Calculadora

Uma calculadora eletrônica de bolso com uma tela de sete segmentos de cristal líquido (LCD) que pode executar operações aritméticas

Uma calculadora científica moderna com um LCD

Uma calculadora eletrônica é normalmente um dispositivo eletrônico portátil usado para realizar cálculos, desde aritmética básica até matemática complexa.

A primeira calculadora eletrônica de estado sólido foi criada no início dos anos 1960. Dispositivos de bolso tornaram-se disponíveis na década de 1970, especialmente depois que o Intel 4004, o primeiro microprocessador, foi desenvolvido pela Intel para a empresa japonesa de calculadoras Busicom.

As calculadoras eletrônicas modernas variam de modelos baratos, do tamanho de um cartão de crédito, a modelos robustos de mesa com impressoras embutidas. Eles se tornaram populares em meados da década de 1970, quando a incorporação de circuitos integrados reduziu seu tamanho e custo. No final daquela década, os preços caíram a ponto de uma calculadora básica ser acessível para a maioria e se tornarem comuns nas escolas.

Os sistemas operacionais de computador desde o início do Unix incluíam programas de calculadora interativa, como dc e hoc, e o BASIC interativo poderia ser usado para fazer cálculos na maioria dos computadores domésticos das décadas de 1970 e 1980. As funções da calculadora estão incluídas na maioria dos smartphones, tablets e dispositivos do tipo assistente digital pessoal (PDA).

Além das calculadoras de uso geral, existem aquelas projetadas para mercados específicos. Por exemplo, existem calculadoras científicas que incluem cálculos trigonométricos e estatísticos. Algumas calculadoras ainda têm a capacidade de fazer álgebra computacional. As calculadoras gráficas podem ser usadas para representar graficamente funções definidas na linha real ou no espaço euclidiano de dimensão superior. A partir de 2016, as calculadoras básicas custam pouco, mas os modelos científicos e gráficos tendem a custar mais.

Com a ampla disponibilidade de smartphones e similares, as calculadoras de hardware dedicadas, embora ainda sejam amplamente usadas, são menos comuns do que antes. Em 1986, as calculadoras ainda representavam cerca de 41% da capacidade de hardware de propósito geral do mundo para computar informações. Em 2007, isso havia diminuído para menos de 0,05%.

Design

Mostras de calculadora científica de frações e equivalentes decimais

Entrada

As calculadoras eletrônicas contêm um teclado com botões para dígitos e operações aritméticas; alguns até contêm "00" e "000" botões para facilitar a entrada de números maiores ou menores. A maioria das calculadoras básicas atribui apenas um dígito ou operação a cada botão; no entanto, em calculadoras mais específicas, um botão pode executar um trabalho multifuncional com combinações de teclas.

Exibir saída

As calculadoras geralmente têm telas de cristal líquido (LCD) como saída no lugar das telas históricas de diodo emissor de luz (LED) e telas fluorescentes a vácuo (VFD); detalhes são fornecidos na seção Melhorias técnicas.

Figuras grandes são frequentemente usadas para melhorar a legibilidade; ao usar o separador decimal (geralmente um ponto em vez de uma vírgula) em vez de ou além de frações vulgares. Vários símbolos para comandos de função também podem ser exibidos no visor. Frações como 1⁄3 são exibidos como aproximações decimais, por exemplo, arredondados para 0,33333333. Além disso, algumas frações (como 1⁄ 7, que é 0,14285714285714; a 14 algarismos significativos) pode ser difícil de reconhecer na forma decimal; como resultado, muitas calculadoras científicas são capazes de trabalhar com frações vulgares ou números mistos.

Memória

As calculadoras também têm a capacidade de salvar números na memória do computador. As calculadoras básicas geralmente armazenam apenas um número por vez; tipos mais específicos são capazes de armazenar muitos números representados em variáveis. As variáveis também podem ser usadas para construir fórmulas. Alguns modelos têm a capacidade de estender a capacidade de memória para armazenar mais números; o endereço de memória estendida é chamado de índice de matriz.

Fonte de energia

As fontes de energia das calculadoras são baterias, células solares ou eletricidade da rede elétrica (para modelos antigos), ligando-se com um interruptor ou botão. Alguns modelos ainda não têm botão de desligar, mas fornecem uma maneira de adiar (por exemplo, não operar por um momento, cobrir a exposição da célula solar ou fechar a tampa). Calculadoras movidas a manivela também eram comuns no início da era do computador.

Layout de teclas

As seguintes teclas são comuns à maioria das calculadoras de bolso. Embora a disposição dos dígitos seja padrão, as posições das outras teclas variam de modelo para modelo; a ilustração é um exemplo.

Funcionamento interno

O interior de uma calculadora Casio FX-991s

Em geral, uma calculadora eletrônica básica consiste nos seguintes componentes:

• Fonte de energia (manutenção de eletricidade, bateria e / ou célula solar)
• Teclado (dispositivo de entrada) – consiste em chaves usadas para números de entrada e comandos de função (adição, multiplicação, raiz quadrada, etc.)
• Painel de exibição (dispositivo de saída) - exibe números de entrada, comandos e resultados. Displays de cristal líquido (LCDs), displays fluorescentes a vácuo (VFDs) e diodo emissor de luz (LED) exibe usar sete segmentos para representar cada dígito em uma calculadora básica. Calculadoras avançadas podem usar displays de matriz de ponto.
  • Uma calculadora de impressão, além de um painel de exibição, tem uma unidade de impressão que imprime resulta em tinta em um rolo de papel, usando um mecanismo de impressão.
• chip de processador (microprocessador ou unidade de processamento central).

A taxa de clock de um chip de processador refere-se à frequência na qual a unidade central de processamento (CPU) está sendo executada. Ele é usado como um indicador da velocidade do processador e é medido em ciclos de clock por segundo ou hertz (Hz). Para calculadoras básicas, a velocidade pode variar de algumas centenas de hertz até a faixa de quilohertz.

Uma máquina de cálculo de escritório com uma impressora de papel

Exemplo

Uma explicação básica de como os cálculos são realizados em uma calculadora simples de quatro funções:

Para realizar o cálculo 25 + 9, pressione as teclas na seguinte sequência na maioria das calculadoras: 2 5 + 9 =.

• Quando 25 é inserido, ele é pego pela unidade de digitalização; o número 25 é codificado e enviado para o registro X;
• A seguir, quando o + chave é pressionada, a instrução "addição" também é codificada e enviada para a bandeira ou o registro de status;
• O segundo número 9 é codificado e enviado para o X registrado. Este "pushes" (shifts) o primeiro número no registro Y;
• Quando o = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = chave é pressionada, uma "mensagem" (signal) da bandeira ou do registro de status diz à memória permanente ou não volátil que a operação a ser feita é "adição";
• Os números nos registros X e Y são então carregados na ALU e o cálculo é realizado seguindo as instruções da memória permanente ou não volátil;
• A resposta, 34 é enviada (shifted) de volta para o registro X. A partir daí, ele é convertido pela unidade decodificador binário em um número decimal (geralmente decimal codificado binário), e então mostrado no painel de exibição.

Outras funções são geralmente executadas usando adições ou subtrações repetidas.

Representação numérica

A maioria das calculadoras de bolso faz todos os seus cálculos em decimal codificado em binário (BCD) em vez de binário. O BCD é comum em sistemas eletrônicos onde um valor numérico deve ser exibido, especialmente em sistemas que consistem apenas em lógica digital e não contêm um microprocessador. Ao empregar BCD, a manipulação de dados numéricos para exibição pode ser bastante simplificada, tratando cada dígito como um único subcircuito separado. Isso corresponde muito mais à realidade física do hardware de exibição - um designer pode optar por usar uma série de exibições de sete segmentos idênticas separadas para construir um circuito de medição, por exemplo. Se a quantidade numérica fosse armazenada e manipulada como binário puro, a interface com tal exibição exigiria circuitos complexos. Portanto, nos casos em que os cálculos são relativamente simples, trabalhar com BCD pode levar a um sistema geral mais simples do que converter de e para binário. (Por exemplo, os CDs mantêm o número da faixa em BCD, limitando-os a 99 faixas.)

O mesmo argumento se aplica quando o hardware desse tipo usa um microcontrolador embutido ou outro processador pequeno. Freqüentemente, resultados de código menores ao representar números internamente no formato BCD, já que uma conversão de ou para representação binária pode ser cara em tais processadores limitados. Para essas aplicações, alguns processadores pequenos apresentam modos aritméticos BCD, que auxiliam na escrita de rotinas que manipulam quantidades BCD.

Onde as calculadoras adicionaram funções (como raiz quadrada ou funções trigonométricas), algoritmos de software são necessários para produzir resultados de alta precisão. Às vezes, é necessário um esforço de projeto significativo para encaixar todas as funções desejadas no espaço de memória limitado disponível no chip da calculadora, com tempo de cálculo aceitável.

Calculadoras comparadas a computadores

A diferença fundamental entre uma calculadora e um computador é que um computador pode ser programado de forma a permitir que o programa tome diferentes ramificações de acordo com resultados intermediários, enquanto as calculadoras são pré-concebidas com funções específicas (como adição, multiplicação, e logaritmos) embutidos. A distinção não é clara: alguns dispositivos classificados como calculadoras programáveis têm funções de programação, às vezes com suporte para linguagens de programação (como RPL ou TI-BASIC).

Por exemplo, em vez de um multiplicador de hardware, uma calculadora pode implementar matemática de ponto flutuante com código na memória somente leitura (ROM) e calcular funções trigonométricas com o algoritmo CORDIC porque o CORDIC não requer muita multiplicação. Os projetos de lógica serial de bits são mais comuns em calculadoras, enquanto os projetos paralelos de bits dominam os computadores de uso geral, porque um projeto serial de bits minimiza a complexidade do chip, mas leva muito mais ciclos de clock. Essa distinção se confunde com calculadoras de ponta, que usam chips de processador associados ao design de computadores e sistemas embarcados, principalmente as arquiteturas Z80, MC68000 e ARM, e alguns designs personalizados especializados para o mercado de calculadoras.

História

Precursores da calculadora eletrônica

As primeiras ferramentas conhecidas usadas para auxiliar cálculos aritméticos foram: ossos (usados para contar itens), seixos e tábuas de contagem, e o ábaco, conhecido por ter sido usado por sumérios e egípcios antes de 2.000 aC. Com exceção do mecanismo de Antikythera (um dispositivo astronômico "fora do tempo"), o desenvolvimento de ferramentas de computação chegou perto do início do século XVII: a bússola geométrica-militar (de Galileu), logaritmos e ossos de Napier (por Napier) e a régua de cálculo (por Edmund Gunter).

Calculadoras mecânicas do século XVII

Em 1642, o Renascimento viu a invenção da calculadora mecânica (por Wilhelm Schickard e várias décadas depois Blaise Pascal), um dispositivo que às vezes era superpromovido por ser capaz de realizar todas as quatro operações aritméticas com o mínimo de intervenção humana. A calculadora de Pascal podia somar e subtrair dois números diretamente e assim, se o tédio pudesse ser suportado, multiplicar e dividir por repetição. A máquina de Schickard, construída várias décadas antes, usava um conjunto inteligente de tabelas de multiplicação mecanizadas para facilitar o processo de multiplicação e divisão com a máquina de somar como meio de concluir essa operação. Há um debate sobre se Pascal ou Shickard devem ser creditados como o conhecido inventor de uma máquina de calcular devido às diferenças (como os diferentes objetivos) de ambas as invenções. Schickard e Pascal foram seguidos por Gottfried Leibniz, que passou quarenta anos projetando uma calculadora mecânica de quatro operações, o contador escalonado, inventando no processo sua roda de leibniz, mas que não conseguiu projetar uma máquina totalmente operacional. Houve também cinco tentativas malsucedidas de projetar um relógio de cálculo no século XVII.

A máquina de cálculo mecânica Grant, 1877

O século 18 viu a chegada de algumas melhorias notáveis, primeiro por Poleni com o primeiro relógio de cálculo totalmente funcional e máquina de quatro operações, mas essas máquinas eram quase sempre únicas. Luigi Torchi inventou a primeira máquina de multiplicação direta em 1834: esta também foi a segunda máquina acionada por chave no mundo, seguindo a de James White (1822). Não foi até o século 19 e a Revolução Industrial que os desenvolvimentos reais começaram a ocorrer. Embora existissem máquinas capazes de realizar todas as quatro funções aritméticas antes do século 19, o refinamento dos processos de fabricação e fabricação durante a véspera da revolução industrial possibilitou a produção em larga escala de unidades mais compactas e modernas. O aritmômetro, inventado em 1820 como uma calculadora mecânica de quatro operações, foi lançado para produção em 1851 como uma máquina de somar e se tornou a primeira unidade comercialmente bem-sucedida; quarenta anos depois, em 1890, cerca de 2.500 aritmômetros foram vendidos e mais algumas centenas de dois fabricantes de clones de aritmômetros (Burkhardt, Alemanha, 1878 e Layton, Reino Unido, 1883) e Felt e Tarrant, o único outro concorrente na verdadeira produção comercial, vendeu 100 comptômetros.

Imagem de patente da calculadora baseada em grafos Clarke, 1921

Não foi até 1902 que a conhecida interface de usuário de botão foi desenvolvida, com a introdução da Dalton Adding Machine, desenvolvida por James L. Dalton nos Estados Unidos.

Em 1921, Edith Clarke inventou a "Calculadora Clarke", uma calculadora simples baseada em gráficos para resolver equações de linha envolvendo funções hiperbólicas. Isso permitiu que os engenheiros elétricos simplificassem os cálculos de indutância e capacitância em linhas de transmissão de energia.

A calculadora Curta foi desenvolvida em 1948 e, apesar de cara, tornou-se popular por sua portabilidade. Este dispositivo manual puramente mecânico podia fazer adição, subtração, multiplicação e divisão. No início dos anos 1970, as calculadoras eletrônicas de bolso encerraram a fabricação de calculadoras mecânicas, embora a Curta continue sendo um item colecionável popular.

Desenvolvimento de calculadoras eletrônicas

Os primeiros computadores mainframe, usando inicialmente válvulas a vácuo e depois transistores nos circuitos lógicos, apareceram nas décadas de 1940 e 1950. Esta tecnologia foi um trampolim para o desenvolvimento de calculadoras eletrônicas.

A Casio Computer Company, no Japão, lançou a calculadora Modelo 14-A em 1957, que foi a primeira calculadora totalmente elétrica (relativamente) compacta do mundo. Ele não usava lógica eletrônica, mas era baseado na tecnologia de relé e foi embutido em uma mesa.

Mostrador de diodo emissor de luz (LED) da década de 1970 (USSR)

Em outubro de 1961, a primeira calculadora de mesa totalmente eletrônica do mundo, a British Bell Punch/Sumlock Comptometer ANITA (A Nnova Inspiração To Aritmética/Accontagem) foi anunciada. Esta máquina utilizava tubos de vácuo, tubos de cátodo frio e Dekatrons em seus circuitos, com 12 tubos de cátodo frio "Nixie" tubos para sua exibição. Dois modelos foram exibidos, o Mk VII para a Europa continental e o Mk VIII para a Grã-Bretanha e o resto do mundo, ambos para entrega no início de 1962. O Mk VII era um projeto ligeiramente anterior com um modo de multiplicação mais complicado e logo foi caiu em favor do mais simples Mark VIII. A ANITA tinha um teclado completo, semelhante aos comptômetros mecânicos da época, característica exclusiva dela e da posterior Sharp CS-10A entre as calculadoras eletrônicas. O ANITA pesava aproximadamente 33 libras (15 kg) devido ao seu grande sistema de tubos. A Bell Punch vinha produzindo calculadoras mecânicas acionadas por teclas do tipo comptômetro sob os nomes "Plus" e "Sumlock", e percebeu em meados da década de 1950 que o futuro das calculadoras estava na eletrônica. Eles contrataram o jovem graduado Norbert Kitz, que havia trabalhado no projeto do computador British Pilot ACE, para liderar o desenvolvimento. A ANITA vendeu bem, pois era a única calculadora eletrônica de mesa disponível e era silenciosa e rápida.

A tecnologia de tubo do ANITA foi substituída em junho de 1963 pelo Friden EC-130 fabricado nos EUA, que tinha um design totalmente transistorizado, uma pilha de quatro números de 13 dígitos exibidos em um cátodo de 5 polegadas (13 cm) ray tube (CRT) e introduziu a Reverse Polish Notation (RPN) no mercado de calculadoras por um preço de $ 2.200, que era cerca de três vezes o custo de uma calculadora eletromecânica da época. Como Bell Punch, Friden era um fabricante de calculadoras mecânicas que havia decidido que o futuro estava na eletrônica. Em 1964, mais calculadoras eletrônicas totalmente transistorizadas foram lançadas: a Sharp apresentou a CS-10A, que pesava 25 quilos (55 lb) e custava 500.000 ienes (US$ 4.555,81), e a Industria Macchine Elettroniche da Itália introduziu o IME 84, ao qual vários teclados extras e unidades de exibição poderiam ser conectadas para que várias pessoas pudessem fazer uso delas (mas aparentemente não ao mesmo tempo). O Victor 3900 foi o primeiro a usar circuitos integrados no lugar de transistores individuais, mas problemas de produção atrasaram as vendas até 1966.

O Búlgaro ELKA 22 de 1967

Seguiram-se uma série de modelos de calculadoras eletrônicas desses e de outros fabricantes, incluindo Canon, Mathatronics, Olivetti, SCM (Smith-Corona-Marchant), Sony, Toshiba e Wang. As primeiras calculadoras usavam centenas de transistores de germânio, que eram mais baratos que os transistores de silício, em várias placas de circuito. Os tipos de exibição usados foram CRT, tubos Nixie de cátodo frio e lâmpadas de filamento. A tecnologia de memória era geralmente baseada na memória de linha de atraso ou na memória de núcleo magnético, embora o Toshiba "Toscal" O BC-1411 parece ter usado uma forma inicial de RAM dinâmica construída a partir de componentes discretos. Já havia um desejo por máquinas menores e com menos consumo de energia.

O ELKA 6521 da Bulgária, lançado em 1965, foi desenvolvido pelo Instituto Central de Tecnologias de Cálculo e construído na fábrica da Elektronika em Sofia. O nome deriva de ELektronen KAlkulator e pesava cerca de 8 kg (18 lb). É a primeira calculadora do mundo que inclui a função de raiz quadrada. Mais tarde naquele mesmo ano foram lançados o ELKA 22 (com display luminescente) e o ELKA 25, com impressora embutida. Vários outros modelos foram desenvolvidos até que o primeiro modelo de bolso, o ELKA 101, foi lançado em 1974. A escrita era em alfabeto romano e foi exportado para países ocidentais.

Calculadoras programáveis

O Programa Italiano 101, uma calculadora programável comercial inicial produzida pela Olivetti em 1964

As primeiras calculadoras programáveis de mesa foram produzidas em meados da década de 1960. Eles incluíram o Mathatronics Mathatron (1964) e o Olivetti Programma 101 (final de 1965), que eram calculadoras eletrônicas de estado sólido, desktop, impressão, ponto flutuante, entrada algébrica, programáveis e com programa armazenado. Ambos podem ser programados pelo usuário final e imprimir seus resultados. O Programma 101 teve uma distribuição muito mais ampla e tinha o recurso adicional de armazenamento off-line de programas por meio de cartões magnéticos.

Outra calculadora de mesa programável antiga (e talvez a primeira japonesa) foi a Casio (AL-1000) produzida em 1967. Apresentava um visor de tubos nixie e tinha eletrônica de transistor e memória de núcleo de ferrite.

A calculadora programável Monroe Epic foi lançada no mercado em 1967. Uma grande unidade de mesa para impressão, com uma torre lógica anexada, que podia ser programada para executar muitas funções de computador. como funções. No entanto, a única instrução desvio era um desvio incondicional implícito (GOTO) no final da pilha de operações, retornando o programa à sua instrução inicial. Assim, não foi possível incluir nenhuma lógica de desvio condicional (IF-THEN-ELSE). Durante essa época, a ausência do desvio condicional às vezes era usada para distinguir uma calculadora programável de um computador.

A primeira calculadora de mesa programável soviética ISKRA 123, alimentada pela rede elétrica, foi lançada no início da década de 1970.

Década de 1970 a meados da década de 1980

As calculadoras eletrônicas de meados da década de 1960 eram máquinas de mesa grandes e pesadas devido ao uso de centenas de transistores em várias placas de circuito com um grande consumo de energia que exigia uma fonte de alimentação CA. Houve grandes esforços para colocar a lógica necessária para uma calculadora em cada vez menos circuitos integrados (chips) e a eletrônica da calculadora foi uma das vanguardas do desenvolvimento de semicondutores. Os fabricantes de semicondutores dos EUA lideraram o mundo no desenvolvimento de semicondutores de integração em larga escala (LSI), espremendo cada vez mais funções em circuitos integrados individuais. Isso levou a alianças entre fabricantes de calculadoras japoneses e empresas de semicondutores dos EUA: Canon Inc. com Sanyo.

Calculadoras de bolso

Em 1970, uma calculadora poderia ser feita usando apenas alguns chips de baixo consumo de energia, permitindo modelos portáteis alimentados por baterias recarregáveis. A primeira calculadora portátil foi um protótipo de 1967 chamado Cal Tech, cujo desenvolvimento foi liderado por Jack Kilby na Texas Instruments em um projeto de pesquisa para produzir uma calculadora portátil. Podia somar, multiplicar, subtrair e dividir, e seu dispositivo de saída era uma fita de papel. Como resultado do "Cal-Tech" projeto, a Texas Instruments recebeu patentes mestras em calculadoras portáteis.

As primeiras calculadoras portáteis produzidas comercialmente apareceram no Japão em 1970 e logo foram comercializadas em todo o mundo. Estes incluíram o Sanyo ICC-0081 "Mini Calculator", o Canon Pocketronic e o Sharp QT-8B "micro Compet". A Canon Pocketronic foi um desenvolvimento da "Cal-Tech" projeto. Não tinha exibição tradicional; a saída numérica foi em fita de papel térmico.

A Sharp fez grandes esforços na redução de tamanho e potência e lançou em janeiro de 1971 a Sharp EL-8, também comercializada como Facit 1111, que estava perto de ser uma calculadora de bolso. Ele pesava 1,59 libras (721 gramas), tinha uma tela fluorescente a vácuo, baterias NiCad recarregáveis e foi inicialmente vendido por US$ 395.

No entanto, os esforços de desenvolvimento de circuitos integrados culminaram no início de 1971 com a introdução da primeira "calculadora em um chip", a MK6010 da Mostek, seguida pela Texas Instruments no final do ano. Embora essas primeiras calculadoras de mão fossem muito caras, esses avanços na eletrônica, juntamente com os desenvolvimentos na tecnologia de exibição (como a tela fluorescente a vácuo, LED e LCD), levaram, em poucos anos, à calculadora de bolso barata disponível para todos.

Em 1971, a Pico Electronics e a General Instrument também introduziram sua primeira colaboração em ICs, uma calculadora completa de chip único IC para a calculadora Monroe Royal Digital III. O Pico foi desenvolvido por cinco engenheiros de projeto de IG cuja visão era criar CIs de calculadora de chip único. A Pico e a GI tiveram um sucesso significativo no crescente mercado de calculadoras portáteis.

A primeira calculadora eletrônica verdadeiramente de bolso foi a Busicom LE-120A "HANDY", que foi comercializada no início de 1971. Feita no Japão, esta também foi a primeira calculadora a usar um display LED, o primeira calculadora portátil a usar um único circuito integrado (então proclamada como uma "calculadora em um chip"), a Mostek MK6010 e a primeira calculadora eletrônica a funcionar com baterias substituíveis. Usando quatro células de tamanho AA, o LE-120A mede 4,9 por 2,8 por 0,9 polegadas (124 mm × 71 mm × 23 mm).

A primeira calculadora de bolso fabricada na Europa, a DB 800, foi fabricada em maio de 1971 pela Digitron em Buje, Croácia (antiga Iugoslávia), com quatro funções e um visor de oito dígitos e caracteres especiais para um número negativo e um aviso de que o cálculo tem muitos dígitos para exibir.

A primeira calculadora de bolso fabricada nos Estados Unidos, a Bowmar 901B (popularmente chamada de The Bowmar Brain), medindo 5,2 por 3,0 por 1,5 polegadas (132 mm × 76 mm × 38 mm), veio lançado no outono de 1971, com quatro funções e um display LED vermelho de oito dígitos, por US$ 240, enquanto em agosto de 1972 o Sinclair Executive de quatro funções tornou-se a primeira calculadora de bolso fina medindo 5,4 por 2,2 por 0,35 polegadas (137,2 mm × 55,9 mm × 8,9 mm) e pesando 2,5 onças (71 g). Ele foi vendido por cerca de £ 79 (US$ 194 na época). No final da década, calculadoras semelhantes custavam menos de £ 5 (US$ 6,85). Após um desenvolvimento prolongado ao longo de dois anos, incluindo uma parceria fracassada com a Texas Instruments, a Eldorado Electrodata lançou cinco calculadoras de bolso em 1972. Uma delas, chamada Touch Magic, "não era maior que um maço de cigarros". de acordo com a Gestão Administrativa.

A primeira calculadora de bolso fabricada na União Soviética, a Elektronika B3-04 foi desenvolvida no final de 1973 e vendida no início de 1974.

Uma das primeiras calculadoras de baixo custo foi a Sinclair Cambridge, lançada em agosto de 1973. Ela era vendida por £ 29,95 (US$ 41,03), ou £ 5 (US$ 6,85) a menos em forma de kit. As calculadoras Sinclair tiveram sucesso porque eram muito mais baratas que as da concorrência; no entanto, seu design levou a cálculos lentos e imprecisos de funções transcendentais.

Calculadoras de bolso científicas

Enquanto isso, a Hewlett-Packard (HP) vinha desenvolvendo uma calculadora de bolso. Lançada no início de 1972, era diferente das outras calculadoras de bolso básicas de quatro funções então disponíveis, pois era a primeira calculadora de bolso com funções científicas que podiam substituir uma régua de cálculo. A HP-35 de US$ 395, juntamente com quase todas as calculadoras de engenharia HP posteriores, usa a notação polonesa reversa (RPN), também chamada de notação pós-fixada. Um cálculo como "8 mais 5" é, usando RPN, executado pressionando 8 , Enter↑, 5, e +; em vez da notação infixa algébrica: 8, +, 5, =. Tinha 35 botões e era baseado no chip Mostek Mk6020.

A primeira calculadora de bolso científica soviética, a "B3-18" foi concluído no final de 1975.

Em 1973, a Texas Instruments (TI) introduziu o SR-10, (SR significando régua de cálculo) uma calculadora de bolso entrada algébrica usando notação científica por US$ 150. Pouco depois, o SR-11 apresentou uma chave adicionada para inserir pi (π). Foi seguido no ano seguinte pelo SR-50, que adicionou funções log e trig para competir com o HP-35 e, em 1977, a linha TI-30 comercializada em massa, que ainda é produzida.

Em 1978, surge uma nova empresa, a Calculated Industries que se foca em mercados especializados. Sua primeira calculadora, o Loan Arranger (1978) era uma calculadora de bolso comercializada para o setor imobiliário com funções pré-programadas para simplificar o processo de cálculo de pagamentos e valores futuros. Em 1985, a CI lançou uma calculadora para a indústria da construção chamada Construction Master, que vinha pré-programada com cálculos de construção comuns (como ângulos, escadas, matemática de telhados, inclinação, elevação, execução e conversões de fração de pés-polegada). Esta seria a primeira de uma linha de calculadoras relacionadas à construção.

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  Calculadora de bolso Adler 81S com display fluorescente a vácuo (VFD) a partir de meados da década de 1970.

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  O Casio CM-602 Mini calculadora eletrônica forneceu funções básicas na década de 1970.

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  A calculadora de bolso do Sinclair Executive de 1972.

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  O HP-35, a primeira calculadora científica do mundo por Hewlett Packard (1972).

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  Canon Pocketronic calculadora imprime a saída usando fita de papel (1971).

Calculadoras de bolso programáveis

A primeira calculadora de bolso programável foi a HP-65, em 1974; tinha capacidade para 100 instruções e podia armazenar e recuperar programas com um leitor de cartão magnético integrado. Dois anos depois, o HP-25C introduziu a memória contínua, ou seja, programas e dados eram retidos na memória CMOS durante o desligamento. Em 1979, a HP lançou a primeira calculadora alfanumérica, programável e expansível, a HP-41C. Ele pode ser expandido com módulos de memória de acesso aleatório (RAM, para memória) e memória somente leitura (ROM, para software) e periféricos como leitores de código de barras, unidades de microcassete e disquete, impressoras térmicas de rolo de papel e comunicação diversa interfaces (RS-232, HP-IL, HP-IB).

O HP-65, a primeira calculadora de bolso programável (1974)

A primeira calculadora programável movida a bateria de bolso soviética, a Elektronika B3-21, foi desenvolvida no final de 1976 e lançada no início de 1977. A sucessora da B3-21, a Elektronika B3 -34 não era compatível com versões anteriores de B3-21, mesmo que mantivesse a notação polonesa reversa (RPN). Assim, B3-34 definiu um novo conjunto de comandos, que mais tarde foi usado em uma série de calculadoras soviéticas programáveis posteriores. Apesar das habilidades muito limitadas (98 bytes de memória de instrução e cerca de 19 pilhas e registradores endereçáveis), as pessoas conseguiram escrever todos os tipos de programas para eles, incluindo jogos de aventura e bibliotecas de funções relacionadas ao cálculo para engenheiros. Centenas, talvez milhares, de programas foram escritos para essas máquinas, desde softwares científicos e de negócios práticos, usados em escritórios e laboratórios da vida real, até jogos divertidos para crianças. A calculadora Elektronika MK-52 (usando o conjunto de comandos estendido B3-34 e apresentando memória EEPROM interna para armazenar programas e interface externa para cartões EEPROM e outros periféricos) foi usada no programa da espaçonave soviética (para o voo Soyuz TM-7) como um backup do computador de bordo.

Esta série de calculadoras também foi conhecida por um grande número de recursos não documentados misteriosos altamente contra-intuitivos, algo semelhante à "programação sintética" do americano HP-41, que foram explorados aplicando operações aritméticas normais a mensagens de erro, saltando para endereços inexistentes e outros métodos. Várias publicações mensais respeitadas, incluindo a popular revista científica Nauka i Zhizn (Наука и жизнь, Ciência e Vida), apresentavam colunas especiais, dedicado a métodos de otimização para programadores de calculadoras e atualizações sobre recursos não documentados para hackers, que se transformou em uma ciência esotérica completa com muitos ramos, chamada "yeggogology" ("еггогология"). As mensagens de erro nessas calculadoras aparecem como uma palavra russa "YEGGOG" ("ЕГГОГ") que, sem surpresa, é traduzido para "Erro".

Uma cultura hacker semelhante nos EUA girava em torno do HP-41, que também era conhecido por um grande número de recursos não documentados e era muito mais poderoso que o B3-34.

Melhorias técnicas

Uma calculadora que funciona na energia solar e da bateria

Durante a década de 1970, a calculadora eletrônica portátil passou por um rápido desenvolvimento. O LED vermelho e os monitores fluorescentes a vácuo azul/verde consumiam muita energia e as calculadoras tinham uma vida útil curta (muitas vezes medida em horas, por isso as baterias recarregáveis de níquel-cádmio eram comuns) ou eram grandes para que pudessem suportar cargas maiores e mais altas. baterias de capacidade. No início da década de 1970, os monitores de cristal líquido (LCDs) estavam em sua infância e havia uma grande preocupação de que eles tivessem apenas uma vida operacional curta. A Busicom apresentou a calculadora Busicom LE-120A "HANDY", a primeira calculadora de bolso e a primeira com display LED, e anunciou a Busicom LC com LCD. No entanto, houve problemas com este visor e a calculadora nunca foi colocada à venda. As primeiras calculadoras de sucesso com LCDs foram fabricadas pela Rockwell International e vendidas a partir de 1972 por outras empresas sob nomes como: Dataking LC-800, Harden DT/12, Ibico 086, Lloyds 40, Lloyds 100, Prismatic 500 (também conhecido como P500), Rapid Data Rapidman 1208LC. Os LCDs foram uma forma inicial de usar o Dynamic Scattering Mode DSM com os números aparecendo como brilhantes contra um fundo escuro. Para apresentar uma tela de alto contraste, esses modelos iluminavam o LCD usando uma lâmpada de filamento e guia de luz de plástico sólido, o que anulava o baixo consumo de energia da tela. Esses modelos parecem ter sido vendidos apenas por um ou dois anos.

Uma série mais bem-sucedida de calculadoras usando um DSM-LCD reflexivo foi lançada em 1972 pela Sharp Inc com a Sharp EL-805, que era uma calculadora de bolso fina. Este e outros modelos semelhantes usaram a tecnologia Calculator On Substrate (COS) da Sharp. Uma extensão de uma placa de vidro necessária para o display de cristal líquido foi usada como substrato para montar os chips necessários com base em uma nova tecnologia híbrida. A tecnologia COS pode ter sido muito cara, pois foi usada apenas em alguns modelos antes da Sharp voltar às placas de circuito convencionais.

Calculadora de tamanho de cartão de crédito, energia solar por Braun (1987)

Calculadora de bolso moderna com energia solar e bateria

Em meados da década de 1970, as primeiras calculadoras apareceram com efeito de campo, LCDs twisted nematic (TN) com numerais escuros contra um fundo cinza, embora as primeiras muitas vezes tivessem um filtro amarelo sobre eles para cortar os raios ultravioleta prejudiciais. A vantagem dos LCDs é que eles são moduladores de luz passivos que refletem a luz, o que requer muito menos energia do que monitores emissores de luz, como LEDs ou VFDs. Isso abriu caminho para as primeiras calculadoras do tamanho de um cartão de crédito, como a Casio Mini Card LC-78 de 1978, que funcionava por meses de uso normal em células de botão.

Também houve melhorias nos componentes eletrônicos das calculadoras. Todas as funções lógicas de uma calculadora foram espremidas na primeira "calculadora em um chip" circuitos integrados (ICs) em 1971, mas esta era a tecnologia de ponta da época e os rendimentos eram baixos e os custos eram altos. Muitas calculadoras continuaram a usar dois ou mais CIs, especialmente os científicos e os programáveis, até o final dos anos 1970.

O consumo de energia dos circuitos integrados também foi reduzido, principalmente com a introdução da tecnologia CMOS. Aparecendo no Sharp "EL-801" em 1972, os transistores nas células lógicas dos CIs CMOS só usavam uma potência apreciável quando mudavam de estado. Os monitores de LED e VFD geralmente exigiam transistores ou ICs de driver adicionados, enquanto os LCDs eram mais receptivos a serem acionados diretamente pelo próprio IC da calculadora.

Com este baixo consumo de energia surgiu a possibilidade de usar células solares como fonte de energia, concretizada por volta de 1978 por calculadoras como a Royal Solar 1, Sharp EL-8026 e Teal Fóton.

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  O interior de uma calculadora científica Casio fx-20 de meados da década de 1970, usando um VFD. O circuito integrado do processador (IC) é feito pelo NEC (marcado μPD978C). Componentes eletrônicos discretos como capacitores e resistores e o IC são montados em uma placa de circuito impresso (PCB). Esta calculadora usa um pacote de bateria como fonte de alimentação.

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  O chip de processador (pacote de circuito integrado) dentro de uma calculadora de bolso Sharp da década de 1980, marcado SC6762 1•H. Um LCD está diretamente sob o chip. Era um design sem PCB. Nenhum componente discreto é usado. O compartimento da bateria na parte superior pode segurar duas células do botão.

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  Dentro de uma calculadora científica Casio a partir de meados da década de 1990, mostrando o chip de processador (pequeno quadrado; médio superior; esquerda), contatos de teclado, direito (com contatos correspondentes à esquerda), a parte de trás do LCD (top; marcado 4L102E), compartimento de bateria e outros componentes. A montagem da célula solar está sob o chip.

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  O interior de um mais novo (C.2000) calculadora de bolso. Ele usa uma bateria de botão em combinação com uma célula solar. O processador é um tipo "Chip on Board", coberto com epóxi escuro.

Fase de mercado de massa

No início da década de 1970, as calculadoras eletrônicas de mão eram muito caras, com duas ou três semanas de duração. salários, e assim eram um item de luxo. O alto preço era devido à sua construção exigir muitos componentes mecânicos e eletrônicos que eram caros de produzir, e ciclos de produção muito pequenos para explorar economias de escala. Muitas empresas viram que havia bons lucros a serem obtidos no negócio de calculadoras com a margem de preços tão altos. No entanto, o custo das calculadoras caiu à medida que os componentes e seus métodos de produção melhoraram, e o efeito das economias de escala foi sentido.

Em 1976, o custo da calculadora de bolso de quatro funções mais barata caiu para alguns dólares, cerca de 1/20 do custo de cinco anos antes. O resultado disso foi que a calculadora de bolso era acessível e que agora era difícil para os fabricantes lucrar com as calculadoras, levando muitas empresas a desistir do negócio ou fechar. As empresas que sobreviveram fabricando calculadoras tendiam a ser aquelas com alta produção de calculadoras de qualidade superior ou que produziam calculadoras científicas e programáveis de alta especificação.

Meados de 1980 até o presente

A Elektronika MK-52 foi uma calculadora de estilo RPN programável que aceitou módulos de extensão; foi fabricado na União Soviética de 1985 a 1992

A primeira calculadora capaz de computação simbólica foi a HP-28C, lançada em 1987. Ela podia, por exemplo, resolver equações do segundo grau simbolicamente. A primeira calculadora gráfica foi a Casio fx-7000G lançada em 1985.

Os dois principais fabricantes, HP e TI, lançaram calculadoras cada vez mais repletas de recursos durante as décadas de 1980 e 1990. Na virada do milênio, a linha entre uma calculadora gráfica e um computador portátil nem sempre era clara, pois algumas calculadoras muito avançadas, como a TI-89, a Voyage 200 e a HP-49G, podiam diferenciar e integrar funções, resolver equações diferenciais, execute processamento de texto e software PIM e conecte por fio ou IR a outras calculadoras/computadores.

A calculadora financeira HP 12c ainda é produzida. Foi introduzido em 1981 e ainda está sendo feito com poucas alterações. A HP 12c apresentava o modo de entrada de dados de notação polonesa reversa. Em 2003, vários novos modelos foram lançados, incluindo uma versão aprimorada do HP 12c, a "HP 12c Platinum Edition" que acrescentou mais memória, mais funções internas e a adição do modo algébrico de entrada de dados.

A Calculated Industries competiu com a HP 12c nos mercados imobiliário e hipotecário, diferenciando os principais rótulos; mudando o "I", "PV", "FV" para termos de rotulagem mais fáceis, como "Int", "Term", "Pmt", e não usar a notação polonesa reversa. No entanto, as calculadoras de maior sucesso da CI envolviam uma linha de calculadoras de construção, que evoluiu e se expandiu na década de 1990 até o presente. De acordo com Mark Bollman, historiador de matemática e calculadora e professor associado de matemática no Albion College, o "Construction Master é o primeiro de uma longa e lucrativa linha de calculadoras de construção CI" que os carregou pelas décadas de 1980, 1990 e até o presente.

Uma calculadora com uma interface gráfica do usuário

Os computadores pessoais geralmente vêm com um programa utilitário de calculadora que emula a aparência e as funções de uma calculadora, usando a interface gráfica do usuário para retratar uma calculadora. Um exemplo é a Calculadora do Windows. A maioria dos assistentes de dados pessoais (PDAs) e smartphones também possui esse recurso.

Uso na educação

Uma calculadora científica TI-30XIIS, usada comumente por estudantes

Um Cálculo Científico Catiga CS-103

Na maioria dos países, os alunos usam calculadoras para trabalhos escolares. Houve alguma resistência inicial à ideia por medo de que as habilidades aritméticas básicas ou elementares fossem prejudicadas. Ainda há desacordo sobre a importância da capacidade de realizar cálculos de cabeça, com alguns currículos restringindo o uso da calculadora até que um certo nível de proficiência seja obtido, enquanto outros se concentram mais no ensino de métodos de estimativa e resolução de problemas. resolvendo. A pesquisa sugere que a orientação inadequada no uso de ferramentas de cálculo pode restringir o tipo de pensamento matemático em que os alunos se envolvem. Outros argumentaram que o uso da calculadora pode até causar atrofia de habilidades matemáticas básicas ou que tal uso pode impedir a compreensão de conceitos algébricos avançados. Em dezembro de 2011, o Ministro de Estado das Escolas do Reino Unido, Nick Gibb, expressou preocupação de que as crianças possam se tornar "demasiado dependentes" sobre o uso de calculadoras. Como resultado, o uso de calculadoras deve ser incluído como parte de uma revisão do Currículo. Nos Estados Unidos, muitos educadores matemáticos e conselhos de educação endossaram com entusiasmo os padrões do Conselho Nacional de Professores de Matemática (NCTM) e promoveram ativamente o uso de calculadoras em sala de aula desde o jardim de infância até o ensino médio.