Calculator

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 15 decembrie 2021; verificările necesită 34 de modificări .

Calculator ( lat.  calculātor „contor”) - un dispozitiv de calcul electronic pentru efectuarea de operații pe numere sau formule algebrice .

Calculatorul a înlocuit dispozitivele de calcul mecanice , cum ar fi abacul , abacul , regulile de calcul, aritmometrele mecanice sau electromecanice , precum și tabelele matematice (în primul rând tabele de logaritmi ).

În funcție de capacitățile și domeniul de aplicare prevăzut, calculatoarele sunt împărțite în simple, contabile, inginerești (științifice), financiare. Calculatoarele programabile sunt de obicei distinse în clase separate , care fac posibilă efectuarea de calcule complexe conform unui program predefinit, precum și calculatoare grafice care acceptă construcția și afișarea graficelor . Calculatoarele specializate sunt concepute pentru a efectua calcule într-o zonă destul de îngustă ( financiare , construcții etc.)

Prin design, calculatoarele pot fi desktop sau compacte (de buzunar). Unele modele au interfețe pentru conectarea unui computer personal , dispozitiv de imprimare , modul de memorie extern sau alte dispozitive externe. Calculatoarele personale moderne , telefoanele mobile , PDA-urile și chiar ceasurile de mână pot avea programe asemănătoare calculatoarelor .

Termenul „calculator” se referă, de asemenea, la programe specializate care sunt încorporate în site-uri web (de exemplu, „calculator de calorii”, „calculator pentru mărimea hainelor” etc.) sau în aparate electrocasnice (de exemplu, un calculator medical simplu poate fi integrat într-un simulator sportiv ).

Etimologie

Cuvântul latin calculator „contor, contabil” provine de la verbul calculo „număr, număr”, care, la rândul său, provine de la cuvântul calculus „pietriș” (pietricele erau folosite pentru numărare); calculus este un diminutiv al lui calx „var”.

În Uniunea Sovietică , termenul „microcalculator” a fost folosit pentru a se referi la un dispozitiv electronic de calcul de dimensiuni mici, care a fost folosit pentru prima dată în 1974 pentru microcalculatorul „ Elektronika B3-04 ”. Atât desktop-ul, cât și microcalculatoarele au fost denumite oficial „EKVM” (abreviar computere cu tastatură electronică ) [1] . În prezent, termenul „calculator” este folosit atât pentru calculatoare desktop, cât și pentru calculatoare de buzunar, dar termenul „microcalculator” poate fi folosit și în legătură cu aceleași dispozitive, astfel încât acești termeni pot fi considerați sinonimi.

Tipuri de calculatoare

Istorie

Istoria calculatoarelor, inclusiv a calculatoarelor, începe în mod tradițional cu mașina de însumare a lui Pascal , creată în 1643 de Blaise Pascal , și cu mașina de adunare Leibniz , inventată în 1673 de matematicianul german Gottfried Wilhelm Leibniz . În 1876, matematicianul rus P. L. Chebyshev a creat un aparat de însumare cu o transmisie continuă de zeci. În 1881, el a proiectat, de asemenea, un prefix pentru înmulțire și împărțire ( mașină de adunare Chebyshev ). Producția în masă a dispozitivelor de automatizare mecanică de numărare a început la sfârșitul secolului al XIX-lea : mașinile de adunare , tabulatoarele și mașinile de adunare au devenit un real ajutor în contabilitate, statistică și calcule inginerești.

Dispozitivele de calcul cu tastatură electronică au fost create în anii 1950 folosind mai întâi relee , iar apoi componente semiconductoare . Primele astfel de dispozitive aveau dimensiunea unui dulap și cântăreau mai mult de o sută de kilograme. Așadar, în 1957, Casio a lansat unul dintre primele calculatoare seriale 14-A [6] . A efectuat patru operații de aritmetică pe numere zecimale de 14 biți. Designul a folosit un releu, cântărea 140 kg și era realizat sub forma unei mese cu o unitate computer-piedestal, tastatură și afișaj, și consuma 300 W în timpul funcționării [7] .

În 1961, Marea Britanie a lansat primul calculator  complet electronic ANITA MK VIII , produs în masă , cu un indicator al lămpii cu descărcare în gaz din 11 cifre, o tastatură completă pentru introducerea unui număr + zece taste pentru introducerea unui multiplicator. În URSS, în 1964, a fost lansat primul calculator electronic serial intern „ Vega[8] , în SUA, în același an, a apărut un calculator masiv cu tranzistori FRIDEN 130 (4 registre, notație poloneză inversă ).

Calculatoarele cu stare solidă au devenit rapid mai complexe. În 1965, Wang Laboratories a lansat calculatorul Wang LOCI-2 , care putea calcula logaritmi , Casio a introdus primul calculator cu memorie încorporată „Casio 001” (dimensiuni 37 × 48 × 25 cm, greutate 17 kg), iar Olivetti a lansat „Programma 101” - primul calculator care ar putea salva un program și poate efectua calcule pe acesta în mod repetat. În 1967, Casio și-a prezentat calculatorul programabil de birou AL-1000 , iar producția EDVM-P, un calculator cu calculul funcțiilor transcendentale, a început în URSS. În cele din urmă, în 1969, Hewlett-Packard a lansat calculatorul științific programabil desktop HP 9100A. A implementat operații încorporate pentru calcularea tuturor funcțiilor matematice de bază, a avut 16 registre de memorie suplimentare, memorie de program pentru 192 de pași și a permis scrierea de programe cu logică complexă. A fost prevăzut pentru conectarea unui dispozitiv de stocare a datelor pe carduri magnetice, a unei imprimante specializate și a unui modul de interfață pentru ieșirea datelor către o imprimantă IBM. Separat, a fost vândută o unitate de extindere a memoriei cu un volum de 3472 de pași de program sau 248 de registre de memorie (memoria a fost distribuită între program și registre, în funcție de nevoie). Calculatorul era așezat pe masă și cântărea aproximativ 18 kg. HP 9100A și versiunea sa extinsă, HP 9100B, au fost probabil cele mai avansate calculatoare cu semiconductori discreti.

Calculatoare desktop și de buzunar de dimensiuni mici au fost produse din 1970, după apariția circuitelor integrate , care au redus drastic dimensiunea, greutatea și consumul de energie al dispozitivelor electronice. În 1970, Sharp și Canon au început să vândă calculatoare care puteau fi ținute în mână (cu o greutate de aproximativ 800 g). În 1971, a apărut primul calculator cu adevărat de buzunar (131×77×37 mm)  Bomwar 901B ; a efectuat 4 operații aritmetice, a avut un afișaj LED și a costat 240 USD.

În 1972, Hewlett Packard a lansat HP-35  , primul calculator de buzunar de inginerie care acceptă funcții trigonometrice directe și inverse, logaritmi și antilogaritmi, înrădăcinare și ridicare la o putere arbitrară; A fost folosită logica RPN cu patru registre operaționale, a existat un registru de memorie suplimentar. Modelul a fost foarte popular, peste 300.000 de exemplare s-au vândut în 3,5 ani la un preț de 395 USD (aproximativ 2366 USD în prețurile 2018). HP-35 a fost strămoșul unei întregi familii de calculatoare Hewlett Packard care foloseau RPN și a intrat în lista „Etape de referință IEEE susținută de IEEE a invențiilor și dispozitivelor semnificative din punct de vedere istoric din domeniul ingineriei electrice și electronice. În 2007, în special în memoria acestui model, compania a lansat un calculator numit „ HP-35s ” - un calculator programabil de inginerie non-grafică cu logică RPN, păstrând, pe cât posibil, aspectul general al HP-35 și având o anumită asemănare cu acesta.

În 1973, a apărut la vânzare calculatorul Sharp EL-805 , în care a fost folosit pentru prima dată un LCD , în 1978 - un calculator de buzunar pentru card Casio Mini (3,9 mm grosime). În 1979, Hewlett Packard a lansat primul calculator cu afișaj alfanumeric - HP-41C , programabil, cu capacitatea de a conecta module suplimentare - RAM, ROM, cititoare de coduri de bare , casete cu bandă magnetică, dischete, imprimante etc. În 1985, A apărut primul calculator programabil cu afișaj grafic Casio FX-7000G .

În general, în a doua jumătate a anilor 1980 și în deceniul următor, a existat un proces de reducere a costurilor calculatoarelor și de reducere a consumului de energie al acestora . A crescut semnificativ durata de viață a bateriei calculatoarelor. Alimentate de panouri solare și display-uri LCD din exotice au trecut în categoria echipamentelor obișnuite, în același timp, calculatoarele cu indicatoare LED au dispărut practic de la utilizare (cu excepția modelelor individuale de desktop).

În ciuda utilizării pe scară largă a computerelor, inclusiv a celor portabile, precum și a gadgeturilor cu o putere de calcul mare ( smartphone -uri , tablete , mini-laptop-uri, chiar și ceasuri ), calculatoarele continuă să fie la cerere pe piață în secolul XXI. Cererea este redusă doar pentru cele mai simple calculatoare de buzunar, care sunt folosite pentru calcule ocazionale de uz casnic. [4] Nu este neobișnuit să observăm o situație în care un utilizator care lucrează la un computer puternic ține un calculator pe masă și îl accesează periodic. Avantajul calculatoarelor „adevărate” continuă să fie ergonomia concepută pentru o aplicație specifică, ușurința în manipulare, un minim de operațiuni de service necesare, portabilitatea și o durată lungă de viață a bateriei.

Funcționalitatea calculatoarelor nu s-a schimbat prea mult de la sfârșitul secolului al XX-lea. O inovație fundamentală a fost furnizarea de modele de top de calculatoare științifice cu sisteme de algebră simbolică. Viteza calculelor și cantitatea de memorie a calculatoarelor programabile au crescut, respectiv limbajele folosite s-au complicat și posibilitățile au crescut. Indicatorul cu șapte segmente este păstrat doar în cele mai simple calculatoare; în cele științifice, face loc unui afișaj grafic complet (adesea color). Disponibilitatea ecranelor LCD ieftine a făcut posibilă nu numai afișarea mai naturală a formulelor date în calculatoarele științifice obișnuite, ci și crearea unei noi clase de calculatoare - cele grafice, care permit afișarea rezultatelor calculelor în formă grafică. Tot în ultimii ani, ecranele tactile au apărut pe calculatoarele de inginerie.

În Imperiul Rus/URSS/Rusia

Cu excepția conturilor obișnuite din Rusia , atunci primul dispozitiv produs în masă pentru automatizarea calculelor din Rusia a fost mașina de adăugare a lui Odner . Inventată în 1874, mașina de adăugare a fost produsă în serie din 1890 la Uzina Mecanică din Sankt Petersburg . Modelul s-a dovedit a fi atât de reușit încât a fost produs timp de nouăzeci de ani, până la sfârșitul anilor 1970, cu doar îmbunătățiri minore (modelul Felix-M ).

În anii 1950, în URSS a fost lansată producția de masă de calculatoare electromecanice cu acționare electrică - modelele Bystritsa, VMM, VMP etc.. În 1964 , a fost dezvoltat primul calculator de birou complet electronic din URSS „ Vega ” și a început în masă. producție. , care a folosit semiconductori discreti și memorie pe elemente de ferită [9] .

Primul calculator sovietic realizat folosind microcircuite este Iskra 111T . Calculatoarele programabile au început să fie produse în 1972 cu desktopul „ Iskra 123 ”. În 1974, a fost lansat primul calculator de buzunar - „ Electronics B3-04 ”; în legătură cu el a fost folosit pentru prima dată termenul „microcalculator”. Elektronika B3-18 a devenit primul calculator de inginerie sovietic de masă : după ce a fost pus în vânzare în 1976, a fost ulterior modificat de două ori (B3-18A și B3-18M) și a fost produs până la mijlocul anilor 1980. Din a doua jumătate a anilor 1970, producția de calculatoare de toate tipurile și scopurile a fost stăpânită în URSS; numărul total de tipuri de calculatoare sovietice este de aproximativ o sută, printre ele există atât analogi ale modelelor occidentale, cât și dezvoltări complet proprii.

Primul calculator programabil de buzunar din URSS a fost „ Elektronika B3-21 ” produs din 1977; a folosit logica RPN cu două registre operaționale, memorie pentru 13 registre și 60 de pași de program. Calculatorul a devenit strămoșul seriei, care includea, pe lângă acesta, calculatoare desktop MK-46 , MK-64 , MC-1103 , compatibile în arhitectură și sistem de comandă, cu caracteristici suplimentare - puteau funcționa ca mijloc de control procesul de producție, pentru care au avut un sistem de intrare cu un tensiometru pentru 8 canale și un indicator suplimentar pentru afișarea abaterii valorii măsurate de la cea calculată.

În 1979, a apărut calculatorul programabil B3-34 , produs într-o carcasă asemănătoare cu B3-21, dar semnificativ superior ca capabilități și incompatibil din punct de vedere al sistemului de comandă. Mai târziu, a apărut analogul său funcțional MK-54 , în care au fost utilizate microcircuite neambalate, datorită cărora dimensiunea, greutatea și prețul au fost reduse. MK-56  - versiunea desktop a MK-54. Toate cele trei modele sunt pe deplin compatibile cu software-ul, pentru ele au fost lansate mai multe cărți de referință binecunoscute cu programe pentru calcule științifice și tehnice, precum și o serie de articole în revistele populare „ Tehnologie pentru tineret ” și „ Știință și viață ”, predarea programarii, descriind caracteristicile calculatoarelor si continand exemple de programe, de la tehnic la gaming. În 1985, au apărut două modele noi din aceeași gamă, MK-61 și MK-52 , cu un set de caracteristici extins și memorie sporită. MK-52 avea o memorie nevolatilă încorporată pentru stocarea programelor sau a datelor și permitea conectarea unităților de expansiune a memoriei (PDU) cu bibliotecile de programe. În 1985, editura „ Nauka ” a publicat prima ediție a celei mai masive cărți de referință din URSS despre calcule la microcalculatoare prof. V. P. Dyakonov , tirajul tuturor celor trei ediții ale cărții s-a ridicat la 1,05 milioane de exemplare.

Din 1986, a fost produs calculatorul Electronics MK-85 (modificare - MK-85M), programabil în limbajul BASIC . După prăbușirea URSS, producția proprie de calculatoare în Rusia a fost complet întreruptă și nu a fost restabilită până în prezent. Cu excepții literalmente izolate (de exemplu, produse de copii unice ale MK-161 ), toate calculatoarele de pe piața rusă sunt fabricate în străinătate [4] .

Constructii

Un calculator tipic are un afișaj (indicator), o tastatură, realizată într-o singură carcasă, care conține și circuitul electronic al calculatorului și bateriile.

Afișează

Ca afișaj în calculatoarele moderne, sunt utilizați în principal indicatori pe cristale lichide ( LCD ). Calculatoarele profesionale de contabilitate sunt disponibile atât cu afișaj LCD, cât și cu afișaj fluorescent în vid (acesta din urmă consumă mult mai multă energie electrică, dar este clar vizibil în condiții de lumină ambientală scăzută).

În funcție de scopul calculatorului, informațiile sunt afișate pe următoarele tipuri de indicatori:

Tastatură

Tastatura calculatoarelor conține taste (butoane), apăsare care asigură introducerea numerelor și efectuarea operațiilor și funcțiilor. Tastatura conține cel puțin următoarele taste:

Pe lângă tastele obligatorii enumerate, calculatorul poate conține (și de obicei conține) mai multe sau mai puține chei pentru calcularea funcțiilor, lucrul cu registrele de memorie și controlul ordinii calculelor. Apăsarea unor astfel de taste duce la executarea operației corespunzătoare sau la calcularea funcției indicate pe aceasta, din numărul afișat pe indicatorul calculatorului. Lista funcțiilor acceptate este determinată de modelul calculatorului. Calculatoarele cu logica de calcul algebrică au, de asemenea, chei pentru paranteze .

În cele mai simple calculatoare, o tastă corespunde unei singure funcții . Odată cu creșterea numărului de funcții acceptate, tastatura începe să crească inacceptabil, prin urmare, în calculatoarele de inginerie care acceptă de la zeci la sute de funcții, tastatura sau o parte a acesteia funcționează într-un mod combinat: două sau mai multe funcții corespund uneia. cheie, una dintre denumiri este aplicată cheii în sine, a doua - deasupra ei (uneori a treia este lângă a doua). În acest caz, tasta modificatoare „F” este plasată pe tastatură (cunoscută și ca „Shift” sau „2nd ” ). Apăsarea acestei taste imediat înainte de apăsarea tastei cu dublu scop face ca funcția principală, ci cea suplimentară a ultimei taste să funcționeze. Uneori, trei sau patru funcții pot fi alocate unei taste, în astfel de cazuri denumirile sunt scrise pe partea de sus, de jos, pe partea tastei, pe ea într-o culoare diferită și așa mai departe, iar tastele speciale sunt folosite pentru a introduce a treia. sau a patra funcție (de exemplu, " 3rd » sau "K"). De asemenea, este posibil să comutați modurile de funcționare ale calculatorului și să selectați funcția care trebuie efectuată în funcție de mod. De exemplu, o tastă poate îndeplini funcția trigonometrică obișnuită, după apăsarea „F” - invers; dar, în același timp, calculatorul poate fi comutat în modul de calcul statistic folosind o tastă sau un comutator separat, caz în care aceeași tastă va apela una dintre comenzile de procesare statistică.

La unele modele, cum ar fi TI-30X Pro, numele mai multor funcții sunt imprimate pe un singur buton, iar funcția dorită este selectată prin apăsarea butonului de mai multe ori succesiv până când funcția dorită apare pe afișaj.

Tastatura calculatorului este proiectată să funcționeze cu o singură mână, astfel încât combinațiile mai multor taste apăsate simultan nu sunt aproape niciodată folosite. O excepție pot fi operațiunile de service foarte rar utilizate (de exemplu, operația de ștergere a întregii memorie într-un calculator cu un număr mare de registre).

Procesor și memorie

Procesorul și memoria calculatoarelor moderne sunt microcircuite fizic electronice cu un grad mare și foarte mare de integrare. Calculatoarele folosesc atât microcircuite specializate, cât și universale. De exemplu, calculatoarele din seria TI-89 folosesc un procesor tipic din familia Motorola 680x0 , care este utilizat pe scară largă în dispozitivele mobile și sistemele încorporate. O parte semnificativă a calculatoarelor utilizează reprezentarea internă a numerelor sub formă de cod zecimal codat binar (BCD), care simplifică foarte mult schemele de intrare-ieșire, dar afectează negativ viteza calculelor și necesită ceva mai multă memorie (aproximativ 4/log₂10 ≈ de 1,2 ori) pentru stocare aceeași cantitate de date în comparație cu codificarea binară convențională.

Memoria calculatorului este logic (din punctul de vedere al utilizatorului) în cele mai multe cazuri un set de registre , fiecare dintre acestea putând stoca un singur număr. Calculatorul are cel puțin două registre operaționale care stochează date care sunt în curs de procesare. În mod tradițional, primul registru operațional (a cărui valoare este afișată pe afișajul calculatorului) este desemnat „X”, iar al doilea registru operațional (care stochează operandul introdus anterior ) ca „Y”.

În plus, calculatorul poate aloca unul sau mai multe registre de memorie accesibile pentru comandă pentru stocarea constantelor sau a rezultatelor intermediare ale calculelor. În calculatoarele cu un singur registru de memorie, cheile pentru controlul acestui registru sunt de obicei indicate după cum urmează:

Când registrul de memorie conține o valoare diferită de zero, indicatorul afișează un simbol de serviciu (de obicei litera M ).

Dacă există mai multe registre de memorie, acestea sunt de obicei numerotate sau notate cu litere ale alfabetului latin. În acest caz, pentru a efectua operații cu registre, se folosesc tastele cu denumirile de mai sus, după care sunt apăsate suplimentar tastele numerice sau alfabetice corespunzătoare.

În cele mai avansate modele moderne de inginerie și calculatoare programabile, nu se utilizează lucrul direct cu registrele de memorie după numerele lor. În schimb, utilizatorul are capacitatea de a descrie variabile cu nume specifice și de a opera asupra lor introducând formule cu numele acestor variabile.

Baterii

Bateriile cu sare, alcaline sau litiu-ion sau bateriile reîncărcabile pot fi folosite ca baterii pentru calculator. Calculatoarele moderne, dintre care majoritatea au un consum de energie extrem de redus, folosesc aproape universal celule alcaline cu disc miniatural . Dintr-un element nou, calculatorul, cu utilizare zilnică, poate funcționa de la câteva luni la câțiva ani. Unii producători furnizează calculatoare cu panouri solare, a căror putere este suficientă pentru funcționarea unui calculator de inginerie de capacitate medie sau putere dublă, adică o combinație de baterii solare și chimice. În același timp, prezența unei baterii solare îndepărtează o parte din sarcina bateriei, prelungind durata de viață a bateriei calculatorului, iar bateria asigură funcționarea stabilă în condiții de lumină scăzută. Doar cele mai complexe și productive calculatoare programabile necesită baterii încăpătoare și puternice; pot folosi mai multe celule sau baterii mari. De asemenea, poate fi folosit, mai ales la modelele desktop sau modelele cu imprimanta, alimentate de la retea printr-un adaptor AC adecvat.

Logica de operare

Calculatorul implementează una (foarte rar două) din cele trei opțiuni logice ale operațiilor , adică ordinea în care sunt introduse comenzile, care este necesară pentru a efectua calcule aritmetice (comenzi pentru adunare , scădere , înmulțire și împărțire ). Acestea sunt logica aritmetică, logica algebrică și logica calculului cu notație poloneză inversă . Primele două se bazează pe notație infixă (când un semn de operație binară este plasat între operanzi într-o formulă ), ultimul se bazează pe notație postfixă (când semnul operației este plasat după operanzii la care se referă).

Logica aritmetică

Logica aritmetică se bazează pe notație infixă fără precedență sau paranteze. Pentru a efectua operația „a * b” (unde „*” este o operațiune binară arbitrară), utilizatorul tasta mai întâi valoarea a, apoi apasă una dintre tastele de operare binară („+”, „-”, „×”, „÷”, este posibil și „y x ”), apoi tastați valoarea b și apăsați tasta „=". Operația introdusă se efectuează pe numerele a și b, iar rezultatul acesteia este afișat pe afișaj. Dacă în loc de „=", utilizatorul apasă din nou tasta de operare binară, atunci același lucru se va întâmpla - operația introdusă anterior va fi executată și rezultatul acesteia va fi afișat, dar acest rezultat va deveni primul operand pentru operația a cărei cheie a fost presat.

Deci, de exemplu, pentru a calcula valoarea expresiei "30 * 5 + 45", utilizatorul trebuie să apese secvenţial tastele: "3" , "0" , "×" , "5" , "+" , "4". " , "5" , " =" . În acest caz, după apăsarea plusului, se va efectua înmulțirea lui 30 cu 5, introdusă anterior, pe afișaj va fi afișat rezultatul 150, iar după semnul egal va fi afișat rezultatul final 195. Logica aritmetică nu presupun prezența priorităților operaționale, toate operațiunile sunt efectuate în ordinea în care sunt introduse. Deci, o încercare de a calcula expresia 1 + 2 × 3 prin apăsarea butoanelor din secvența „1” , „+” , „2” , „×” , „3” , „=" va duce la un rezultat incorect, pentru că mai întâi se va face adunarea și abia apoi înmulțirea, care va avea ca rezultat 9, și nu 7, așa cum ar trebui să se dovedească conform regulilor matematicii. Pentru a obține rezultatul corect, utilizatorul trebuie să schimbe ordinea de introducere: mai întâi efectuați operația de înmulțire și abia apoi adunarea.

Logica postfix aritmetică

Un tip de logică aritmetică care utilizează notația postfixă pentru adunare și scădere. O caracteristică distinctivă a calculatoarelor cu această logică este prezența tastelor cu denumirile „+=" și „-=" . Apăsarea acestor taste duce la calcularea, respectiv, a sumei și diferenței ultimelor două numere introduse. De exemplu, pentru a calcula 2 - 3 , apăsați [2] [+=] [3] [-=] . În acest caz, operațiile de înmulțire și împărțire se efectuează în mod obișnuit. În prezent, calculatoare cu o astfel de logică sunt produse și utilizate pentru calcule contabile.

Logica algebrică

Logica algebrică se bazează pe notația infixă a operațiilor, dar, spre deosebire de logica aritmetică, ține cont de prioritățile operațiilor acceptate în matematică în calcule și permite utilizarea parantezelor. O singură operație binară se realizează exact în același mod ca și în cazul logicii aritmetice, dar la efectuarea calculelor în lanț la introducerea unei operații a cărei prioritate este mai mare decât prioritatea uneia introduse anterior, sau la introducerea unei paranteze de deschidere, calculatorul salvează operanzii introduși anterior în registrele interne și vă permite să continuați introducerea. Și numai atunci când utilizatorul apasă tasta „=” sau introduce o operație cu o prioritate mai mică sau o paranteză de închidere, rezultatul expresiei introduse sau o parte a acesteia este calculat.

Logica algebrică vă permite să efectuați calcule pe formule matematice, introducând date, operații și paranteze în ordinea în care sunt scrise în formulă, fără a vă gândi la ordinea corectă a operațiilor. Compensația pentru această comoditate este complexitatea calculatorului, deoarece sunt necesare registre operaționale suplimentare pentru a stoca operanzi pe care operațiunile nu au fost încă efectuate. Fiecare pereche de paranteze imbricate și fiecare operație cu prioritate ridicată după cea cu prioritate scăzută necesită două registre de operare: unul pentru stocarea operandului și unul pentru operația în așteptare. Deci, de exemplu, când se calculează formula:

conform regulilor de prioritate, nici una dintre operații nu poate fi efectuată înainte de introducerea ultimului parametru j ; în momentul în care utilizatorul introduce prima paranteză de închidere, calculatorul ar trebui să stocheze 10 operanzi și 9 operații în registrele de operare.

Deoarece numărul de registre este limitat, pentru calculatoarele logice algebrice există o limită a complexității expresiei care poate fi calculată fără transformare. Cele mai simple calculatoare de inginerie pot avea o limită de 3-5 numere în așteptare (respectiv, același număr de perechi de paranteze imbricate și operații în așteptare în formula calculată), altele mai complexe - până la o duzină sau mai multe.

Prioritatea și asociativitatea adunării, scăderii, înmulțirii și împărțirii corespund celor acceptate în matematică, dar alte operații binare pot fi efectuate diferit de diferite calculatoare. De exemplu, exponentiația în lanț „ 2 ^ 3 ^ 4 = ” [10] în diferite modele poate însemna 2 3 4 sau (2 3 ) 4 , iar „ − 2 ^ 2 = ” poate însemna atât (−2) 2 , cât și −( 2 2 ). Pentru a garanta corectitudinea calculelor, este necesar să se studieze cu atenție documentația unui anumit model de calculator și, în situații ambigue, să se folosească paranteze suplimentare. Unele modele de calculatoare introduc automat paranteze suplimentare în câmpul de intrare pentru a afișa prioritățile operațiilor [11] .

Reverse Bracketless Logic

Acest tip de logică se bazează pe așa-numita notație poloneză inversă (RPN, Notație poloneză inversă) a expresiilor, în care valorile operanzilor sunt scrise mai întâi într-un rând, iar după ele semnul operației care se efectuează. .

Arhitectura calculatoarelor cu logica inversă fără paranteze se caracterizează prin prezența unui teanc de registre operaționale cu o dimensiune de cel puțin trei (notate de obicei cu X, Y, Z) și o comandă specifică, notată pe tastatură cu „↑” ( de asemenea "ENTER" , "B↑" , "E↑" ). Valoarea introdusă de la tastatură sau preluată din registrul de memorie este plasată în registrul X și afișată pe afișaj. Comanda „↑” schimbă valorile pe stivă în direcția X → Y → Z → (și mai departe, dacă există mai multe registre pe stivă), adică această operație vă permite să separați intrarea operanzilor succesivi . Când utilizatorul apasă orice tastă de operare, această operație este efectuată pe operanzii din stivă (de obicei, pe valorile din registrele Y și X), iar rezultatul este plasat în registrul X. Restul valorilor pe stivă sunt deplasate înapoi în direcția →Z→Y. Tabelul de mai jos arată ordinea în care expresia „1 + 2 × 3” este evaluată pe un calculator RPN și conținutul registrelor stivei după apăsarea fiecărei taste (presupunând că stiva a fost inițial complet zero).

Inregistreaza T 0 0 0 0 0 0 0 0
Înregistrează Z 0 0 0 0 unu unu 0 0
Înregistrează Y 0 0 unu unu 2 2 unu 0
Înregistrați X (afișare) 0 unu unu 2 2 3 6 7
Tasta apăsată "unu" „↑” "2" „↑” "3" „×” „+”
Operațiune în curs intrare schimb intrare schimb intrare "2×3" „1+6”

Uneori calculatoarele cu RPN au încă un registru operațional suplimentar, în care, după operație, se salvează conținutul anterior al registrului X. Dacă este necesar, această valoare poate fi preluată folosind o comandă specială. Parantezele nu sunt necesare în RPN deoarece operațiunile sunt efectuate în ordinea în care sunt introduse.

RPN este similar din punct de vedere funcțional cu notația infixată obișnuită între paranteze, dar aceleași expresii necesită mai puține apăsări de taste pentru evaluare. Practica arată că învățarea modului de utilizare a RPN este destul de simplă, dar pentru a utiliza eficient un calculator cu logica de paranteză inversă, sunt necesare pregătire preliminară și menținerea constantă a abilităților. Printre calculatoarele de inginerie comune, utilizarea RPN-urilor este rară; din cele străine pot fi denumite mai multe modele de HP, din cele sovietice - singurul model „Electronics B3-19M” (nu este disponibil momentan). RPN este mai popular în calculatoarele programabile, inclusiv datorită reducerii dimensiunii programului obținută prin utilizarea acestuia: pentru un calculator cu o cantitate mică de memorie de program, salvarea literalmente a uneia sau a două instrucțiuni determină uneori dacă un program extrem de necesar se va încadra în memorie, sau va trebui redusă, sacrificând capacitățile și ușurința de utilizare.

Evaluarea funcției

Calculul funcțiilor cu un singur loc (puteri și rădăcini fixe, trigonometrice, logaritmi etc.), indiferent de logica calculelor, este cel mai adesea implementat conform schemei postfixe:

  1. Utilizatorul evaluează sau tastează un argument la tastatură.
  2. Utilizatorul apasă tasta(e) funcției care urmează să fie calculată.
  3. Calculatorul calculează funcția corespunzătoare tastei apăsate și afișează rezultatul calculului pe indicator.

De exemplu, pentru a calcula o expresie pe majoritatea calculatoarelor, trebuie să apăsați tastele în succesiune:

[5], [×], [4], [=], [lg].

Cele mai complexe calculatoare cu logică algebrică vă permit să introduceți un apel de funcție într-o formă naturală (algebrică): mai întâi se introduce semnul funcției, după acesta, între paranteze, valoarea sau expresia din care trebuie calculată această funcție. Adică, calculul exemplului anterior într-un astfel de calculator va necesita apăsări de taste:

[lg], (, [5], [×], [4], ), [=].

La unele modele, un parantez de deschidere este introdus automat atunci când tasta funcțională este apăsată, iar parantezele de închidere sunt introduse automat când este apăsată tasta egală.

Prima dintre opțiunile descrise este mai ușor de implementat și, în același timp, mai economică, deoarece pentru a calcula funcția în sine, trebuie doar să apăsați tasta funcțională. Dar pentru calcule care utilizează formule complexe, acest lucru necesită fie o abilitate dezvoltată, fie o pictare preliminară a procedurii de introducere a formulei pe hârtie. A doua opțiune este mai clară și mai ușoară pentru utilizator, deoarece întreaga expresie algebrică poate fi introdusă complet în forma sa naturală, dar acest lucru este convenabil numai dacă există un afișaj alfanumeric suficient de mare care afișează întreaga formulă introdusă sau cel puțin un parte semnificativă a acesteia. În plus, atunci când tastați, de obicei trebuie să apăsați mai multe taste.

Calculatoare

Pe lângă calculatoarele fabricate, există și programe de calculator - calculatoare. Astfel de programe sunt un produs software specializat conceput pentru o gamă restrânsă de calcule, de exemplu:

Calculatoare online

O aplicație de calculator obișnuită  este un program de calculator online care desenează un calculator pe ecran cu butoane care pot fi apăsate cu mouse-ul (de obicei, puteți apăsa și butoanele numerice de pe tastatură cu același efect). Un astfel de program este convenabil pentru cei care sunt obișnuiți să lucreze cu un calculator convențional. Programele de calculatoare există pentru cele mai cunoscute tipuri de sisteme de operare și, de regulă, sunt incluse în setul standard de utilități furnizate cu sistemul, cum ar fi binecunoscutul program de calculator Microsoft Windows din setul de programe standard Windows.

O altă abordare a implementării calculatoarelor pe un computer este introducerea de expresii pe linia de comandă (de exemplu, bc ). Astfel de calculatoare sunt numite și litere mici. În general, acest lucru este mai convenabil, deoarece puteți introduce expresii complexe și, dacă este necesar, să le apelați din nou (cu sau fără modificare), precum și să vedeți istoricul calculelor.

Emulatoare (simulatoare) de calculatoare

Unele programe sunt special create pentru a emula (sau simula ) un anumit model de calculator, reproducându-i aspectul și toate funcțiile (inclusiv erorile sale inerente ). La emularea unui calculator, funcțiile calculatorului sunt complet copiate ( se folosesc codurile firmware ale calculatoarelor ), la simulare, se realizează doar o repetare aproximativă a funcțiilor. Un emulator poate face parte dintr-un sistem de dezvoltare software de calculator. De exemplu, familia de calculatoare HP 50g , unul dintre cele mai puternice calculatoare programabile de pe piață, are un mediu de dezvoltare disponibil gratuit care include un emulator și un depanator care rulează sub Windows.

Există site-uri specializate care oferă posibilitatea de a emula unele modele de calculatoare, de exemplu, pentru a-i studia munca [13] [14] .

Producția și consumul de calculatoare în secolul XXI

Producători

La sfârșitul primului deceniu al secolului XXI, câteva zeci de firme erau angajate în producția de masă de calculatoare, cu un total de sute de modele pentru diverse scopuri în sortimentul lor. Printre producători se numără aproximativ o duzină de mărci de renume mondial și doar câteva firme care produc calculatoare de toate tipurile. Liderul în producția generală de calculatoare este CASIO  - în 2006, ea a anunțat lansarea unui miliard de exemplare. În același an, Sharp a lansat cel de-al 600-lea calculator. În volumul vânzărilor globale, patru companii sunt lideri: CASIO , Hewlett Packard , Texas Instruments , Citizen . Unele mărci au o popularitate locală vizibil mai mare în anumite țări sau regiuni. Așadar, în Rusia, liderul incontestabil printre mărci este Citizen, dar produsele unuia dintre „patru mari” - Texas Instruments - sunt slab distribuite. Pe lângă Citizen, HP și CASIO, Canon , Sharp , STAFF, ASSISTANT, calculatoarele Kenko sunt utilizate pe scară largă în Rusia [4] .

Dacă în URSS cererea de calculatoare a fost satisfăcută de producția proprie (s-au folosit și calculatoare produse în țările CMEA , mai ales în instituții ), acum în Rusia se folosesc aproape exclusiv calculatoare de import [4] . După prăbușirea URSS , producția de calculatoare, precum și aproape toate componentele electronice complexe produse în masă, au fost reduse, neputând să reziste concurenței cu un val de produse importate. O parte din producție a rămas în fostele republici sovietice (inclusiv unul dintre principalii producători de calculatoare sovietice, NPO Kristall, situat în Ucraina). Întreprinderile care produc dispozitive și componente electronice nu produc de fapt calculatoare. De exemplu, întreprinderea Zelenograd " Angstrem ", unul dintre puținii producători ruși de circuite electronice pentru calculatoare, lucrează pentru export [4] , și PJSC din Sankt Petersburg "Svetlana", care a produs o gamă largă de calculatoare în perioada sovietică, este complet reorientat către producția de electronice industriale [15 ] . Câteva modele de calculatoare sovietice au durat în producție până la mijlocul anilor 1990 sau chiar mai mult (de exemplu, calculatoarele MK-51 și MK-71 produse de Angstrem, ale căror ultime copii datează din 1999-2000), dar volumul de producția lor era foarte mică.

De asemenea, în lume sunt produse sute de tipuri de calculatoare noname ieftine. În cea mai mare parte, acestea sunt mult inferioare ca calitate față de mărcile mondiale, dar concurează cu succes cu acestea, în principal pe segmentele de preț mai mici, datorită unui preț semnificativ mai mic. În Rusia, modelele noname sunt răspândite, în plus, pe piața rusă, potrivit experților, o parte semnificativă a calculatoarelor vândute sub mărci cunoscute este un fals [4] .

Dimensiunea și structura pieței

În 2009, piața eurasiatică a calculatoarelor era estimată la 4,5-6 milioane de euro pe lună.

Anterior (până în anii 1990) la nivel mondial, principala cotă de piață (65-70% în termeni monetari) era alcătuită din contabilitate desktop și calculatoare de buzunar aritmetice simple. Primele sunt utilizate în mod activ pentru calculele zilnice obișnuite în munca de birou, precum și în comerț, ca o completare la casa de marcat , cea din urmă - pentru calculele de uz casnic de zi cu zi.

În Occident, situația s-a schimbat dramatic în ultimele decenii. Acest lucru s-a întâmplat după ce calculatoarele au fost „legalizate” în procesul educațional din școlile și universitățile occidentale , iar metodele de manipulare a calculatorului au fost incluse în programa școlară generală; folosirea calculatoarelor în procesul educațional nu numai că nu este interzisă acolo, dar uneori chiar este obligatorie. Drept urmare, în Europa de Vest, ponderea calculatoarelor de inginerie și grafice a crescut considerabil, iar în 2009 s-a ridicat la 33% în termeni cantitativi, iar în termeni monetari a fost cu 25% mai mare decât ponderea calculatoarelor desktop și simple de buzunar.

În Rusia, unde utilizarea calculatoarelor în instituțiile de învățământ este încă strict limitată, situația rămâne aceeași ca înainte în Europa: 70% din piață este încă ocupată de calculatoare desktop, 10-12% de calculatoare de buzunar, ponderea ingineriei. calculatoare variază de la 5-13%. De asemenea, în Rusia există mult mai puțină cerere pentru calculatoare de tipărire decât în ​​Occident. Pe lângă motive obiective, analiștii asociază diferențele de cerere pentru anumite tipuri de calculatoare cu politica de marketing a furnizorilor [4] .

Vezi și

Note

  1. A. M. Erofeev, V. G. Jivov, Yu. I. Romanov. Elemente de bază ale construirii unui computer electronic și elemente de tehnologie de impuls: [Pentru pregătire. și pregătirea avansată a mecanicilor pentru reparații și tehnologie. serviciul va calcula. tehnologie]. - M . : Statistică, 1975. - 183 p.
  2. CT-555N | Calculator de cetățean . Preluat la 21 octombrie 2017. Arhivat din original la 22 octombrie 2017.
  3. Excepțiile sunt rare, dar există, de exemplu, Casio fx-6200G  - neprogramabil
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 Calcularea profitului - o privire de ansamblu asupra pieței calculatoarelor  // „Kantseliya”: Jurnal. - 2009. - 12 septembrie.
  5. Construction Master Pro | Industrii calculate . Preluat la 10 august 2019. Arhivat din original la 10 august 2019.
  6. Casio 14-A . Consultat la 16 februarie 2017. Arhivat din original la 1 februarie 2020.
  7. Casio (calculator) . www.firstversions.com. Data accesului: 17 februarie 2017. Arhivat din original la 18 februarie 2017.
  8. Muzeul Calculatoarelor Sovietice - VEGA  (link descendent din 12-10-2016 [2213 zile]) Arhivat 29 septembrie 2010 la Wayback Machine
  9. Muzeul Calculatoarelor Sovietice - VEGA Arhivat 29 septembrie 2010 la Wayback Machine
  10. Simbolul „^” indică comanda pentru calcularea unui grad arbitrar.
  11. Revizuirea calculatorului Casio fx-50FH II și fx-3650P II  (japonez) pe YouTube , începând cu ora 5:37
  12. Calculator.net: Calculatoare online gratuite… . Preluat la 2 iulie 2022. Arhivat din original la 1 iulie 2022.
  13. Inversarea uimitoarei hack-uri de calculator din 1974 a lui Sinclair - jumătate din ROM-ul HP-35 . Preluat la 10 august 2019. Arhivat din original la 16 august 2019.
  14. Emulator de calculator rusesc . pmk.arbinada.com . Preluat la 16 noiembrie 2020. Arhivat din original la 4 iunie 2021.
  15. PJSC Svetlana . Preluat la 7 ianuarie 2018. Arhivat din original la 10 aprilie 2020.

Literatură