Реферат: История советских калькуляторов

Первые модели микролькулятора Б3-21 выпускались с индикатором на красных светодиодах. Запятая занимала отдельный разряд. Затем индикатор поменяли на зеленый катодо-люминисцентный, из-за чего он стал работать на 20% медленнее.

Микрокалькулятор работает с обратной польской нотацией, то есть сначала вводятся два числа, а затем вводится операция. После ввода первого числа необходимо нажать стрелку вверх . Кроме двух операционных регистров X и Y микрокалькулятор имеет кольцевой стек, состоящий из шести регистров. Стек чисел соединен с регистром X. Для кольцевого перемещения чисел в стеке используются специальные клавиши перемещения чисел в стеке - по часовой стрелке и против часовой. Кроме кольцевого стека в калькуляторе предусмотрены еще семь регистров с номерами от 2 до 8.

Калькулятор имеет две префиксных клавиши - F и P. Клавиша F является префиксной для операций, обозначенных черным цветом, клавиша P - обозначенных красным. Префиксные клавиши также используются для записи и извлечения чисел из регистров. Для записи используется клавиша P, а для чтения - клавиша F.

Но я же не сказал о главной особенности калькулятора Б3-21 - способности программировать! В микрокалькуляторе есть 60 шагов программы, причем адреса записываются по модулю шесть, то есть адреса идут в следующем порядке: 00, 01, 02, 03, 04, 05, 10, 11 и так далее. Каждая клавиша имеет свой код операции. Калькулятор имеет функции безусловного перехода, перехода на подпрограммы, а также переходы по условию. Клавиши ветвления (переходов) используют две ячейки памяти калькулятора - одну ячейку занимает код операции, а другую - адрес перехода. Требуемый адрес перехода получается, исходя из кода клавиши, которая нажимается после нажатия клавиши перехода, плюс 1. Например, чтобы безусловно перейти на адрес 33, необходимо нажать клавиши БП и 3 (код 34). Коды операций брались из таблицы.

Первый программируемый калькулятор сразу стал очень популярен в стране. Теперь пользователь мог не только писать сложные программы, но даже играть в игры с калькулятором. Это было неслыханное нововведение! Начала выпускаться литература по технике программирования на программируемом микрокалькуляторе. Слева на рисунке - очень популярная книжка тех времен, посвященная играм и полезным программам с использованием калькулятора Б3-21.

Появление программируемого микрокалькулятора Б3-21 позволило даже организовать управление производственным процессом. Были выпущены настольные варианты этого калькулятора - МК-46 и МК-64 (рисунок справа). Это были большие настольные калькуляторы, имевшие на задней части корпуса специальные разъемы. Был введен дополнительный регистр 9, в который записывался, так называемый "код эксперимента". В этих калькуляторах возможен ввод данных как с клавиатуры, так и от внешних устройств (датчиков, аналого-цифровых преобразователей и пр.), они могут осуществлять контроль допусковых величин вводимых данных и печатать данные и результаты их обработки при помощи внешнего устройства. МК-64 отличается от МК-46 наличием встроенного цифро-аналогового преобразователя. Многие микрокалькуляторы МК-64 были установлены в кабинетах физики специальных физико-математических школ, так как они могли, скажем, измерить напряжение от батарейки.

Самый известный микрокалькулятор

Первые программируемые калькуляторы Б3-21, МК-46 и МК-64, хоть и работали по программе, но имели всего два операционных регистра X и Y, а работа с кольцевым стеком была очень неудобной. И вот, в 1980 году на смену микрокалькулятора Б3-21 пришел программируемый микрокалькулятор Б3-34 в ценой 85 рублей. Это был еще один шаг вперед! У него был стек, состоящий из четырех регистров, 98 шагов программной памяти, 14 регистров памяти вместо семи у Б3-21, а самое главное - возможность организации циклов и работа с индексными регистрами. С калькулятором стало работать - одно удовольствие.

Вскоре появились аналоги Б3-34 - МК-54, сделанный в более красивом дизайне, и стоивший на 20 рублей дешевле за счет использования источников питания другого типа. Был также разработан настольный вариант - МК-56.

Один за другим известные научно-популярные журналы стали учить работать с калькулятором. Это - журналы "Наука и Жизнь", "Техника-Молодежи" и "Химия и Жизнь". В "Науке и Жизни", начиная с октября 1983 года появился специальный раздел "Человек с микрокалькулятором", где рассказывалось как работать с Б3-34, а также приводилось большое количество полезных и игровых программ. Журнал "Техника - Молодежи", начиная в 1985 году сначала провел курс программирования на Б3-34 под названием "Калькулятор - Ваш помощник", а затем организовало "Клуб Электронных Игр", в котором печатались увлекательнейшие фантастические рассказы "Истинная Правда" и "Путь к Земле", где читателям предлагалось самим "освоить" технику "приземления" на лунную поверхность и осуществить полет с Луны на Землю на не приспособленном для таких полетов корабле местных лунных линий "Кон-Тики". Школьники и взрослые пользователи микрокалькулятора с нетерпением ожидали очередного номера "Техники-Молодежи", чтобы продолжить полет к Земле.

Микокалькулятор работает по обратной польской нотации, то есть сначала вводится первое число, нажимается клавиша , вводится второе число и нажимается клавиша с необходимой операцией. То есть, чтобы умножить 2 на 3, надо нажать клавиши: (результат - 6). Для хранения операндов используется стек, состоящий из четырех регистров - X, Y, Z, T. При вводе числа после получения результата и при извлечении числа из регистра памяти (0..9, A..D), содержимое регистра X, который является отображением индикатора, сдвигается в регистр Y, значение Y - в Z, а Z - в T. При выполнении операций в качестве операндов используются, в основном, регистр X и Y.

В режиме программирования код каждой команды занимает одну ячейку памяти. Команды ветвления (переходы, циклы, условия) занимают две ячейки. Одна ячейка - код операции, вторая - адрес перехода. В отличие от Б3-21, адрес перехода задается при помощи цифровых клавиш, а не при помощи ввода операции с нужным кодом. Например, для того чтобы ввести команду перехода на адерс 33, надо было ввести | БП | 3 | (клавише 3 соответствовал код 34). В микрокалькуляторе Б3-34 теперь надо просто ввести | БП | 3 | 3 |. Хотя теперь и надо было вводить на одну клавишу больше, зато не надо сверяться с кодами операции по таблицам.

Более подробно о том, как работать с калькулятором Б3-34, описано на специальной страничке, посвященной работе с Б3-34, которая расположена здесь.

Однако, самое интересное в калькуляторах Б3-34, и его аналогах - наличие недокументированных возможностей, которые помогали не только в написании программ, но и формировать специальные видеосообщения. Недокументированных особенностей в этих микрокалькуляторах оказалось настолько много, что заслуживают написания отдельной статьи. О недокументированных возможностях Б3-34 и его аналогов можно ознакомиться здесь.

Микрокалькулятор Б3-34 и его аналог МК-54 и МК-56 стали настолько популярными, что разработчики из Киевского завода "Кристалл" решили продолжить эту линию калькуляторов и в 1985 году выпустили новые модели МК-61 и МК-52. В них добавлен один регистр памяти, стало 105 шагов программной памяти и добавлен еще десяток функций. Микрокалькулятор МК-52, кроме того, имел память на 512 ячеек, которая не стиралась при выключении питания, и в которую можно было записать как программу, так и данные. В микрокалькуляторе МК-52 имелся также специальный разъем для подключения уже готовых модулей с программами, выпускавшихся под общим названием БРП (блок расширения памяти). При разработке блоков БРП разработчики опять убили сразу двух зайцев, запаяв в блок матрицу с двумя наборами программ. Установив перемычку, скажем, в положение 1, получаем блок БРП-3 с математическим набором программ, а перепаяв перемычку на положение 2 - блок БРП становится астронавигационным БРП-2. Гарантия, правда, на блок при этом терялась, так как приходилось откручивать винт с пломбой. Об этом было сказано в одном из номеров "Науки и Жизни", где один из читателей поделился об этом с редакцией, которому в свою очередь об этом рассказал один из разработчиков из НПО "Кристалл". Представляю, что было потом с этим разработчиком.

Кстати, микрокалькулятор МК-52 летал в космос на корабле "Союз ТМ-7", где его предполагалось использовать для рассчета траектории посадки в случае, если испортится бортовой компьютер.

Поздние модели микрокалькуляторов

Первые микрокалькуляторы потребляли очень много энергии от батареек, работы которых хватало от силы на два часа автономной работы. 220 вольт под рукой бывает не всегда, а без проблем купить батарейки можно было только в крупных городах. Поэтому инженеры-разработчики начали разрабатывать микрокалькуляторы, которые бы очень мало энергии от батареек. К тому времени уже были изобретены индикаторы на жидких кристаллах, которые отличались пониженным энергопотреблением.

Вторым микрокалькулятором на жидких кристаллах после Б3-04 стал микрокалькулятор Б3-30 (на рисунке слева), разработанный в 1978 году и потреблявший 8 миливатт (для сравнения, калькулятор Б3-26 потреблял 600 мВт). В этом калькуляторе была несвойственная советским калькуляторам функция вычисления обратной величины числа, имеющаяся практически во всех современных простых калькуляторах. Чтобы вычислить 1/5, надо нажать | 5 | -:- | = |. Через год микрокалькулятор Б3-30 заменил Б3-39, в котором использовалась новая низкопороговая микросхема. Потребляемая мощность уменьшилась в восемь раз и составила всего один миливатт. В этом калькуляторе уже можно было обойтись без преобразователя напряжения.

Еще через год, к Московской олимпиаде 1980 года был выпущен микрокалькулятор МК-53, имеющий на борту часы с будильником и секундомером. В этом микрокалькуляторе требовалось на одну батарейку меньше, чем в Б3-39. Это стало возможным за счет использования еще более низкопороговой микросхемы К145ВВ3-2, которая к тому же стала "бескорпусной".

Новой вехой в калькуляторостроении стало появление микрокалькулята с питанием от солнечных элементов МК-60. В общем-то, обычный калькулятор, имеет один регистр памяти, кроме солнечных батарей ничего в нем особенного нет.

Инженерная мысль тоже на месте не стояла, и, решая задачу микроминиатюризации, в 1979 году разработан новый сверхмаленький, но очень умный микрокалькулятор Б3-38. В него вошли все последние достижения микроэлектроники. Его размеры были самыми маленькими - 91х55х5.5 мм.

Он умел не только быть инженерным, но и производил статистические расчеты. Калькулятор имел две префиксные клавиши - F1 и F2. Скоро появился аналогичный калькулятор, но с размерами побольше - МК-51. Скоро он стал очень популярным, хотя у него был существенный недостаток - выключатель питания, который все время плохо включался. Это было из-за того, что наши инженеры догадались сделать механизм включения, состоящий из полукруглого ползунка, который замыкал дорожки печатного монтажа на плате. Разумеется, со временем дорожки окислялись или стирались, и контакт становился плохим.

В этих микрокалькуляторах был впервые применен метод вычисления элементарных функций по методу "цифра за цифрой", который стал сменил разложение в ряд Тэйлора и стал фактическим стандартом почти для всех современных калькуляторов во всем мире, кроме как у нас. В двух словах, метод "цифра за цифрой" можно отнести как к итерационным, так и к табличным. Он характеризуется простотой выполнения операций (алгебраическое сложение и сдвиг), значительным совпаданием алгоритмов для различных функций и, самое главное, достаточно высоким быстродействием и точностью вычислением. Погрешность вычислений при 8-разрядном аргументе составляет всего +- 1 в седьмом-восьмом разряде.

И, наконец, одной из самых последних моделей среди инженерных микрокалькуляторов стал микрокалькулятор МК-71 с питанием от солнечных элементов. Он по сути является продолжением серии Б3-38 и МК-51. В этом калькуляторе, в отличие от Б3-38 и МК-51, используется алгебраическая логика вычислений, такая же как и в С3-15, есть пять уровней скобок, возможность работы с простыми дробями и представлять результат вычислений в градусах, минутах и секундах, имеются гиперболические функции и механизм округления результата к требуемой точности. К тому же этот калькулятор - десятиразрядный.

Есть еще одно направление развития калькуляторов - демонстрационные калькуляторы. По сути дела, это обычные микрокалькуляторы, в которых применены большие индикаторы и кнопки, включая герконовые, на кооторые "нажимали" при помощи магнитной указки. У меня сохранилась только одна фотография демонстрационного калькулятора, сделанного на основе МК-36. В свое время я подарил в школу, где учился, демонстрационный калькулятор размерами метр на полтора, совместимый с МК-54, но его в конце августа выбросили на помойку...

Микрокалькуляторы - микрокомпьютеры

В начале 80-х годов все больше становится персональных компьютеров. В 1983 году появляется первый Советский персональный компьютер "Агат" с процессором 6502, в некоторых школах начинают преподавать языки программирования.

В 1986 году появляется первый советский микрокалькулятор с языком программирования "Бейсик" - "Микрокомпьютер "Электроника МК-85". Стоит он недешево - 145 рублей, но все равно сразу сметается с прилавков фирменных магазинов "Электроника" с Москве и Ленинграде, стоит ему появиться. Только к 1988 году его можно будет спокойно купить в магазине. Это - неспроста - в калькуляторе есть "Бейсик" - язык программирования настоящих компьютеров!

МК-85 выпускался в двух вариантах - с килобайтом памяти (МК-85) и с шестью (МК-85М). Микрокалькулятор имел особенность - работал с числами, у которых порядки достигали +- 4096 степени. Правда, брать синус от числа с порядком, близким к 4096, могло привести не только к зависанию, но и к пропаданию уже введенных программ. Программы, кстати, не стирались из памяти калькулятора после его выключения - тоже новинка. В обычном режиме калькулятор работает о-о-о-чень медленно. Так например, для вычисления синуса от числа 3 ему требуется целых 3.5 секунды. Микрокалькулятор можно перевести с режим "ускоренных вычислений". Для этого в момент его включения нужно нажать клавишу "+". Тогда он считает очень быстро. Тот же синус он "берет" уже за 0,5 секунды, но при этом батарейки буквально "истлевают" на глазах, и их очень скоро нужно менять. Такой режим работы рекомендуется при работе от внешнего источника питания.