Calculadora gráfica

Una calculadora gráfica (también calculadora gráfica o calculadora de visualización gráfica) es una computadora portátil que es capaz de trazar gráficos y resolver ecuaciones simultáneas. y realizar otras tareas con variables. Las calculadoras gráficas más populares son calculadoras programables, que permiten al usuario crear programas personalizados, generalmente para aplicaciones científicas, de ingeniería o educativas. Tienen pantallas grandes que muestran varias líneas de texto y cálculos.

Historia

En 1921, la ingeniera eléctrica Edith Clarke diseñó una de las primeras calculadoras gráficas. La calculadora se utilizó para resolver problemas con la transmisión de líneas eléctricas.

Casio produjo la primera calculadora gráfica disponible comercialmente en 1985. Sharp produjo su primera calculadora gráfica en 1986, seguida por Hewlett Packard en 1988 y Texas Instruments en 1990.

Características

Sistemas de álgebra informática

Algunas calculadoras gráficas tienen un sistema de álgebra informática (CAS), lo que significa que son capaces de producir resultados simbólicos. Estas calculadoras pueden manipular expresiones algebraicas y realizar operaciones como factorizar, expandir y simplificar. Además, pueden dar respuestas en forma exacta sin aproximaciones numéricas. Las calculadoras que cuentan con un sistema de álgebra computacional se denominan calculadoras simbólicas o CAS.

Uso de laboratorio

Muchas calculadoras gráficas se pueden conectar a dispositivos como termómetros electrónicos, medidores de pH, instrumentos meteorológicos, fotómetros y decibelios, acelerómetros y otros sensores y, por lo tanto, funcionan como registradores de datos, así como WiFi u otros módulos de comunicación para monitoreo y sondeo. e interacción con el profesor. Los ejercicios de laboratorio de los estudiantes con datos de dichos dispositivos mejoran el aprendizaje de las matemáticas, especialmente de estadística y mecánica.

Juegos y utilidades

Dado que las calculadoras gráficas suelen ser programables por el usuario, también se utilizan ampliamente para utilidades y juegos con calculadoras, con una cantidad considerable de software de juegos creado por el usuario en las plataformas más populares. La capacidad de crear juegos y utilidades ha estimulado la creación de sitios de aplicaciones de calculadoras (por ejemplo, Cemetech) que, en algunos casos, pueden ofrecer programas creados con calculadoras. lenguaje ensamblador. Aunque los dispositivos de juegos portátiles tienen un precio similar, las calculadoras gráficas ofrecen una capacidad de programación matemática superior para juegos basados en matemáticas. Sin embargo, para los desarrolladores y usuarios avanzados como investigadores, analistas y jugadores, el desarrollo de software de terceros que implica modificaciones de firmware, ya sea para juegos potentes o para explotar capacidades más allá de la hoja de datos y el lenguaje de programación publicados, es un tema polémico con los fabricantes y las autoridades educativas, ya que podría incitar al uso injusto de calculadoras durante los exámenes estandarizados de la escuela secundaria y la universidad donde se dirigen estos dispositivos.

Calculadoras gráficas en la educación

• América del Norte – maestros de matemáticas de secundaria permiten e incluso animan a sus estudiantes a utilizar calculadoras de gráficos en clase. En algunos casos (especialmente en cursos de cálculo) son necesarios. Sin embargo, en algunas escuelas, estas calculadoras no se permiten durante las pruebas y exámenes específicamente (incluyendo en cursos de cálculo). Algunos de ellos están desalentados en ciertas clases como la química o la física debido a su capacidad para contener tablas periódicas completas.
• College Board of the United States – permite el uso de la mayoría de las calculadoras de gráficos o CAS que no tienen un teclado de estilo QWERTY para partes de sus exámenes AP y SAT, pero el examen ACT y las escuelas IB no permiten el uso de calculadoras con sistemas de álgebra computarizada.
• Reino Unido – Se permite una calculadora de gráficos para cursos de matemáticas de nivel A, sin embargo no son necesarios y los exámenes están diseñados para ser ampliamente "calculador neutral". Del mismo modo, en GCSE, todos los cursos actuales incluyen un papel donde no se puede utilizar ninguna calculadora de ningún tipo, pero se permite a los estudiantes utilizar calculadoras gráficas para otros papeles. El uso de calculadoras gráficas en GCSE no está generalizado con el costo de ser un factor probable. El uso de CAS no está permitido para nivel A o GCSE. El SQA escocés permite el uso de calculadoras gráficas en exámenes de matemáticas (excluyendo el papel 1, que es exclusivamente no calculador), sin embargo estos deben ser revisados antes de los exámenes por los invigiladores o entregados por el centro de examen, ya que ciertas funciones / información no se permite almacenar en una calculadora en el examen. Los exámenes de SQA no favorecen una calculadora gráfica, y puesto que el trabajo debe mostrarse por completo, no dan una ventaja significativa sobre los candidatos que no los utilizan.
• Finlandia y Eslovenia – y algunos otros países, está prohibido utilizar calculadoras con cálculo simbólico (CAS) o características gráficas 3D en el examen de matriculación. Sin embargo, esto cambió en el caso de Finlandia, ya que las calculadoras simbólicas se permitían a partir de la primavera de 2012.
• Noruega – las calculadoras con capacidades de comunicación inalámbrica, como enlaces IR, han sido prohibidas en algunas universidades técnicas.
• Australia – las políticas varían de estado a estado.
  • Victoria – el VCE especifica las calculadoras aprobadas como aplicables para sus exámenes de matemáticas. Para otras matemáticas se puede utilizar una calculadora gráfica aprobada (por ejemplo TI-83/84, Casio 9860, HP-39G) o CAS (por ejemplo TI-89, la serie ClassPad, HP-40G). Métodos matemáticos (CAS) tiene un examen libre de tecnología que consiste en respuesta corta y algunas preguntas de respuesta extendida. También tiene un examen tecnológico-activo que consiste en una respuesta ampliada y preguntas de selección múltiple: un CAS es la tecnología supuesta para los métodos matemáticos (CAS). La Matemática Especialista tiene un examen sin tecnología y un examen tecnológico activo donde se puede utilizar una calculadora gráfica aprobada o CAS. Los recuerdos de la calculadora no son necesarios para ser aclarados. En temas como Física y Química, sólo se permite a los estudiantes una calculadora científica estándar.
  • Western Australia – todos los exámenes de ingreso terciario en Matemáticas implican una sección de calculadora que asume que el estudiante tiene una calculadora gráfica; las calculadoras habilitadas CAS también están permitidas. En temas como Física, Química y Contabilidad sólo se permiten calculadoras no programables.
  • New South Wales – Las calculadoras gráficas están permitidas para el examen general de certificados matemáticos superiores, pero no se aceptan en los cursos de matemáticas de nivel superior.
• China - Sólo el examen de ingreso de Shanghai College permite el uso de calculadoras sin grafitura y memoria. Excepto en Shanghai, las otras provincias y ciudades no permiten el uso de calculadoras, por lo que las calculadoras en general están prohibidas en la educación primaria y secundaria en la mayoría de partes de China.
• India - Las calculadoras están prohibidas en la enseñanza primaria y secundaria. (ICSE permite el Casio fx-82MS, o calculadora científica equivalente en 12 tableros). Los cursos universitarios y de diploma tienen sus propias reglas sobre el uso de modelos permitidos de calculadoras en exámenes. Casio fx-991MS, fx-991ES, fx-100MS y fx-350MS Las calculadoras científicas se utilizan en muchos cursos universitarios y diplomados. Estas calculadoras también están permitidas para exámenes universitarios ya que no son programables ya que las calculadoras programables no están permitidas para exámenes universitarios. Durante los exámenes de GATE en línea y otros concursos, los candidatos reciben una calculadora científica virtual ya que no se permiten calculadoras físicas de ningún tipo.
• Nueva Zelandia – Las calculadoras identificadas como que tienen capacidad de manipulación algebraica de alto nivel están prohibidas en los exámenes de NCEA a menos que estén específicamente permitidas por una prescripción estándar o subjetiva. Esto incluye calculadoras como la serie TI-89 [1].
• Turquía – cualquier tipo de calculadora está prohibida en todas las escuelas primarias y secundarias, excepto las escuelas IB y americanas.
• Singapur – las calculadoras de gráficos se utilizan en las universidades junior; se requiere en el papel matemático de los niveles de GCE 'A', y la mayoría de las escuelas utilizan el TI-84 Plus o TI-84 Plus Silver Edition.
• Países Bajos – los estudiantes de secundaria están obligados a utilizar calculadoras de grafitura durante pruebas y exámenes en sus últimos tres años. La mayoría de los estudiantes utilizan el TI-83 Plus o TI-84 Plus, pero se permiten otras calculadoras de gráficos, incluyendo el Casio fx-9860G y HP-39G. Las calculadoras de gráficos casi siempre se permiten utilizar durante las pruebas en lugar de las calculadoras normales, lo que a veces resulta en hojas de trampa que se hacen a mano e intercambian antes de que la prueba comience a usar cables de enlace.
• Israel – Las calculadoras de Gráficos están prohibidas para usar en el examen de matemáticas de Bagrut (equivalente a los A-Levels británicos), además de las calculadoras programables. Los cursos universitarios de grado y diploma tienen sus propias reglas sobre uso y modelos permitidos de calculadoras en exámenes.

Programación

La mayoría de las calculadoras gráficas, así como algunas calculadoras científicas no gráficas y calculadoras de programador, se pueden programar para automatizar series de cálculos complejos y de uso frecuente y aquellos a los que no se puede acceder desde el teclado.

La programación real a menudo se puede realizar en una computadora y luego cargarla en las calculadoras. Las herramientas más comunes para esto incluyen el cable de enlace de PC y el software para la calculadora dada, editores de texto configurables o editores hexadecimales y herramientas de programación especializadas, como la implementación de varios lenguajes en el lado de la computadora que se menciona a continuación.

Las calculadoras anteriores almacenaban programas en tarjetas magnéticas y similares; El aumento de la capacidad de memoria ha hecho que el almacenamiento en la calculadora sea la implementación más común. Algunas de las máquinas más nuevas también pueden utilizar tarjetas de memoria.

Muchas calculadoras gráficas y científicas tokenizan el texto del programa, reemplazando los elementos de programación textual con tokens numéricos cortos. Por ejemplo, tome esta línea de código TI-BASIC: Mostrar [A] . En un lenguaje de programación convencional, esta línea de código tendría nueve caracteres (ocho sin incluir un carácter de nueva línea). Para un sistema tan lento como una calculadora gráfica, esto es demasiado ineficiente para un lenguaje interpretado. Para aumentar la velocidad del programa y la eficiencia de la codificación, la línea de código anterior tendría solo tres caracteres. "Disp_" como carácter único, "[A]" como un carácter único y un carácter de nueva línea. Esto normalmente significa que los caracteres de un solo byte consultarán el gráfico ASCII estándar, mientras que los caracteres de dos bytes (Disp_, por ejemplo) crearán una cadena gráfica de caracteres de un solo byte pero retendrán el carácter de dos bytes en la memoria del programa. Muchas calculadoras gráficas funcionan de forma muy parecida a las computadoras y utilizan versiones de conjuntos de caracteres derivados de ASCII de 7, 8 o 9 bits o incluso UTF-8 y Unicode. Muchos de ellos cuentan con una herramienta similar al mapa de caracteres de Windows.

También tienen funciones BÁSICAS como chr$, chr, char, asc, etc., que a veces pueden ser más parecidas a Pascal o C. Un ejemplo puede ser el uso de ord, como en Pascal, en lugar del asc de muchas variantes básicas, para devolver el código de un carácter, es decir, la posición del carácter en la secuencia de clasificación de la máquina.

Un cable y/o un transceptor IrDA que conecta la calculadora a una computadora facilita el proceso y amplía otras posibilidades, como hojas de cálculo integradas, bases de datos, gráficos y programas de procesamiento de textos. La segunda opción es poder codificar los programas a bordo de la propia calculadora. Esta opción se ve facilitada por la inclusión de editores de texto de pantalla completa y otras herramientas de programación en el conjunto de funciones predeterminadas de la calculadora o como elementos opcionales. Algunas calculadoras tienen teclados QWERTY y otras se pueden conectar a un teclado externo que puede tener un tamaño cercano al de un teclado de computadora normal de 102 teclas. La programación es un uso importante del software y los cables utilizados para conectar calculadoras a computadoras.

Los lenguajes de programación más comunes utilizados para las calculadoras son similares a los lenguajes de macros de pulsaciones de teclas y variantes de BASIC. Este último puede tener un gran conjunto de funciones, acercándose al BASIC tal como se encuentra en las computadoras, incluida la manipulación de caracteres y cadenas, declaraciones condicionales y de ramificación avanzadas, sonido, gráficos y más, incluido, por supuesto, el enorme espectro de funciones matemáticas, de cadenas y de bits. -Funciones de manipulación, base numérica, E/S y gráficos integradas en la máquina.

Los lenguajes para programar calculadoras se clasifican en todos los grupos principales, es decir, código de máquina, lenguajes de bajo, medio y alto nivel para sistemas y programación de aplicaciones, scripting, macros y lenguajes adhesivos, procedimentales, funcionales e imperativos. &amperio;. En algunos casos se puede lograr la programación orientada a objetos.

La mayoría de las calculadoras que pueden conectarse a una computadora se pueden programar en lenguaje ensamblador y código de máquina, aunque en algunas calculadoras esto solo es posible mediante el uso de exploits. Los lenguajes ensamblador y de máquina más comunes son para TMS9900, SH-3, Zilog Z80 y varios chips de Motorola (por ejemplo, un 68000 modificado) que sirven como procesadores principales de las máquinas, aunque muchos (no todos) están modificados hasta cierto punto de sus utilizar en otro lugar. Algunos fabricantes no documentan e incluso desaconsejan levemente la programación en lenguaje ensamblador de sus máquinas porque deben programarse de esta manera armando el programa en la PC y luego introduciéndolo a la fuerza en la calculadora mediante varios métodos improvisados.

Otros lenguajes de programación integrados incluyen lenguajes especialmente diseñados, variantes de Eiffel, Forth y Lisp, y funciones Command Script que son similares en función a la programación por lotes/shell y otros lenguajes adhesivos en las computadoras, pero que generalmente no tienen tantas funciones.. Adaptaciones de otros lenguajes como BBC BASIC y desarrollo de intérpretes integrados para Fortran, REXX, AWK, Perl, shells Unix (por ejemplo, bash, zsh), otros shells (DOS/Windows 9x, OS/2 y shells de la familia Windows NT). así como los relacionados 4DOS, 4NT y 4OS2, así como DCL), COBOL, C, Python, Tcl, Pascal, Delphi, ALGOL y otros lenguajes se encuentran en varios niveles de desarrollo.

Algunas calculadoras, especialmente aquellas con otras funciones similares a las de una PDA, tienen sistemas operativos reales, incluido el sistema operativo propietario de TI para sus máquinas más recientes, DOS, Windows CE y, rara vez, Windows NT 4.0 Embedded et seq, y Linux. Los experimentos con las máquinas TI-89, TI-92, TI-92 Plus y Voyage 200 muestran la posibilidad de instalar algunas variantes de otros sistemas, como una variante reducida del CP/M-68K, sistema operativo que se ha utilizado para dispositivos portátiles en el pasado.

En el lado de la computadora se utilizan herramientas que permiten programar las calculadoras en C/C++ y posiblemente Fortran y lenguaje ensamblador, como HPGCC, TIGCC y otras. La memoria flash es otro medio de transmisión de información hacia y desde la calculadora.

Las variantes BASIC integradas en las calculadoras gráficas TI y los idiomas disponibles en las calculadoras tipo HP-48 pueden ser utilizadas para la creación rápida de prototipos por parte de desarrolladores, profesores y estudiantes, a menudo cuando no hay una computadora a mano.

La mayoría de las calculadoras gráficas tienen hojas de cálculo integradas que generalmente se integran con Microsoft Excel en la computadora. En este momento, las hojas de cálculo con macros y otras funciones de automatización en el lado de la calculadora no están en el mercado. En algunos casos, las funciones de lista, matriz y cuadrícula de datos se pueden combinar con el lenguaje de programación nativo de la calculadora para tener el efecto de una hoja de cálculo habilitada para macros y secuencias de comandos.