Calculadora

Calculadora electrónica de bolsillo con una pantalla de cristal líquido de siete segmentos (LCD) que puede realizar operaciones aritméticas

Una moderna calculadora científica con LCD

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

La primera calculadora electrónica de estado sólido se creó a principios de la década de 1960. Los dispositivos de bolsillo estuvieron disponibles en la década de 1970, especialmente después de que el Intel 4004, el primer microprocesador, fuera desarrollado por Intel para la empresa japonesa de calculadoras Busicom.

Las calculadoras electrónicas modernas varían desde modelos baratos, del tamaño de una tarjeta de crédito, hasta modelos de escritorio resistentes con impresoras integradas. Se hicieron populares a mediados de la década de 1970 cuando la incorporación de circuitos integrados redujo su tamaño y costo. A finales de esa década, los precios habían bajado hasta el punto en que una calculadora básica estaba al alcance de la mayoría y se volvió común en las escuelas.

Los sistemas operativos informáticos desde los inicios de Unix incluían programas de calculadoras interactivas como dc y hoc, y BASIC interactivo podía usarse para hacer cálculos en la mayoría de las computadoras domésticas de los años 70 y 80. Las funciones de calculadora están incluidas en la mayoría de los dispositivos de tipo asistente digital personal (PDA).

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

Con la gran disponibilidad de teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras personales, las calculadoras de hardware dedicadas, aunque todavía se usan ampliamente, son menos comunes que antes. En 1986, las calculadoras todavía representaban aproximadamente el 41 % de la capacidad de hardware de uso general del mundo para calcular información. Para 2007, esto había disminuido a menos del 0,05%.

Diseño

Calculadora científica muestra de fracciones y equivalentes decimales

Entrada

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

Salida de pantalla

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

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

Memoria

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

Fuente de energía

Las fuentes de energía de las calculadoras son baterías, celdas solares o electricidad de red (para modelos antiguos), encendiéndose con un interruptor o botón. Algunos modelos incluso no tienen botón de apagado, pero ofrecen alguna forma de apagarlo (por ejemplo, no dejar que funcione por un momento, cubrir la exposición de la celda solar o cerrar la tapa). Las calculadoras accionadas por manivela también eran comunes en la era de las computadoras tempranas.

Diseño de teclas

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

Funcionamiento interno

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

• Fuente de energía (mantiene electricidad, batería y/o célula solar)
• Keypad (dispositivo de entrada) – consiste en claves usadas para números de entrada y comandos de función (addición, multiplicación, raíz cuadrada, etc.)
• Panel de visualización (dispositivo de salida) – muestra números de entrada, comandos y resultados. Las pantallas de cristal líquido (LCD), las pantallas fluorescentes de vacío (VFD) y el diodo emisor ligero (LED) utilizan siete segmentos para representar cada dígito en una calculadora básica. Las calculadoras avanzadas pueden usar pantallas de matriz de puntos.
  • Una calculadora de impresión, además de un panel de visualización, tiene una unidad de impresión que imprime resultados en tinta sobre un rollo de papel, utilizando un mecanismo de impresión.
• chip procesador (microprocesador o unidad central de procesamiento).

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

Una máquina de cálculo de oficina con una impresora de papel

Ejemplo

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

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

• Cuando 25 es ingresado, es recogido por la unidad de escaneado; el número 25 está codificado y enviado al registro X;
• Siguiente, cuando el + se pulsa la tecla, la instrucción "addición" también se codifica y se envía a la bandera o el registro de estado;
• El segundo número 9 está codificado y enviado al registro X. Este "pushes" (shifts) el primer número en el registro Y;
• Cuando el = se pulsa la tecla, un "mensaje" (signal) de la bandera o registro de estado indica la memoria permanente o no volátil que la operación a realizar es "addición";
• Los números de los registros X y Y se cargan en el ALU y el cálculo se lleva a cabo siguiendo instrucciones de la memoria permanente o no volátil;
• La respuesta, 34 se envía (desactivado) de vuelta al registro X. Desde allí, se convierte por la unidad de decodificador binario en un número decimal (generalmente decimal codificado binario), y luego se muestra en el panel de visualización.

Otras funciones generalmente se realizan usando sumas o restas repetidas.

Representación numérica

La mayoría de las calculadoras de bolsillo realizan todos sus cálculos en decimal codificado en binario (BCD) en lugar de binario. BCD es común en los sistemas electrónicos donde se debe mostrar un valor numérico, especialmente en sistemas que consisten únicamente en lógica digital y que no contienen un microprocesador. Mediante el empleo de BCD, la manipulación de datos numéricos para su visualización se puede simplificar en gran medida al tratar cada dígito como un único subcircuito separado. Esto coincide mucho más con la realidad física del hardware de visualización: un diseñador podría optar por utilizar una serie de pantallas de siete segmentos idénticas e independientes para construir un circuito de medición, por ejemplo. Si la cantidad numérica se almacenara y manipulara como binario puro, la interfaz con tal pantalla requeriría un circuito complejo. Por lo tanto, en los casos en que los cálculos son relativamente simples, trabajar con BCD puede conducir a un sistema general más simple que la conversión a y desde binario. (Por ejemplo, los CD mantienen el número de pista en BCD, limitándolos a 99 pistas).

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

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

Calculadoras comparadas con computadoras

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

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

Historia

Precursores de la calculadora electrónica

Las primeras herramientas conocidas que se usaron para ayudar en los cálculos aritméticos fueron: huesos (usados para contar elementos), guijarros y tableros para contar, y el ábaco, que se sabe que los sumerios y egipcios usaron antes del año 2000 a. C. A excepción del mecanismo de Anticitera (un dispositivo astronómico 'fuera de tiempo'), el desarrollo de las herramientas informáticas llegó a principios del siglo XVII: la brújula geométrico-militar (de Galileo), los logaritmos y los huesos de Napier (por Napier), y la regla de cálculo (por Edmund Gunter).

Calculadoras mecánicas del siglo XVII

En 1642, el Renacimiento vio la invención de la calculadora mecánica (por Wilhelm Schickard y, varias décadas después, Blaise Pascal), un dispositivo que en ocasiones se promocionaba en exceso por ser capaz de realizar las cuatro operaciones aritméticas con una intervención humana mínima.. La calculadora de Pascal podía sumar y restar dos números directamente y así, si se podía soportar el tedio, multiplicar y dividir por repetición. La máquina de Schickard, construida varias décadas antes, utilizaba un conjunto inteligente de tablas de multiplicar mecanizadas para facilitar el proceso de multiplicación y división con la máquina de sumar como medio para completar esta operación. Existe un debate sobre si Pascal o Shickard deben ser acreditados como el inventor conocido de una máquina calculadora debido a las diferencias (como los diferentes objetivos) de ambos inventos. Schickard y Pascal fueron seguidos por Gottfried Leibniz, quien pasó cuarenta años diseñando una calculadora mecánica de cuatro operaciones, el contador escalonado, inventando en el proceso su rueda de Leibniz, pero que no pudo diseñar una máquina completamente operativa. También hubo cinco intentos fallidos de diseñar un reloj calculador en el siglo XVII.

La máquina de cálculo mecánica Grant, 1877

El siglo XVIII vio la llegada de algunas mejoras notables, primero por parte de Poleni con el primer reloj calculador completamente funcional y una máquina de cuatro operaciones, pero estas máquinas eran casi siempre únicas. Luigi Torchi inventó la primera máquina de multiplicación directa en 1834: esta fue también la segunda máquina accionada por teclas del mundo, después de la de James White (1822). No fue hasta el siglo XIX y la Revolución Industrial que comenzaron a ocurrir desarrollos reales. Aunque antes del siglo XIX existían máquinas capaces de realizar las cuatro funciones aritméticas, el refinamiento de los procesos de fabricación durante la víspera de la revolución industrial hizo posible la producción a gran escala de unidades más compactas y modernas. El aritmómetro, inventado en 1820 como una calculadora mecánica de cuatro operaciones, se lanzó a la producción en 1851 como una máquina de sumar y se convirtió en la primera unidad comercialmente exitosa; Cuarenta años más tarde, en 1890, se habían vendido unos 2500 aritmómetros más unos pocos cientos más de dos fabricantes de clones de aritmómetros (Burkhardt, Alemania, 1878 y Layton, Reino Unido, 1883) y Felt and Tarrant, el único otro competidor en la producción comercial real. había vendido 100 comptómetros.

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

No fue hasta 1902 que se desarrolló la familiar interfaz de usuario con botones, con la introducción de la máquina de sumar Dalton, desarrollada por James L. Dalton en los Estados Unidos.

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

La calculadora Curta se desarrolló en 1948 y, aunque costosa, se hizo popular por su portabilidad. Este dispositivo manual puramente mecánico podía sumar, restar, multiplicar y dividir. A principios de la década de 1970, las calculadoras electrónicas de bolsillo terminaron con la fabricación de calculadoras mecánicas, aunque la Curta sigue siendo un artículo coleccionable popular.

Desarrollo de calculadoras electrónicas

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

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

Diodo de emitación ligera de la calculadora temprana (LED) de la década de 1970 (USSR)

En octubre de 1961, la primera calculadora de escritorio totalmente electrónica del mundo, la británica Bell Punch/Sumlock Comptometer ANITA (A Nnueva Inspiración To Arithmetic/Accounting). Esta máquina utilizaba tubos de vacío, tubos de cátodo frío y Dekatrons en sus circuitos, con 12 tubos de cátodo frío "Nixie" tubos para su exhibición. Se exhibieron dos modelos, el Mk VII para Europa continental y el Mk VIII para Gran Bretaña y el resto del mundo, ambos para entrega a partir de principios de 1962. El Mk VII era un diseño un poco anterior con un modo de multiplicación más complicado y pronto fue cayó a favor del Mark VIII más simple. La ANITA tenía un teclado completo, similar a los comptómetros mecánicos de la época, una característica que era exclusiva de ella y de la posterior Sharp CS-10A entre las calculadoras electrónicas. El ANITA pesaba aproximadamente 33 libras (15 kg) debido a su gran sistema de tubos. Bell Punch había estado produciendo calculadoras mecánicas accionadas por teclas del tipo comptómetro con los nombres "Plus" y 'Sumlock', y a mediados de la década de 1950 se dio cuenta de que el futuro de las calculadoras estaba en la electrónica. Emplearon al joven graduado Norbert Kitz, que había trabajado en el primer proyecto de computadora British Pilot ACE, para liderar el desarrollo. La ANITA se vendió bien ya que era la única calculadora electrónica de escritorio disponible y era silenciosa y rápida.

La tecnología de válvulas de ANITA fue reemplazada en junio de 1963 por el Friden EC-130 fabricado en EE. UU., que tenía un diseño de transistores, una pila de cuatro números de 13 dígitos que se mostraban en un cátodo de 5 pulgadas (13 cm) tubo de rayos (CRT) e introdujo la notación polaca inversa (RPN) en el mercado de calculadoras por un precio de $ 2200, que era aproximadamente tres veces el costo de una calculadora electromecánica de la época. Al igual que Bell Punch, Friden era un fabricante de calculadoras mecánicas que había decidido que el futuro estaba en la electrónica. En 1964 se introdujeron más calculadoras electrónicas de transistores: Sharp presentó la CS-10A, que pesaba 25 kilogramos (55 lb) y costaba 500 000 yenes (4555,81 dólares), e Industria Macchine Elettroniche de Italia presentó la IME 84, a la que se agregaron varios teclados adicionales. y se podían conectar unidades de visualización para que varias personas pudieran hacer uso de él (pero aparentemente no al mismo tiempo). El Victor 3900 fue el primero en utilizar circuitos integrados en lugar de transistores individuales, pero los problemas de producción retrasaron las ventas hasta 1966.

El Búlgaro ELKA 22 desde 1967

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

El ELKA 6521 de Bulgaria, introducido en 1965, fue desarrollado por el Instituto Central de Tecnologías de Cálculo y construido en la fábrica de Elektronika en Sofía. El nombre deriva de ELektronen KAlkulator, y pesaba alrededor de 8 kg (18 lb). Es la primera calculadora del mundo que incluye la función de raíz cuadrada. Posteriormente, ese mismo año, se lanzaron la ELKA 22 (con pantalla luminiscente) y la ELKA 25, con impresora incorporada. Se desarrollaron varios otros modelos hasta que se lanzó el primer modelo de bolsillo, el ELKA 101, en 1974. Estaba escrito en escritura romana y se exportó a países occidentales.

Calculadoras programables

El Programa italiano 101, una calculadora programable comercial temprana producida por Olivetti en 1964

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

Otra de las primeras calculadoras de escritorio programables (y tal vez la primera japonesa) fue la Casio (AL-1000) producida en 1967. Presentaba una pantalla de tubos de nixie y tenía electrónica de transistores y memoria de núcleo de ferrita.

La calculadora programable Monroe Epic salió al mercado en 1967. Se trata de una gran unidad de escritorio de impresión con una torre lógica de pie adjunta que se puede programar para realizar muchas operaciones informáticas. como funciones. Sin embargo, la única instrucción de bifurcación era una bifurcación incondicional implícita (GOTO) al final de la pila de operaciones, devolviendo el programa a su instrucción inicial. Por lo tanto, no fue posible incluir ninguna lógica de rama condicional (IF-THEN-ELSE). Durante esta era, la ausencia de la rama condicional a veces se usaba para distinguir una calculadora programable de una computadora.

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

1970 a mediados de los 80

Las calculadoras electrónicas de mediados de la década de 1960 eran máquinas de escritorio grandes y pesadas debido al uso de cientos de transistores en varias placas de circuito con un gran consumo de energía que requería una fuente de alimentación de CA. Hubo grandes esfuerzos para poner la lógica requerida para una calculadora en cada vez menos circuitos integrados (chips) y la electrónica de la calculadora fue una de las puntas de lanza del desarrollo de semiconductores. Los fabricantes de semiconductores de EE. UU. lideraron el mundo en el desarrollo de semiconductores de integración a gran escala (LSI), integrando cada vez más funciones en circuitos integrados individuales. Esto condujo a alianzas entre fabricantes japoneses de calculadoras y empresas de semiconductores de EE. UU.: Canon Inc. con Texas Instruments, Hayakawa Electric (luego rebautizada como Sharp Corporation) con la norteamericana Rockwell Microelectronics (luego rebautizada como Rockwell International), Busicom con Mostek e Intel, y General Instrument con Sanio.

Calculadoras de bolsillo

Hacia 1970, se podía hacer una calculadora usando solo unos pocos chips de bajo consumo de energía, lo que permitía modelos portátiles alimentados con baterías recargables. La primera calculadora portátil fue un prototipo de 1967 llamado Cal Tech, cuyo desarrollo fue dirigido por Jack Kilby en Texas Instruments en un proyecto de investigación para producir una calculadora portátil. Podía sumar, multiplicar, restar y dividir, y su dispositivo de salida era una cinta de papel. Como resultado de la "Cal-Tech" proyecto, Texas Instruments obtuvo patentes maestras sobre calculadoras portátiles.

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

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

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

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

La primera calculadora electrónica verdaderamente de bolsillo fue la Busicom LE-120A "HANDY", que se comercializó a principios de 1971. Fabricada en Japón, esta también fue la primera calculadora en usar una pantalla LED, la primera calculadora de mano en usar un solo circuito integrado (entonces proclamada como una "calculadora en un chip"), la Mostek MK6010 y la primera calculadora electrónica que funciona con baterías reemplazables. Con cuatro celdas de tamaño AA, el LE-120A mide 4,9 x 2,8 x 0,9 pulgadas (124 mm × 71 mm × 23 mm).

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

La primera calculadora de bolsillo de fabricación estadounidense, la Bowmar 901B (popularmente conocida como el cerebro Bowmar), que medía 5,2 x 3,0 x 1,5 pulgadas (132 mm × 76 mm × 38 mm), llegó en el otoño de 1971, con cuatro funciones y una pantalla LED roja de ocho dígitos, por US$240, mientras que en agosto de 1972 el Sinclair Executive de cuatro funciones se convirtió en la primera calculadora de bolsillo delgada que mide 5,4 por 2,2 por 0,35 pulgadas (137,2 mm × 55,9 mm × 8,9 mm) y pesa 2,5 onzas (71 g). Se vendió al por menor por alrededor de £79 (US$194 en ese momento). A finales de la década, calculadoras similares costaban menos de 5 libras esterlinas (6,85 dólares). Luego de un desarrollo prolongado en el transcurso de dos años, incluida una asociación fallida con Texas Instruments, Eldorado Electrodata lanzó cinco calculadoras de bolsillo en 1972. Una llamada Touch Magic era "no más grande que un paquete de cigarrillos" según Gestión Administrativa.

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

Una de las primeras calculadoras de bajo costo fue la Sinclair Cambridge, lanzada en agosto de 1973. Se vendía al por menor por £ 29,95 ($ 41,03), o £ 5 ($ 6,85) menos en forma de kit. Las calculadoras Sinclair tuvieron éxito porque eran mucho más baratas que las de la competencia; sin embargo, su diseño condujo a cálculos lentos e imprecisos de funciones trascendentales.

Mientras tanto, Hewlett-Packard (HP) había estado desarrollando una calculadora de bolsillo. Lanzada a principios de 1972, se diferenciaba de las otras calculadoras de bolsillo básicas de cuatro funciones disponibles en ese momento en que era la primera calculadora de bolsillo con funciones científicas que podían reemplazar una regla de cálculo. La HP-35 de $395, junto con casi todas las calculadoras de ingeniería posteriores de HP, utiliza la notación polaca inversa (RPN), también llamada notación postfix. Un cálculo como "8 más 5" es, usando RPN, realizado presionando 8 , Intro↑, 5, y +; en lugar de la notación de infijos algebraicos: 8, +, 5, =. Tenía 35 botones y estaba basado en el chip Mostek Mk6020.

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

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

En 1978, surgió una nueva empresa, Calculated Industries, que se centró en mercados especializados. Su primera calculadora, Loan Arranger (1978) era una calculadora de bolsillo comercializada para la industria de Bienes Raíces con funciones preprogramadas para simplificar el proceso de cálculo de pagos y valores futuros. En 1985, CI lanzó una calculadora para la industria de la construcción llamada Construction Master que venía preprogramada con cálculos de construcción comunes (como ángulos, escaleras, matemáticas de techos, inclinación, elevación, carrera y conversiones de fracción de pies-pulgada). Esta sería la primera de una línea de calculadoras relacionadas con la construcción.

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  Calculadora de bolsillo Adler 81S con pantalla fluorescente de vacío (VFD) a mediados de los 70.

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

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  La calculadora de bolsillo Sinclair de 1972.

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  El HP-35, la primera calculadora científica del mundo por Hewlett Packard (1972).

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  Canon Pocketronic calculator prints salida utilizando cinta de papel (1971).

Calculadoras de bolsillo programables

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

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

La primera calculadora programable soviética de bolsillo alimentada por batería, Elektronika B3-21, se desarrolló a fines de 1976 y se lanzó a principios de 1977. La sucesora de B3-21, la Elektronika B3 -34 no era compatible con versiones anteriores de B3-21, incluso si mantenía la notación polaca inversa (RPN). Por lo tanto, B3-34 definió un nuevo conjunto de comandos, que luego se usó en una serie de calculadoras soviéticas programables posteriores. A pesar de sus capacidades muy limitadas (98 bytes de memoria de instrucciones y alrededor de 19 registros de pila y direccionables), la gente logró escribir todo tipo de programas para ellos, incluidos juegos de aventuras y bibliotecas de funciones relacionadas con el cálculo para ingenieros. Se escribieron cientos, quizás miles, de programas para estas máquinas, desde software práctico científico y de negocios, que se usaba en oficinas y laboratorios de la vida real, hasta juegos divertidos para niños. La calculadora Elektronika MK-52 (que usa el conjunto de comandos extendido B3-34 y presenta una memoria EEPROM interna para almacenar programas y una interfaz externa para tarjetas EEPROM y otros periféricos) se usó en el programa de la nave espacial soviética (para el vuelo Soyuz TM-7) como un Copia de seguridad del ordenador de a bordo.

Esta serie de calculadoras también se destacó por una gran cantidad de características misteriosas no documentadas altamente contrarias a la intuición, algo similares a la "programación sintética" del estadounidense HP-41, que se explotaban aplicando operaciones aritméticas normales a los mensajes de error, saltando a direcciones inexistentes y otros métodos. Varias publicaciones mensuales respetadas, incluida la revista de divulgación científica Nauka i Zhizn (Наука и жизнь, Science and Life), incluyeron columnas especiales, dedicado a los métodos de optimización para programadores de calculadoras y actualizaciones sobre características no documentadas para piratas informáticos, que se convirtió en una ciencia esotérica completa con muchas ramas, llamada "yegogología" ("еггогология"). Los mensajes de error en esas calculadoras aparecen como una palabra rusa "YEGGOG" ("ЕГГОГ") que, como era de esperar, se traduce como "Error".

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

Mejoras técnicas

Una calculadora que funciona con energía solar y batería

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

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

Calculadora de tamaño de tarjeta de crédito y energía solar por Braun (1987)

Calculadora de bolsillo moderna con energía solar y batería

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

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

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

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

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  El interior de una calculadora científica Casio fx-20 de mediados de los años 70, utilizando un VFD. El circuito integrado del procesador (IC) está hecho por NEC (marcado μPD978C). Discreta componentes electrónicos como condensadores y resistores y el IC se montan en un circuito impreso (PCB). Esta calculadora utiliza un paquete de batería como fuente de alimentación.

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  El chip procesador (paquete integrado) dentro de una calculadora de bolsillo Sharp de 1980, marcado SC6762 1•H. Un LCD está directamente debajo del chip. Este fue un diseño sin PCB. No se utilizan componentes discretos. El compartimiento de la batería en la parte superior puede contener dos botones.

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  Dentro de una calculadora científica Casio de mediados de los años 90, mostrando el chip procesador (plaza pequeña; medio superior; izquierda), contactos teclado, derecha (con contactos iguales a la izquierda), la parte posterior del LCD (top; marcado 4L102E), compartimento de baterías y otros componentes. El montaje de la célula solar está bajo el chip.

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  El interior de un nuevo (c.2000Calculadora de bolsillo. Utiliza una batería de botón en combinación con una célula solar. El procesador es un tipo "Chip on Board", cubierto con epoxy oscuro.

Fase de mercado masivo

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

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

Mediados de la década de 1980 hasta la actualidad

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

La primera calculadora capaz de computación simbólica fue la HP-28C, lanzada en 1987. Podía, por ejemplo, resolver ecuaciones cuadráticas simbólicamente. La primera calculadora gráfica fue la Casio fx-7000G lanzada en 1985.

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

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

Calculated Industries compitió con HP 12c en los mercados inmobiliario y de hipotecas al diferenciar el etiquetado clave; cambiando el "I", "PV", "FV" a términos de etiquetado más fáciles como "Int", "Term", "Pmt", y no usar la notación polaca inversa. Sin embargo, las calculadoras más exitosas de CI involucraron una línea de calculadoras de construcción, que evolucionó y se expandió en la década de 1990 hasta el presente. Según Mark Bollman, historiador de matemáticas y calculadoras y profesor asociado de matemáticas en Albion College, la "Construction Master es la primera de una larga y rentable línea de calculadoras de construcción CI" que los llevó a través de las décadas de 1980, 1990 y hasta el presente.

Una calculadora con una interfaz gráfica de usuario

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

Uso en educación

Una calculadora científica TI-30XIIS, utilizada comúnmente por estudiantes

A Catiga CS-103 Cálculo científico

En la mayoría de los países, los estudiantes usan calculadoras para el trabajo escolar. Hubo cierta resistencia inicial a la idea por temor a que las habilidades aritméticas básicas o elementales se resintieran. Sigue habiendo desacuerdo sobre la importancia de la capacidad de realizar cálculos en la cabeza, con algunos planes de estudios que restringen el uso de la calculadora hasta que se haya obtenido un cierto nivel de competencia, mientras que otros se concentran más en enseñar métodos de estimación y solución de problemas. resolviendo La investigación sugiere que una orientación inadecuada en el uso de herramientas de cálculo puede restringir el tipo de pensamiento matemático en el que participan los estudiantes. Otros han argumentado que el uso de la calculadora puede incluso atrofiar las habilidades matemáticas básicas, o que dicho uso puede impedir la comprensión de conceptos algebraicos avanzados. En diciembre de 2011, el Ministro de Estado para las Escuelas del Reino Unido, Nick Gibb, expresó su preocupación de que los niños puedan volverse 'demasiado dependientes'. sobre el uso de calculadoras. Como resultado, el uso de calculadoras se incluirá como parte de una revisión del plan de estudios. En los Estados Unidos, muchos profesores de matemáticas y consejos de educación han respaldado con entusiasmo los estándares del Consejo Nacional de Profesores de Matemáticas (NCTM) y han promovido activamente el uso de calculadoras en el aula desde el jardín de infancia hasta la escuela secundaria.