WikiSort.ru - Не сортированное

Программи́руемый калькуля́тор — калькулятор, который обладает, помимо всех функций калькулятора, функциями ввода и выполнения программ.

Параметры и возможности

К числу значимых параметров калькулятора, помимо логики вычислений, числа регистров памяти, набора поддерживаемых функций и возможностей отображения добавляются такие параметры, как:

• Объём программной памяти, который может измеряться в байтах, командах или операторах языка программирования. Объём программной памяти ограничивает максимальный размер исполняемой программы, определяя тем самым пределы возможностей калькулятора. Во многих современных программируемых калькуляторах оперативная память, как и в обычных компьютерах с архитектурой фон Неймана, изначально едина и не делится на память данных (регистры памяти) и память программ. Разделение памяти на регистровую и программную производится отдельной командой, что даёт возможность более гибкого её использования.
• Способ программирования определяется языком, на котором составляются программы.
• Технические ограничения программ, связанные с особенностями реализации командного языка и схемотехники калькулятора. Например, количество подпрограмм, которые могут быть вложены друг в друга, наличие или отсутствие косвенной адресации в командном языке.
• Наличие энергонезависимой памяти, то есть возможность длительного хранения содержимого оперативной памяти при выключении калькулятора и наличие или возможность подключения устройств для оперативного ввода-вывода программ и данных. Для программируемых калькуляторов эта особенность является крайне важной, так как именно она определяет затраты времени на приведение калькулятора в рабочее состояние: при длительном хранении или возможности быстрой загрузки заблаговременно подготовленной к использованию программы его можно просто включить и работать, при отсутствии энергонезависимой памяти каждому сеансу работы вынужденно предшествует подготовительный процесс, заключающийся во вводе программы и её проверке.

Простые современные программируемые калькуляторы позволяют лишь сохранять и многократно использовать линейные последовательности операций, что даёт возможность многократно выполнять вычисления по одним и тем же формулам без повторного ввода этих формул. Более сложные конструкции позволяют писать полноценные программы на символьно-кодовом языке, адаптированном варианте BASIC'а или других языках программирования.

Наиболее мощные современные программируемые калькуляторы обладают графическим экраном; встроенным языком программирования высокого уровня; возможностью связи с ПК (обычно для загрузки программ или данных) или с внешними устройствами; часто используются процессоры с тактовой частотой десятки мегагерц, их память может содержать сотни килобайт ОЗУ и сотни килобайт или даже мегабайты флэш-памяти.

Такие калькуляторы также нередко снабжаются 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 некоторых из них есть возможность программирования на C на компьютере, с последующей кросс-компиляцией и загрузкой кода.

История

• В 1965 году итальянская фирма Olivetti выпустила настольное программируемое вычислительное устройство «Programma 101 (англ.)». Аппарат был способен выполнять арифметические действия, извлекать корни, находить абсолютное значение числа. Память в 240 байт распределялась между регистрами памяти и шагами программы. Для управления использовалась простая клавиатура, вывод данных производился на печатающее устройство. Программирование выполнялось на простом символьно-кодовом языке, включавшем операции передачи данных между регистрами, операции с данными и условные и безусловные переходы. Предположительно Olivetti Programma 101 можно считать первым в мире программируемым калькулятором, как и первым относительно портативным персональным компьютером, хотя и тот, и другой термин появились позже.^[1][2][3]

• В 1967 году японской фирмой Casio был представлен калькулятор Casio AL-1000. Он был выполнен на дискретных полупроводниковых элементах (284 отдельных транзистора, в основном Toshiba 2SC371, и 1500 диодов), имел 14-разрядный индикатор на газоразрядных лампах, память на ферритовых сердечниках и интерфейс для вывода данных на электрическую пишущую машинку. Возможности калькулятора были весьма ограниченными: четыре действия арифметики, извлечение квадратного корня, 4 регистра памяти, программная память на 30 шагов. В калькуляторе была реализована простая арифметическая логика операций (см. ниже). При этом аппарат имел размеры 380 x 440×238 мм, весил более 12 кг и продавался по цене, эквивалентной 900 американским долларам^[4].

• В 1969 году в США фирма Hewlett-Packard выпустила настольный программируемый калькулятор для научно-технических расчётов HP 9100A. Он весил 18 кг, продавался за 4900$ (около 33000$ по современным ценам), имел индикатор и клавиатуру. Отдельно продавалось печатающее устройство, считыватель магнитных карт и дополнительный внешний интерфейс для подключения принтера IBM. HP 9100A имел память из 16 числовых регистров и 192 шагов программы, реализовывал обратную польскую логику вычислений со стеком из трёх регистров, вычислял несколько десятков математических функций, а при использовании программ — корни многочленов до пятой степени, функции Бесселя, эллиптические интегралы и выполнял регрессионный анализ.^[5]

В связи с этим устройством стало широко известно само понятие «программируемого калькулятора». Первоначально HP 9100A был назван «персональным компьютером» (personal computer), но ответственные лица фирмы HP сочли, что название «калькулятор» сделает товар более продаваемым, в частности, из-за того, что службы закупки предприятий и организаций, как правило, имели полномочия приобретать «калькуляторы» по собственной инициативе, в то время как приобретение «компьютера», вне зависимости от стоимости, требовало санкции высшего руководства. Билл Хьюлет заметил: «Если бы мы назвали его компьютером, он был бы отвергнут компьютерными профи наших пользователей, так как он не похож на IBM»^[6]. К тому же реклама HP 9100A прямо противопоставляла его компьютерам, обещая покупателю «избавление от ожидания очереди к большому компьютеру».

• 1977 г. — разработан первый советский карманный программируемый микрокалькулятор «Электроника Б3-21». 13 регистров памяти, 60 шагов программы, обратная бесскобочная логика вычислений. Калькулятор стал родоначальником серии, куда вошли, кроме него, настольные калькуляторы МК-46, МК-64, MC-1103, совместимые по архитектуре и системе команд, с дополнительными возможностями — могли работать в качестве средства контроля производственного процесса, для чего имели систему ввода с измерителем напряжения на 8 каналов и дополнительный индикатор для отображения отклонения измеренного значения от заданного. Эти (и последующие МК-54, МК-52, МК-61… МК-161) калькуляторы использовали для работы ту же «обратную польскую запись» RPL.
• 1979 г. — Hewlett Packard выпустила первый программируемый калькулятор с алфавитно-цифровым индикатором — HP-41C. Он имел возможность подключения дополнительных модулей — RAM, ROM, устройства чтения штрих-кодов, кассеты с магнитной лентой, флоппи-дисков, принтеров, разъёмов RS-232, HP-IL, HP-IB.
• 1980 г. — появился Б3-34 — основательно доработанный вариант Б3-21, родоначальник наиболее массовой серии советских и российских программируемых калькуляторов так называемого «расширяющегося ряда». Практически вся литература по программируемым калькуляторам, серии журнальных статей в «Науке и жизни» и «Технике молодёжи», справочники по расчётам на микрокалькуляторах, выходившие в СССР в 1980-е годы, ориентировались на систему команд этого калькулятора. Большинство моделей советских программируемых калькуляторов были либо его полными функциональными аналогами (МК-54, МК-56), либо расширением (МК-61, МК-52, МС-1104).
• 1985 г. — в СССР появились МК-61 и МК-52 — расширенные версии семейства Б3-34, в которых увеличен объём программной памяти, добавлен один регистр и несколько новых функций. За исключением нескольких недокументированных функций, сохранена совместимость с Б3-34. Также, у МК-52 появилась возможность сохранения программы во встроенной ППЗУ и возможность подключения внешней памяти — хранилища библиотеки программ.
• 1985 г. — появился первый программируемый калькулятор с графическим дисплеем Casio FX-7000G.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

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.

• В режиме программирования нажатия на клавиши приводят не к выполнению вычислений, а к внесению в программную память калькулятора команд (операторов) программы. В зависимости от модели, калькулятор может поддерживать разные способы просмотра и редактирования программы. В наиболее простых моделях просмотр и редактирование не предусмотрено, и исправление программы осуществляется путем ее ввода вместо имеющейся.
• Режим исполнения программы включается по команде запуска программы, которую даёт оператор. В этом режиме калькулятор автоматически выполняет заданную программу над введёнными ранее или вводимыми по мере выполнения программы данными. Выход из режима исполнения происходит либо принудительно, по команде оператора (такое прерывание обычно является аварийным), либо по достижении команды завершения либо приостановки исполнения, находящейся в самой программе.

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.

Способы программирования

Известно три принципиально различных способа программирования калькуляторов: символьно-кодовый машинный язык, AER (Algebraic Expression Reserve) и язык высокого уровня.

Производители

Наиболее известными производителями программируемых калькуляторов являются американские фирмы Texas Instruments и Hewlett Packard, а также японская CASIO. В линейке моделей этих фирм присутствуют все типы программируемых калькуляторов. Топовые модели имеют большие графические экраны (среди моделей второго десятилетия XXI века — цветные и сенсорные), снабжены встроенными системами символьных вычислений (CAS), поддерживают мощные языки программирования.

См. также

• Мобильный компьютер
• Desmos (калькулятор)

Примечания

	Программируемый калькулятор на Викискладе

Литература

• Я. К. Трохименко, В. П. Захаров, Н. П. Ромашко, В. А. Жижко, Ю.М. Польский. Программируемые микрокалькуляторы: устройство и пользование. — Москва: Радио и связь, 1990. — 272 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-256-00318-6.

Ссылки

• ПМК: программируемые микрокалькуляторы | Мир ПК | Издательство «Открытые системы» (рус.)