа, отображаемого на индикаторе калькулятора. Состав поддерживаемых функций определяется моделью калькулятора. Калькуляторы с алгебраической логикой вычислений имеют также клавиши скобок.

В простейших калькуляторах одной клавише соответствует одна функция. При росте числа поддерживаемых функций клавиатура начинает недопустимо разрастаться, поэтому в инженерных калькуляторах, поддерживающих от десятков до сотен функций, клавиатура или её часть работает в совмещённом режиме: одной клавише соответствует две или более функции, одно из обозначений наносится на саму клавишу, второе — над ней (иногда третье — рядом со вторым). На клавиатуре в таком случае помещается клавиша «F» (так же встречаются названия «Shift» или «2_nd»). Нажатие на эту клавишу непосредственно перед нажатием на клавишу двойного назначения приводит к тому, что срабатывает не основная, а дополнительная функция последней клавиши. Иногда на одну клавишу может быть привязано три-четыре функции, в таких случаях обозначения пишут сверху, снизу, сбоку клавиши, на ней самой другим цветом и так далее, а для ввода третьей или четвёртой функции используют специальные клавиши (например, «3_rd» или «K»). Возможно также переключение режимов работы калькулятора и выбор выполняемой функции в зависимости от режима. Например, клавиша может выполнять обычную тригонометрическую функцию, после нажатия «F» — обратную; но при этом калькулятор с помощью отдельной клавиши или переключателя может быть переведён в режим статистических расчётов, и в этом случае та же клавиша будет вызывать одну из команд статистической обработки.

Клавиатура калькулятора проектируется в расчёте на работу с ней одной рукой, поэтому практически никогда не используются комбинации из нескольких одновременно нажатых клавиш. Исключение могут составлять очень редко используемые сервисные операции (например, операция очистки всей памяти в калькуляторе с большим числом регистров).

Процессор и память

Процессор и память современных калькуляторов физически представляют собой электронные микросхемы большой и сверхбольшой степени интеграции. В калькуляторах используются как специализированные микросхемы, так и универсальные. Например, в калькуляторах серии TI-89 использован типовой процессор семейства Motorola 680×0, широко применяемый в мобильных устройствах и встраиваемых системах. Значительная часть калькуляторов использует внутреннее представление данных в виде двоично-десятичного кода (BCD), что значительно упрощает схемы ввода-вывода данных, но отрицательно сказывается на скорости вычислений и требует больше памяти для хранения данных.

Память калькулятора логически (с точки зрения пользователя) в большинстве случаев представляет собой набор регистров, каждый из которых может хранить одно число. Операционные регистры хранят данные, находящиеся в обработке в текущий момент. Помимо этого в калькуляторе может выделяться один или более командно-доступный регистр памяти для хранения констант или промежуточных результатов вычислений. В калькуляторах с одним регистром памяти клавиши управления этим регистром обозначаются, как правило, следующим образом:

Если регистров памяти несколько, они обычно нумеруются или обозначаются буквами латинского алфавита. В этом случае для выполнения операций с регистрами используются клавиши с вышеописанными обозначениями, после которых дополнительно нажимаются соответствующие цифровые или буквенные клавиши.

В наиболее совершенных современных моделях инженерных и программируемых калькуляторов непосредственная работа с регистрами памяти не применяется. Вместо этого пользователь имеет возможность описать переменные с определёнными именами и оперировать ими, вводя формулы с указанием имён этих переменных.

Элементы питания

В качестве элементов питания калькулятора могут использоваться солевые, щелочные или литий-ионные батареи или аккумуляторы. В современных калькуляторах, большинство из которых имеет крайне невысокое энергопотребление, практически повсеместно используются миниатюрные дисковые литий-ионные элементы. От одного нового элемента калькулятор при ежедневном использовании может работать несколько месяцев или даже лет. Некоторые производители снабжают калькуляторы солнечными батареями, мощности которых вполне хватает для работы инженерного калькулятора средних возможностей. Однако наиболее сложные и производительные программируемые калькуляторы требуют достаточно ёмких и мощных элементов питания, и в них могут использоваться несколько крупноразмерных элементов или аккумуляторов. Калькуляторы в настольном исполнении, а тем более — снабжённые печатающим устройством, могут также работать от электросети, подключаясь к ней через соответствующий сетевой блок питания.

Логика операций

Калькулятор реализует один (очень редко — два) из трёх вариантов логики операций, то есть порядка ввода команд, который требуется для выполнения арифметических вычислений (команд сложения, вычитания, умножения и деления). Это арифметическая логика, алгебраическая логика и логика вычислений с обратной польской записью. Первые две базируются на инфиксной нотации (когда в записи формулы знак бинарной операции помещается между операндами), последняя — на постфиксной нотации (когда знак операции помещается после операндов, к которым он относится).

Арифметическая логика

Арифметическая логика базируется на инфиксной нотации без приоритетов и скобок. Для выполнения операции «a * b» (где «*» — произвольная бинарная операция) пользователь сначала набирает значение a, затем нажимает одну из клавиш бинарной операции («+», «-», «×», «÷», возможно также «y x »), затем набирает значение b и нажимает клавишу «=». Выполняется введённая операция над числами a и b, а её результат отображается на дисплее. Если вместо «=» пользователь снова нажмёт клавишу бинарной операции, то произойдёт то же самое — ранее введённая операция выполнится и её результат отобразится, но этот результат станет первым операндом для той операции, клавиша которой была нажата.

Так, например, для вычисления значения выражения «30 * 5 + 45» пользователь должен последовательно нажать клавиши: «3», «0», «×», «5», «+», «4», «5», «=». При этом после нажатия плюса выполнится умножение 30 на 5, ранее введённое, на дисплее отобразится результат 150, а после знака равенства отобразится окончательный результат 195. Арифметическая логика не предполагает наличия приоритетов операций, все операции выполняются в том порядке, в котором вводятся. Так, попытка прямого цепочного вычисления выражения «1 + 2 × 3» приведёт к неверному результату, потому что сначала будет выполнено сложение, и только потом умножение, что даст в результате 9, а не 7, как должно получиться согласно правилам математики. Чтобы получить правильный результат, пользователь должен изменить порядок ввода: выполнить сначала операцию умножения, а только затем — сложения.

Арифметическая логика наиболее проста в реализации, поскольку требует для любых вычислений только два операционных регистра для двух последних операндов и сохранения только одной, последней введённой операции. Она вполне удобна для простых расчётов, когда пользователь не подготавливает заранее всю последовательность вычислений, а считает «на ходу», и его интересует только текущая операция и её результат. Но она не соответствует математическим правилам и затрудняет расчёты по сложным формулам, поскольку требует вводить данные и операции в том порядке, в котором они должны выполняться, а не в порядке записи в математической формуле. В 1970-х годах на некоторых моделях калькуляторов с арифметической логикой на клавишах операций вместо знаков «+», «-», «×», «÷» ставили «+=», «-=», «×=», «÷=», чтобы подчеркнуть, что при нажатии на клавишу предыдущая введённая операция будет немедленно выполнена. Сейчас подобные обозначения не применяются.

Алгебраическая логика

Алгебраическая логика строится на инфиксной записи операций, но, в отличие от арифметической, учитывает в вычислениях принятые в математике приоритеты операций и позволяет пользоваться скобками. Единичная бинарная операция выполняется точно так же, как и в случае арифметической логики, но при выполнении цепочных вычислений при вводе операции, приоритет которой выше, чем приоритет ранее введённой, либо при вводе открывающейся скобки, калькулятор сохраняет во внутренних регистрах ранее введённые операнды и позволяет продолжить ввод. И лишь когда пользователь нажмёт клавишу «=», либо введёт операцию с меньшим приоритетом или закрывающуюся скобку, выполняется вычисление результата введённого выражения либо его части.

Алгебраическая логика позволяет выполнять вычисления по математическим формулам, вводя данные, операции и скобки в том порядке, в котором они записаны в формуле, не задумываясь о правильном порядке выполнения операций. Платой за это удобство является усложнение калькулятора, поскольку для хранения операндов, над которыми ещё не выполнены операции, требуются дополнительные операционные регистры. Так как число этих регистров всегда ограничено, для калькуляторов с алгебраической логикой существует предел количества вложенных пар скобок, которые можно употребить в расчётах. Простейшие калькуляторы могут иметь ограничение в 2-3 пары вложенных скобок, более сложные — до десятка пар и более.

Обратная бесскобочная логика

Этот тип логики базируется на так называемой обратной польской записи (RPN, Reverse Polish Notation, обратной бесскобочной записи) выражений, в которой сначала записываются подряд значения операндов, а после них — знак выполняемой операции.

Архитектура калькуляторов с обратной бесскобочной логикой характеризуется наличием стека операционных регистров размером не менее трёх (обычно обозначаемых X, Y, Z) и специфической команды, обозначаемой на клавиатуре как «↑» или «ENTER» или «В↑» или «E↑». Вводимое с клавиатуры или извлекаемое из регистра памяти значение помещается в регистр Х. По команде «↑» происходит сдвиг значений в стеке в направлении X→Y→Z→ (и далее, если в стеке больше регистров), то есть эта операция позволяет разделить ввод последовательных операндов. При нажатии пользователем клавиши любой операции эта операция производится над находящимися в стеке операндами (обычно — над значениями в регистрах Y и X), а результат помещается в регистр X, значение которого отображается на дисплее. Остальные значения в стеке при этом сдвигаются обратно в направлении →Z→Y.

RPN функционально аналогична обычной инфиксной записи со скобками, но при этом вычисления тех же самых выражений требуют меньшего числа нажатий на клавиши. Для обычного калькулятора это лишь несколько ускоряет работу оператора. Для программируемого калькулятора появляется дополнительный положительный эффект — сокращение размеров программ; для калькулятора с небольшим объёмом программной памяти сокращение размера программы даже на несколько команд может быть весьма существенным.

В то же время пользование RPN сопряжено с определёнными затруднениями для оператора. Хотя практика показывает, что научиться применять её достаточно просто, для эффективного использования калькулятора с обратной бесскобочной логикой необходима предварительная тренировка и постоянное поддержание навыков машинального перевода вычисляемых выражений из традиционной алгебраической нотации в RPN. Среди обычных инженерных калькуляторов использование RPN являются редкостью; из зарубежных можно назвать несколько моделей фирмы HP, из советских (российских) — единственную модель «Электроника Б3-19М» (в настоящее время не выпускается). Более популярна RPN в программируемых калькуляторах, её поддерживает множество зарубежных моделей, а среди российских (советских) программируемых калькуляторов до 1985 года вообще все поддерживали исключительно RPN; появившиеся позже модели с алгебраической логикой, программируемые на Бейсике, так и не стали массовыми.

Вычисление функций

Реализованные в калькуляторе двухместные функции, такие как вычисление произвольной степени или произвольного корня, выполняются обычно в соответствии с принятой для данного калькулятора логикой выполнения арифметических операций. Для калькуляторов с арифметической или алгебраической логикой это означает, что для вычисления функции пользователь сначала вводит первый её операнд, затем нажимает клавишу функции, после чего вводит второй операнд и нажимает клавишу «=». На калькуляторе с обратной бесскобочной логикой операнды сначала вводятся последовательно, через клавишу ввода, после чего нажимается клавиша вычисления функции.

А вот вычисление одноместных функций, независимо от логики арифметических вычислений, чаще всего реализуется по постфиксной схеме, то есть для вычисления такой функции пользователь сначала вводит (или вычисляет) аргумент, после чего просто нажимает клавишу нужной функции, и результат вычисления данной функции от ранее введённого аргумента отображается на дисплее. Лишь наиболее сложные калькуляторы с алгебраической логикой позволяют вводить вызовов функций в естественном (алгебраическом) виде: сначала вводится знак функции, после него, в скобках — значение или выражение, от которого эта функция должна быть вычислена. Такой порядок ввода данных удобен своей наглядностью, но только при наличии достаточно крупного дисплея, отображающего всю вводимую формулу или хотя бы заметную её часть.

Программирование калькуляторов

Параметры

Программируемый калькулятор обладает, помимо всех качеств сложного инженерного калькулятора, функциями ввода, редактирования и выполнения программ, то есть так или иначе описанных последовательностей вычислений, которые, будучи однажды введены, могут многократно повторно использоваться. В связи с этим к числу значимых параметров калькулятора, помимо логики вычислений, числа регистров памяти, набора поддерживаемых функций и возможностей отображения добавляются такие параметры, как:

Режимы работы

Чтобы обеспечить работу с программами, программируемый калькулятор, помимо обычного режима ручных вычислений (того режима, в котором постоянно работают обычные калькуляторы) должен поддерживать ещё, как минимум, два режима работы: режим программирования и режим исполнения программы.

Дополнительно программируемый калькулятор может поддерживать так или иначе организованный режим пошагового исполнения программы (он может быть совмещён с обычным режимом ручных вычислений). В таком режиме калькулятор по нажатию определённой клавиши на клавиатуре выполняет ровно одну, текущую команду программы и переходит в ручной режим. Пошаговое исполнение предназначено для отладки программ: после выполнения очередной операции или нескольких операций оператор имеет возможность проанализировать состояние калькулятора и убедиться, что исполнение программы происходит именно так, как планировалось, а в случае каких-то ошибок может устранить их, введя вручную правильные данные, и продолжить проверку, с тем чтобы выявить все возможные неисправности и впоследствии исправить их.

Способ программирования

Известно три принципиально различных способа программирования калькуляторов: символьно-кодовый машинный язык, язык высокого уровня и AER.

Типы калькуляторов

Некоторые калькуляторы оснащаются встроенным печатающим устройством, которое обеспечивает вывод производимых вычислений, результатов, итогов, графиков на бумажную ленту. В основном эта функция характерна для дорогих бухгалтерских калькуляторов, также она встречается у отдельных моделей программируемых (в том числе графических) калькуляторов.

История

Советские калькуляторы

Если не считать простейшие приспособления для облегчения вычислений в виде обычных русских счет, то первым устройством для автоматизации вычислений в России был арифмометр. Изобретенный в 1874 году арифмометр начал серийно производиться с 1890 года на Санкт-Петербургском механическом заводе. Модель оказалась столь удачной, что почти сто лет производилась с небольшими усовершенствованиями до конца 1970-х годов (модель «Феликс-М»). В 50-х годах XX века было налажено серийное производство электромеханических калькуляторов с электрическим приводом — модели «Быстрица», «ВММ», «ВМП» и др. В 1964-м году разработан и начал серийно производиться первый в СССР полностью электронный калькулятор модели «Вега». Начиная с 1974 года («Электроника Б3-04») производились карманные калькуляторы. В СССР производился широкий спектр программируемых калькуляторов: как настольных («Искра 123», 1972-й год), так и карманных («Электроника Б3-21», 1975-й год). С 1985 года выпускался калькулятор с языком программирования «Бейсик» («Электроника МК-85»). Всего в России/СССР выпускалось более 150 моделей калькуляторов.

Современные программируемые калькуляторы

Современные программируемые калькуляторы обладают графическим экраном; встроенным языком программирования высокого уровня; возможностью связи с PC (обычно для загрузки программ или данных) или с внешними устройствами; системой символьных вычислений, включающей различные манипуляции с выражениями, решение уравнений или их систем, символьное дифференцирование и интегрирование, а часто и решение дифференциальных уравнений в символьном виде; программами для рисования различных двумерных и трёхмерных графиков и диаграмм; операциями линейной алгебры; развитыми средствами статистического анализа данных; пакетом финансовых вычислений; вычислениями с комплексными числами; у многих из них есть возможность программирования на C на компьютере, с последующей кросс-компиляцией и загрузкой кода. Их память обычно составляет 100—400 килобайт ОЗУ и сотни килобайт или даже мегабайты флэш-памяти. Часто используются процессоры с тактовой частотой десятки мегагерц.

Серии TI-89 и TI-92 фирмы Texas Instruments используют алгебраическую нотацию и версию Бейсика, называемую TI-BASIC. Компилятор с C для PC, а также средства программирования на Ассемблере, созданы любителями этого калькулятора. Большое число программ, в частности игр, написано разными авторами. Разница между двумя сериями заключается в дизайне: калькуляторы серии TI-92 обладают клавиатурой QWERTY и большим экраном, соответственно они не карманные. Недостатком является отсутствие отпечатанного руководства (в США они продаются с таким руководством). Для большинства руководство доступно только на CD-ROM и в интернете. Кроме того, кабель для связи с PC надо покупать за дополнительную плату. Калькуляторы используют процессор 68000 с тактовой частотой 12 МГц (10 МГц для некоторых старых экземпляров старых моделей). Другие параметры этих калькуляторов приведены в таблице.

В настоящее время производятся только TI-89 Titanium и Voyage 200. Из младших моделей особенно популярен TI-83 Plus.

Серия HP-49G (к которой относятся калькуляторы HP-49G, HP-49G+, а также HP-48GII и HP 50g) фирмы Hewlett-Packard использует быстрые процессоры ARM9, имеет развитую систему алгебраической (символьной) математики, обратную польскую нотацию и язык RPL (Reverse Polish Lisp). По своим возможностям эти калькуляторы ещё более продвинуты, чем TI-89/92. Однако, по отзывам пользователей, эти калькуляторы, изготовляемые в Китае, страдают от проблем чисто механического свойства: корпус пластиковый, клавиши резиновые, а главное, быстро (часто за несколько месяцев) выходят из строя. Фирма присылает новый калькулятор, но и там клавиши так же быстро ломаются. Что касается руководства, то оно отрывочно: многих сведений там просто нет. Руководство на 800 страниц выложено на сайт в электронном виде, но оно не полно и не переведено с английского языка.

Предыдущая серия, HP-48G, отличалась гораздо более высоким качеством клавиатуры и сборки, но калькуляторы этой серии больше не производятся. Частично указанные недостатки исправлены в модели HP 50g. Как и для TI-89/92, для HP-49G существует и компилятор Си, и масса игр и других программ. Параметры этих калькуляторов приведены в таблице.

Фирма Casio тоже выпускает программируемые калькуляторы, в том числе цветные графические, а также с вводом информации при помощи стилуса (ClassPad 300 Plus), хотя и менее продвинутые, чем HP или TI.

Ещё более слабые калькуляторы выпускает фирма Sharp. Они обладают памятью до 30К и только базовыми возможностями — в частности, нет символьных вычислений. Вместе с тем, Sharp выпускает единственные калькуляторы с сенсорным экраном, как у КПК. Другая интересная модель — Sharp IQ-7000, представляющая собой органайзер со съёмной картой, содержащей интерпретатор с Бейсика.

Программируемые калькуляторы, в том числе графические, выпускает также Citizen. Некоторые модели (Citizen SRP-320G) считают с ошибками — например, arcsin(arccos(arctg(tg(cos(sin(9°)))))) вычисляется неправильно.

Программы-калькуляторы

Кроме производимых устройств-калькуляторов существуют также компьютерные программы-калькуляторы. Такие программы представляют собой специализированный программный продукт, предназначенный для узкого круга вычислений, например:

Эмуляторы калькуляторов

Распространённое компьютерное приложение — программа, рисующая на экране калькулятор с кнопками, которые можно нажимать мышкой (как правило, можно также нажимать цифровые кнопки на клавиатуре с тем же эффектом). Такая программа удобна для тех, кто привык работать с обычным калькулятором. Эмуляторы калькуляторов существуют для большинства известных типов операционных систем и, как правило, входят в стандартный набор поставляемых с системой утилит, как, например, известная программа-калькулятор Microsoft Windows из набора стандартных программ ОС Windows.

Некоторые такие программы специально делаются для эмуляции (или симуляции) конкретной модели калькулятора, воспроизводя его внешний вид и все функции (в том числе и свойственные ему ошибки). При эмуляции калькулятора производится полное копирование функций калькулятора (используются коды прошивки калькулятора), при симуляции — только приблизительное повторение функций. Эмулятор может быть частью системы разработки ПО для калькулятора. Так, например, для калькуляторов семейства HP 50g, одного из мощнейших программируемых калькуляторов, имеющихся на рынке, свободно доступна среда разработки, включающая эмулятор и отладчик, работающие под управлением Windows.

Другой подход к реализации калькуляторов в компьютере — ввод выражений в командной строке (например, bc). Такие калькуляторы ещё называют строчными. В целом это удобнее, поскольку можно вводить сложные выражения и при необходимости вызывать их повторно (с модификацией или без), а также видеть историю вычислений.

Наконец надо отметить, что на компьютерах можно применять системы компьютерной математики Derive, MuPAD, Mathcad, Mathematica, Maple, MATLAB и другие. Многие в командном режиме работы являются в сущности сверхмощными калькуляторами. Их возможности неизмеримо больше чем у обычных и даже научных микрокалькуляторов. Но, они куда дороже, сложнее в применении и требуют дорогого компьютера. Их нельзя поместить в карман и использовать с автономным питанием длительное время. Некоторые системы, например Maple, имеют эмулятор калькулятора с прекрасным графическим интерфейсом и возможностями выполнения не только численных, но и символьных (формульных) вычислений с графической визуализацией вычислений. Наиболее полное описание их возможностей дано в многочисленных книгах профессора Дьяконова В. П. и др. авторов.

Источник