Сергей Фролов
Этастатья посвящена незаменимым помощникам в нашей жизни — микрокалькуляторам.Описывается история возникновения советских микрокалькуляторов, их особенностии интересные возможности отдельных моделей.
Первые вычислители
/>
Первыммеханическим приспособлением в России для автоматизации расчетов были счеты.Этот «народный калькулятор» продержался на рабочих местах кассирш вмагазинах вплоть до середины девяностых годов. Интересно отметить, что вучебнике «Торговые вычисления» 1986 года методам вычисления на счетахпосвящена целая глава.
Одновременносо счетами, в научных кругах, еще с дореволюционных времен, с успехомиспользовались логарифмические линейки, которые с XVII века практически безизменений прослужили «верой и правдой» вплоть до появлениякалькуляторов.
Пытаяськак-то автоматизировать процесс вычислений, человечество начинает изобретатьмеханические считающие устройства. Даже известный математик Чебышев в конце XIXвека предложил свою модель вычислителя. К сожалению, изображения несохранилось.
/>
Самымпопулярным механическим вычислителем в советские времена являлся арифмометрсистемы Однера «Феликс». Слева — изображение арифмометра, взятое из«Малой советской энциклопедии» 1932 года издания.
Наэтом арифмометре можно было производить четыре арифметических действия — сложение, вычитание, умножение и деление. В более поздних моделях, например,«Феликс-М», можно видеть ползуночки для указания положения запятой ирычажок для сдвига каретки. Для производства вычислений было необходимо крутитьручку — один раз для сложения или вычитания, и несколько раз для умножения иделения.
/>
Одинраз, конечно, покрутить ручку можно, и даже интересно, но что делать, если выработаете бухгалтером, и за день необходимо произвести сотни простых операций?Да и шум от крутящихся шестеренок-счетчиков стоит приличный, особенно, еслиодновременно в помещении с арифмометрами работает несколько человек.
Однако,со временем крутить ручку начинало надоедать, и человеческий ум изоблелэлектрические счетные машины, которые арифметические действия производилиавтоматически или полуавтоматически. Справа — изображение полулярной в 50-егоды многоклавишной вычислительной машины ВММ-2 (Товарный словарь, VIII том,1960). Эта модель имела девять разрядов и работала до 17-го порядка. У нее былигабариты 440x330x240 мм и масса в 23 килограмма.
Всеже наука взяла свое. В послевоенные годы начала бурно развиваться электроника ипоявились первые компьютеры — электронные-вычислительные машины (ЭВМ). К началу60-х годов между компьютерами и самыми мощными счетно-клавишнымивычислительными машинами образовался по многим параметрам огромный разрыв,несмотря на появление советских релейных вычислительных машин«Вильнюс» и «Вятка» (1961).
/>
Нок тому времени в ленинградском университете уже была спроектирована одна изпервых в мире настольных клавишных вычислительных машин, в которойиспользовались малогабаритные полупроводниковые элементы и ферритовыесердечники. Был изготовлен и действующий макет этой ЭКВМ — электроннойклавишной вычислительной машины.
Авообще, считается, что первый массовый электронный калькулятор появился вАнглии в 1963 году. Его схема была выполнена на печатных платах и содержаланесколько тысяч одних только транзисторов. Размеры такого калькулятора были каку пишущей машинки, а выполнял он лишь арифметические операции с многоразряднымичислами. Слева показан калькулятор «Электроника» — типичныйпредставитель калькуляторов этого поколения.
Распространениенастольных ЭКВМ началось в 1964 г., когда в нашей стране был освоен серийныйвыпуск ЭКВМ «Вега» и начат выпуск настольных ЭКВМ в ряде другихстран. В 1967 г. появилась ЭДВМ-11 (электронная десятиклавишная вычислительнаямашина) — первая в нашей стране ЭКВМ, автоматически вычислявшаятригонометрические функции.
Дальнейшееразвитие вычислительной техники неразрывно связано с достижениямимикроэлектроники. В конце 50-х годов была разработана технология производстваинтегральных схем, содержавших группы связанных между собой электронныхэлементов, а уже в 1961 г. появилась первая модель ЭВМ на интегральных схемах,которая была в 48 раз меньше по массе и в 150 раз меньше по объему, чемполупроводниковые ЭВМ, выполнявшие те же функции. В 1965 г. появляются и первыеЭКВМ на интегральных схемах. Примерно в это же время появились и первыепереносные ЭКВМ на БИСах (только что внедренных в производство) с автономнымпитанием от встроенных аккумуляторов. В 1971 г. габариты ЭКВМ стали«карманными», в 1972 г. появились ЭМК научно-технического типа сподпрограммами вычисления элементарных функций, дополнительными регистрамипамяти и с представлением чисел как в естественной форме, так и в форме сплавающей запятой в самом широком диапазоне чисел.
Развитиепроизводства ЭКВМ в нашей стране шло параллельно с его развитием в другихнаиболее промышленно развитых странах мира. В 1970 г. появились первые образцыЭКВМ на ИС, с 1971 г. на этих элементах начинается выпуск машин серии«Искра». В 1972 г. стали производиться и первые отечественныемикро-ЭВМ на БИСах.
Первый советский карманный калькулятор
Первыесоветские настольные калькуляторы, которые появились в 1971 году, быстрозавоевали популярность. ЭКВМ на основе БИС работали тихо, потребляли малоэнергии, вычисляли быстро и безошибочно. Себестоимость микросхем быстроснижалась, и можно было думать о создании МК карманного размера, цена которогобыла бы доступна широкому потребителю.
Вавгусте 1973 года электронная промышленность нашей страны поставила задачу заодин год создать электронный карманный вычислитель на микропроцессорной БИС и сжидкокристаллическим индикатором. Над этой сложнейшей задачей работала группаиз 27 человек. Предстояла огромная работа: изготовить чертежи, схемы и.шаблоны, состоящие из 144 тыс. точек, разместить микропроцессор с 3400элементами в кристалле размером 5х5 мм.
Черезпять месяцев работы были готовы первые образцы МК, а через девять месяцев, затри месяца до установленного срока, электронный карманный вычислитель подназванием «Электроника Б3-04» был сдан государственной комиссии. Ужев начале 1974 года электронный гном поступил в продажу. Это была большаятрудовая победа, показавшая возможности нашей электронной промышленности.
Вэтом микрокалькуляторе впервые был применен индикатор на жидких кристаллах,причем цифры изображались белыми знаками на черном фоне.
Включениекалькулятора производилось нажатием на шторку, после чего открывалась крышка, икалькулятор начинал работу.
Микрокалькуляторимел очень интересный алгоритм работы. Для того, чтобы вычислить (20-8+7)необходимо было нажать клавиши | C | 20 | += | 8 | -= | 7 | += |. Результат: 5.Если результат надо умножить, скажем, на три, то вычисления можно продолжитьнажатием клавиш: | X | 3 | += |.
Клавиша| K | использовалась для вычисления с константой.
/>
Вэтом калькуляторе были использованы прозрачные платы с объемным монтажом. Нарисунке показана часть платы микрокалькулятора.
Микрокалькуляторсодержит четыре микросхемы — 23-х разрядный сдвиговый регистр К145АП1,устройство управления индикатором К145ПП1, операционный регистр К145ИП2 имикропроцессор К145ИП1. В блоке преобразования напряжения использованамикросхема преобразования уровней.
Интересноотметить, что этот калькулятор работал от одной батарейки типа АА (А316«Квант», «Уран»).
Первые советские микрокалькуляторы
Вначале 70-х годов привычный сегодня язык работы с микрокалькуляторами толькозарождался. Первые модели микрокалькуляторов вообще могли иметь свой языкработы, и на калькуляторе приходилось учиться считать. Возьмем, к примеру,первый калькулятор ленинградского завода «Светлана» серии«С». Это — калькулятор С3-07. Кстати, стоит отметить, чтокалькуляторы завода «Светлана» вообще стоят особняком.
Небольшоеотступление. Все микрокалькуляторы в те времена получили общее обозначение«Б3» (цифра три на конце, а не буква «З», как многиесчитали). Настольные электронные часы получили буквы Б2, наручные электронные — Б5 (например, Б5-207), настольные электронные с вакуумным индикатором — Б6,большие настенные — Б7 и так далее. Буква «Б» — «бытовая техника».Только микрокалькуляторы Светлановского завода получили букву «С» — Светлана (СВЕТ ЛАмпочки НАкаливания — для тех, кто не знает).
/>
Таквот, возьмем, к примеру, калькулятор С3-07. Очень удивительный калькулятор,особенно — его клавиатура и дисплей. Как видно из картинки, на калькуляторесовмещены не только клавиши | += | и | -= |, но и умножить/разделить | X -:- |.Попробуйте сами догадаться, как на этом калькуляторе умножать и делить.Подсказка: калькулятор не воспринимает два нажатия на одну клавишу, возможнотолько одно.
/>
Ответне менее удивителен: чтобы произвести, скажем, умножение 2 на 3, надо нажать наклавиши | 2 | X-:- | 3 | += |, а чтобы разделить 2 на 3, надо нажать клавиши: |2 | X-:- | 3 | -= |. Сложение и вычитание происходит аналогично калькуляторуБ3-04, то есть, получение разности 2 — 3 будет вычисляться так: | 2 | += | 3 |-= |. В некоторых моделях этого калькулятора можно встретить и удивительныйвосьмисегментный индикатор.
Начинаяс этой модели калькуляторов, все простые калькуляторы Светлановского заводаоперируют с числами с порядками до 10e16-1, даже если на дисплей помещаетсявосемь или двенадцать разрядов. Если результат превышает 8 или 12 разрядов (взависимости от модели), то запятая исчезает и на дисплее появляются первые 8или 12 разрядов числа.
Говоряо языке работы с микрокалькуляторами первых выпусков, следует упомянуть и окалькуляторах Б3-02, Б3-05 и Б3-05М. Это — вехи старых калькуляторов типа«Искра». В этих калькуляторах при вычислениях постоянно горят всеразряды индикатора. В основном, конечно, нули. Очень неудобно отыскивать натаких калькуляторах первый (да и последний) значимый разряд. Кстати, в моделиC3-07, о которой говорилось ранее, уже была попытка решить эту проблему, хотя инесколько необычным способом — на этом калькуляторе ноль имеет половину высоты.Так вот, эти три калькулятора имели очень неудобную, но вполне объяснимую дляранних калькуляторов особенность: требуемая точность вычислений задается привводе первого числа. То есть, если необходимо, скажем, вычислить частное отделения 23 на 32 с точностью до трех знаков после запятой, то число 23 необходимоввести с тремя знаками после запятой: | 23,000 | -:- | 32 | = | (0.718). До техпор, пока оператор не нажмет кнопку сброса, все последующие вычисления будутпроизводиться с тремя знаками после запятой, а запятая вообще больше никуда недвижется. Это, кстати, и называется «фиксированной запятой», а болеепоздние калькуляторы, в которых запятая уже перемещается по дипслею, тогданазывались «с плавающей запятой». Сейчас, в терминологии произошлиизменения, в результате которых с «плавающей запятой» сейчасназываются отображения числа с мантиссой слева и порядком справа.
Черезгод после разработки первого карманного микрокалькулятора Б3-04 появилисьновые, более совершенные модели карманных МК. Это — модели Б3-09М, Б3-14 иБ3-14М. Эти калькуляторы были сделаны на одной микросхеме процессора К145ИК2 иодной микросхеме генератора фаз. Слева показан калькулятор Б3-09М, в таком жекорпусе сделан и Б3-14М, справа — Б3-14. На этих моделях был уже«стандартный» язык работы на калькуляторах, включая вычисления с константой.
Этикалькуляторы уже могли работать как от блока питания, так и от четырех (Б3-09М,Б3-14М) или трех (Б3-14) элементов типа АА.
Хотяэти калькуляторы сделаны на одном и том же чипе, они имеют разныефункциональные возможности. И вообще, «убирание» разных функций былоприсуще многим моделям советских микрокалькуляторов. Например, умикрокалькулятора Б3-09М не было знака вычисления квадратного корня, Б3-14М неумел вычислять проценты.
Особенностьюэтих простых калькуляторов являлось то, что запятая занимала отдельный разряд.Это очень удобно для беглого считывания информации, но при этом пропадаетпоследний знаковый разряд. У этих же калькуляторов перед началом работынеобходимо нажимать клавишу «C» для очистки регистров.
Первый советский инженерный микрокалькулятор
Следующимогромным шагом в истории развития микрокалькуляторов стало появление первогосоветского инженерного микрокалькулятора. В конце 1975 года в Советском Союзебыл создан первый инженерный микрокалькулятор Б3-18. Как писал по этому поводужурнал «Наука и Жизнь» 10, 1976 в статье «Фантастическаяэлектроника»: "… этот калькулятор перешел Рубикон арифметики, егоматематическое образование шагнуло в тригонометрию и алгебру. «ЭлектроникаБ3-18» умеет мгновенно возводить в квадрат и извлекать квадратный корень,в два приема возводить в любую степень в пределах восьми разрядов, вычислятьобратные величины, вычислять логарифмы и антилогарифмы, тригонометрическиефункции...", "… когда видишь, как машина, которая только чтомгновенно складывала огромные числа, тратит несколько секунд, чтобы выполнитькакую-либо алгебраическую или тригонометрическую операцию, невольнозадумываешься о той большой работе, которая идет внутри маленькой коробочки,прежде чем на ее индикаторе засветится результат".
Идействительно, была проделана огромная работа. В единый кристалл размером 5 х5,2 мм удалось вместить 45000 транзисторов, резисторов, конденсаторов ипроводников, то есть полсотни телевизоров того времени запихали в одну клеточкуарифметической тетради! Однако, и цена такого калькулятора была немалой — 220рублей в 1978 году. Для примера, инженер после окончания института в те временаполучал 120 рублей в месяц. Но, покупка стоила того. Теперь не надо думать, какне сбить ползунок логарифмической линейки, не надо заботиться о погрешности,можно забросить на полку таблицы логарифмов.
Кстати,в этом калькуляторе впервые была применена клавиша префиксной функции«F».
Всеже в микросхему К145ИП7 калькулятора Б3-18 не удалось полностью вместить все,что хотелось. Например, при вычислении функций, в которых использовалосьразложение в ряд Тэйлора, очищался рабочий регистр, в результате чего стиралсяпредыдущий результат операции. В связи с этим нельзя было производить цепочныевычисления, такие как 5 + sin 2. Для этого сначала нужно было получить синус отдвух, а потом только прибавить к результату 5.
Итак,работа проделана большая, потрачены большие усилия, и в результате появилсяхороший, но очень дорогой калькулятор. Чтобы калькулятор был доступен массовымслоям населения, было принято решение на базе калькулятора Б3-18А сделать болеедешевую модель. Чтобы не изобретать велосипед, наши инженеры пошли по самомулегкому пути. Они взяли и убрали клавишу префиксной функции «F» скалькулятора. Калькулятор превратился в обычный, получил название«Б3-25А» и стал доступным широким слоям населения. И толькоразработчики и ремонтники калькуляторов знали тайну переделки Б3-25А.
Дальнейшее развитие микрокалькуляторов
Сразувслед за калькулятором Б3-18 совместно с инженерами из ГДР был выпущенмикрокалькулятор Б3-19М. В этом калькуляторе была использована, так называемая,«обратная польская запись». Сначала набирается первое число, затемнажимается клавиша ввода числа в стек />,затем второе число, и только после этого — требуемая операция. Стек вкалькуляторе состоит из трех регистров — X, Y и Z. В этом же калькуляторевпервые был применен ввод порядка числа и показ числа в формате с плавающейзапятой (с мантиссой и порядком). В калькуляторе был использован 12-разрядныйиндикатор на красных светоизлучающих диодах.
В1977 году появился другой очень мощный инженерный калькулятор — С3-15. Этоткалькулятор имел повышенную точность вычислений (до 12 разрядов), работал спорядками до 9,(9) в 99 степени, имел три регистра памяти, но самоезамечательное — работал с алгебраической логикой. То есть, для того, чтобы вычислитьпо формуле 2 + 3 * 5, не нужно было сначала вычислять 3 * 5, а затем крезультату прибавлять 2. Эту формулу можно было записывать в«естественном» виде: | 2 | + | 3 | * | 5 | = |. Кроме того, вкалькуляторе использовались скобки до восьми уровней. Еще этот калькулятор — единственный калькулятор, который вместе со своим настольным братом МК-41,имеет клавишу /p/. Эта клавиша использовалась для вычислений по формуле sqrt(x^2 + y^2).
В1977 году была разработана микросхема К145ИП11, которая породила целую сериюкалькуляторов. Самым первым из них был очень известный калькулятор Б3-26 (нарисунке справа). Как и с калькуляторами Б3-09М, Б3-14 и Б3-14М, а также сБ3-18А и Б3-25А, с ним поступили также — удалили некоторые функции.
Наоснове калькулятора Б3-26 были сделаны калькуляторы Б3-23 с процентами, Б3-23Ас квадратным корнем, Б3-24Г с памятью. Кстати, калькулятор Б3-23А впоследствиистал самым дешевым советским калькулятором с ценой всего в 18 рублей. Б3-26вскоре стал называться МК-26 и появился его сводный брат МК-57 и МК-57А саналогичными функциями.
Светлановскийзавод также порадовал своей моделью С3-27, которая, правда, не прижилась, и еевскоре заменила очень популярная и дешевая модель С3-33 (МК-33).
Ещеодним направлением в развитии микрокалькуляторов стали инженерные Б3-35 (МК-35)и Б3-36 (МК-36). Б3-35 отличался от Б3-36 более простым дизайном и стоил напять рублей дешевле. Эти микрокалькуляторы умели переводить градусы в радианы инаоборот, умножать и делить числа в памяти.
Оченьинтересно эти калькуляторы вычисляли факториал — простым перебором. Навычисление максимального значения факториала в 69 на микрокалькуляторе Б3-35уходило более пяти секунд.
Этикалькуляторы были очень популярны у нас, хотя и обладали, на мой взгляд,некоторым недостатком: они показывали на индикаторе ровно столько значащихразрядов, сколько об этом сказано в инструкции. Обычно их пять-шесть длятрансцендентных функций.
Наоснове этих калькуляторов был сделан настольный вариант МК-45.
Кстати,многие карманные инженерные калькуляторы имеют своих настольных братьев. Это — калькуляторы МК-41 (С3-15), МКШ-2 (Б3-30), МК-45 (Б3-35, Б3-36).
КалькуляторМКШ-2 — единственный «школьный» калькулятор выпускавшийся нашейпромышленностью за исключением больших демонстрационных, о которых будетсказано ниже. Этот калькулятор, как и калькулятор Б3-32 (на рисунке слева),умел вычислять корни квадратного уравнения и находить корни системы уравнений сдвумя неизвестными. По дизайну этот калькулятор полностью идентиченкалькулятору Б3-14.
Особенностькалькулятора, кроме описанных выше, — все надписи на клавишах выполнены поиностранным стандартам. Например, клавиша записи числа в память обозначалась не«П» и не «x->П», а «STO». Вызов числа изпамяти — «RCL».
Несмотряна возможность работы с числами с большими порядками, на этом калькулятореиспользовался восьмиразрядный дисплей, такой же как и в Б3-14. Получалось, чтоесли отображать число с мантиссой и порядком, то на индикаторе умещается толькопять значащих цифр. Чтобы решить эту проблему в микрокалькулятореиспользовалась клавиша «CN». Если, к примеру, результатом вычисленийявлялось число 1.2345678e-12, то на индикаторе оно отображалось как 1.2345-12.Нажав | F | CN |, видим на индикаторе 12345678. Запятая при этом гаснет.
Первый советский программируемый калькулятор
Вконце 1977 был разработан, и в начале 1978 года поступил в продажу первыйсоветский программируемый микрокалькулятор Б3-21 (на рисунке справа). Это былеще один большой шаг вперед. До этого людям приходилось по многу раз повторятьвычисления, в калькуляторах было максимум три регистра памяти. Теперь жепоявилась возможность самому писать программы и хранить несколько чисел впамяти. Термин «программируемый калькулятор» вызывал благоговение инекоторую дрожь в голосе. Это был очень дорогой калькулятор — он стоил целых350 рублей! Вскоре микрокалькулятор был удостоен знака качества.
Первыемодели микролькулятора Б3-21 выпускались с индикатором на красных светодиодах.Запятая занимала отдельный разряд. Затем индикатор поменяли на зеленыйкатодо-люминисцентный, из-за чего он стал работать на 20% медленнее.
Микрокалькуляторработает с обратной польской нотацией, то есть сначала вводятся два числа, азатем вводится операция. После ввода первого числа необходимо нажать стрелкувверх />. Кроме двух операционных регистров X и Yмикрокалькулятор имеет кольцевой стек, состоящий из шести регистров. Стек чиселсоединен с регистром X. Для кольцевого перемещения чисел в стеке используютсяспециальные клавиши перемещения чисел в стеке — по часовой стрелке и противчасовой. Кроме кольцевого стека в калькуляторе предусмотрены еще семь регистровс номерами от 2 до 8.
Калькуляторимеет две префиксных клавиши — F и P. Клавиша F является префиксной дляопераций, обозначенных черным цветом, клавиша P — обозначенных красным.Префиксные клавиши также используются для записи и извлечения чисел изрегистров. Для записи используется клавиша P, а для чтения — клавиша F.
Ноя же не сказал о главной особенности калькулятора Б3-21 — способностипрограммировать! В микрокалькуляторе есть 60 шагов программы, причем адресазаписываются по модулю шесть, то есть адреса идут в следующем порядке: 00, 01,02, 03, 04, 05, 10, 11 и так далее. Каждая клавиша имеет свой код операции.Калькулятор имеет функции безусловного перехода, перехода на подпрограммы, атакже переходы по условию. Клавиши ветвления (переходов) используют две ячейкипамяти калькулятора — одну ячейку занимает код операции, а другую — адресперехода. Требуемый адрес перехода получается, исходя из кода клавиши, котораянажимается после нажатия клавиши перехода, плюс 1. Например, чтобы безусловноперейти на адрес 33, необходимо нажать клавиши БП и 3 (код 34). Коды операцийбрались из таблицы.
Первыйпрограммируемый калькулятор сразу стал очень популярен в стране. Теперьпользователь мог не только писать сложные программы, но даже играть в игры скалькулятором. Это было неслыханное нововведение! Начала выпускаться литературапо технике программирования на программируемом микрокалькуляторе. Слева нарисунке — очень популярная книжка тех времен, посвященная играм и полезнымпрограммам с использованием калькулятора Б3-21.
Появлениепрограммируемого микрокалькулятора Б3-21 позволило даже организовать управлениепроизводственным процессом. Были выпущены настольные варианты этогокалькулятора — МК-46 и МК-64 (рисунок справа). Это были большие настольныекалькуляторы, имевшие на задней части корпуса специальные разъемы. Был введендополнительный регистр 9, в который записывался, так называемый «кодэксперимента». В этих калькуляторах возможен ввод данных как с клавиатуры,так и от внешних устройств (датчиков, аналого-цифровых преобразователей и пр.),они могут осуществлять контроль допусковых величин вводимых данных и печататьданные и результаты их обработки при помощи внешнего устройства. МК-64отличается от МК-46 наличием встроенного цифро-аналогового преобразователя.Многие микрокалькуляторы МК-64 были установлены в кабинетах физики специальныхфизико-математических школ, так как они могли, скажем, измерить напряжение отбатарейки.
Самый известный микрокалькулятор
Первыепрограммируемые калькуляторы Б3-21, МК-46 и МК-64, хоть и работали попрограмме, но имели всего два операционных регистра X и Y, а работа с кольцевымстеком была очень неудобной. И вот, в 1980 году на смену микрокалькулятораБ3-21 пришел программируемый микрокалькулятор Б3-34 в ценой 85 рублей. Это былеще один шаг вперед! У него был стек, состоящий из четырех регистров, 98 шаговпрограммной памяти, 14 регистров памяти вместо семи у Б3-21, а самое главное — возможность организации циклов и работа с индексными регистрами. С калькуляторомстало работать — одно удовольствие.
Вскорепоявились аналоги Б3-34 — МК-54, сделанный в более красивом дизайне, и стоившийна 20 рублей дешевле за счет использования источников питания другого типа. Былтакже разработан настольный вариант — МК-56.
Одинза другим известные научно-популярные журналы стали учить работать скалькулятором. Это — журналы «Наука и Жизнь»,«Техника-Молодежи» и «Химия и Жизнь». В «Науке иЖизни», начиная с октября 1983 года появился специальный раздел«Человек с микрокалькулятором», где рассказывалось как работать сБ3-34, а также приводилось большое количество полезных и игровых программ.Журнал «Техника — Молодежи», начиная в 1985 году сначала провел курспрограммирования на Б3-34 под названием «Калькулятор — Ваш помощник»,а затем организовало «Клуб Электронных Игр», в котором печаталисьувлекательнейшие фантастические рассказы «Истинная Правда» и«Путь к Земле», где читателям предлагалось самим «освоить»технику «приземления» на лунную поверхность и осуществить полет сЛуны на Землю на не приспособленном для таких полетов корабле местных лунныхлиний «Кон-Тики». Школьники и взрослые пользователи микрокалькуляторас нетерпением ожидали очередного номера «Техники-Молодежи», чтобыпродолжить полет к Земле.
Микокалькуляторработает по обратной польской нотации, то есть сначала вводится первое число,нажимается клавиша />, вводитсявторое число и нажимается клавиша с необходимой операцией. То есть, чтобыумножить 2 на 3, надо нажать клавиши: />/>/>/>(результат — 6). Для хранения операндовиспользуется стек, состоящий из четырех регистров — X, Y, Z, T. При вводе числапосле получения результата и при извлечении числа из регистра памяти (0..9,A..D), содержимое регистра X, который является отображением индикатора,сдвигается в регистр Y, значение Y — в Z, а Z — в T. При выполнении операций вкачестве операндов используются, в основном, регистр X и Y.
Врежиме программирования код каждой команды занимает одну ячейку памяти. Командыветвления (переходы, циклы, условия) занимают две ячейки. Одна ячейка — кодоперации, вторая — адрес перехода. В отличие от Б3-21, адрес перехода задаетсяпри помощи цифровых клавиш, а не при помощи ввода операции с нужным кодом. Например,для того чтобы ввести команду перехода на адерс 33, надо было ввести | БП | 3 |(клавише 3 соответствовал код 34). В микрокалькуляторе Б3-34 теперь надо простоввести | БП | 3 | 3 |. Хотя теперь и надо было вводить на одну клавишу больше,зато не надо сверяться с кодами операции по таблицам.
Болееподробно о том, как работать с калькулятором Б3-34, описано на специальнойстраничке, посвященной работе с Б3-34, которая расположена здесь.
Однако,самое интересное в калькуляторах Б3-34, и его аналогах — наличиенедокументированных возможностей, которые помогали не только в написаниипрограмм, но и формировать специальные видеосообщения. Недокументированныхособенностей в этих микрокалькуляторах оказалось настолько много, чтозаслуживают написания отдельной статьи. О недокументированных возможностяхБ3-34 и его аналогов можно ознакомиться здесь.
МикрокалькуляторБ3-34 и его аналог МК-54 и МК-56 стали настолько популярными, что разработчикииз Киевского завода «Кристалл» решили продолжить эту линию калькуляторови в 1985 году выпустили новые модели МК-61 и МК-52. В них добавлен один регистрпамяти, стало 105 шагов программной памяти и добавлен еще десяток функций.Микрокалькулятор МК-52, кроме того, имел память на 512 ячеек, которая нестиралась при выключении питания, и в которую можно было записать какпрограмму, так и данные. В микрокалькуляторе МК-52 имелся также специальныйразъем для подключения уже готовых модулей с программами, выпускавшихся подобщим названием БРП (блок расширения памяти). При разработке блоков БРПразработчики опять убили сразу двух зайцев, запаяв в блок матрицу с двумянаборами программ. Установив перемычку, скажем, в положение 1, получаем блокБРП-3 с математическим набором программ, а перепаяв перемычку на положение 2 — блок БРП становится астронавигационным БРП-2. Гарантия, правда, на блок приэтом терялась, так как приходилось откручивать винт с пломбой. Об этом былосказано в одном из номеров «Науки и Жизни», где один из читателейподелился об этом с редакцией, которому в свою очередь об этом рассказал одиниз разработчиков из НПО «Кристалл». Представляю, что было потом сэтим разработчиком.
Кстати,микрокалькулятор МК-52 летал в космос на корабле «Союз ТМ-7», где егопредполагалось использовать для рассчета траектории посадки в случае, еслииспортится бортовой компьютер.
Поздние модели микрокалькуляторов
Первыемикрокалькуляторы потребляли очень много энергии от батареек, работы которыххватало от силы на два часа автономной работы. 220 вольт под рукой бывает невсегда, а без проблем купить батарейки можно было только в крупных городах.Поэтому инженеры-разработчики начали разрабатывать микрокалькуляторы, которыебы очень мало энергии от батареек. К тому времени уже были изобретеныиндикаторы на жидких кристаллах, которые отличались пониженнымэнергопотреблением.
Вторыммикрокалькулятором на жидких кристаллах после Б3-04 стал микрокалькулятор Б3-30(на рисунке слева), разработанный в 1978 году и потреблявший 8 миливатт (длясравнения, калькулятор Б3-26 потреблял 600 мВт). В этом калькуляторе быланесвойственная советским калькуляторам функция вычисления обратной величинычисла, имеющаяся практически во всех современных простых калькуляторах. Чтобывычислить 1/5, надо нажать | 5 | -:- | = |. Через год микрокалькулятор Б3-30заменил Б3-39, в котором использовалась новая низкопороговая микросхема.Потребляемая мощность уменьшилась в восемь раз и составила всего один миливатт.В этом калькуляторе уже можно было обойтись без преобразователя напряжения.
Ещечерез год, к Московской олимпиаде 1980 года был выпущен микрокалькулятор МК-53,имеющий на борту часы с будильником и секундомером. В этом микрокалькуляторетребовалось на одну батарейку меньше, чем в Б3-39. Это стало возможным за счетиспользования еще более низкопороговой микросхемы К145ВВ3-2, которая к тому жестала «бескорпусной».
Новойвехой в калькуляторостроении стало появление микрокалькулята с питанием отсолнечных элементов МК-60. В общем-то, обычный калькулятор, имеет один регистрпамяти, кроме солнечных батарей ничего в нем особенного нет.
/>
Инженернаямысль тоже на месте не стояла, и, решая задачу микроминиатюризации, в 1979 годуразработан новый сверхмаленький, но очень умный микрокалькулятор Б3-38. В неговошли все последние достижения микроэлектроники. Его размеры были самымималенькими — 91х55х5.5 мм.
Онумел не только быть инженерным, но и производил статистические расчеты.Калькулятор имел две префиксные клавиши — F1 и F2. Скоро появился аналогичныйкалькулятор, но с размерами побольше — МК-51. Скоро он стал очень популярным,хотя у него был существенный недостаток — выключатель питания, который всевремя плохо включался. Это было из-за того, что наши инженеры догадалисьсделать механизм включения, состоящий из полукруглого ползунка, который замыкалдорожки печатного монтажа на плате. Разумеется, со временем дорожки окислялисьили стирались, и контакт становился плохим.
Вэтих микрокалькуляторах был впервые применен метод вычисления элементарныхфункций по методу «цифра за цифрой», который стал сменил разложение вряд Тэйлора и стал фактическим стандартом почти для всех современныхкалькуляторов во всем мире, кроме как у нас. В двух словах, метод «цифраза цифрой» можно отнести как к итерационным, так и к табличным. Онхарактеризуется простотой выполнения операций (алгебраическое сложение исдвиг), значительным совпаданием алгоритмов для различных функций и, самоеглавное, достаточно высоким быстродействием и точностью вычислением. Погрешностьвычислений при 8-разрядном аргументе составляет всего +- 1 в седьмом-восьмомразряде.
И,наконец, одной из самых последних моделей среди инженерных микрокалькуляторовстал микрокалькулятор МК-71 с питанием от солнечных элементов. Он по сутиявляется продолжением серии Б3-38 и МК-51. В этом калькуляторе, в отличие отБ3-38 и МК-51, используется алгебраическая логика вычислений, такая же как и вС3-15, есть пять уровней скобок, возможность работы с простыми дробями ипредставлять результат вычислений в градусах, минутах и секундах, имеютсягиперболические функции и механизм округления результата к требуемой точности.К тому же этот калькулятор — десятиразрядный.
/>
Естьеще одно направление развития калькуляторов — демонстрационные калькуляторы. Посути дела, это обычные микрокалькуляторы, в которых применены большиеиндикаторы и кнопки, включая герконовые, на кооторые «нажимали» припомощи магнитной указки. У меня сохранилась только одна фотографиядемонстрационного калькулятора, сделанного на основе МК-36. В свое время яподарил в школу, где учился, демонстрационный калькулятор размерами метр наполтора, совместимый с МК-54, но его в конце августа выбросили на помойку...
Микрокалькуляторы — микрокомпьютеры
Вначале 80-х годов все больше становится персональных компьютеров. В 1983 годупоявляется первый Советский персональный компьютер «Агат» спроцессором 6502, в некоторых школах начинают преподавать языки программирования.
В1986 году появляется первый советский микрокалькулятор с языкомпрограммирования «Бейсик» — «Микрокомпьютер „ЭлектроникаМК-85“. Стоит он недешево — 145 рублей, но все равно сразу сметается сприлавков фирменных магазинов „Электроника“ с Москве и Ленинграде,стоит ему появиться. Только к 1988 году его можно будет спокойно купить вмагазине. Это — неспроста — в калькуляторе есть „Бейсик“ — языкпрограммирования настоящих компьютеров!
МК-85выпускался в двух вариантах — с килобайтом памяти (МК-85) и с шестью (МК-85М).Микрокалькулятор имел особенность — работал с числами, у которых порядкидостигали +- 4096 степени. Правда, брать синус от числа с порядком, близким к4096, могло привести не только к зависанию, но и к пропаданию уже введенныхпрограмм. Программы, кстати, не стирались из памяти калькулятора после еговыключения — тоже новинка. В обычном режиме калькулятор работает о-о-о-ченьмедленно. Так например, для вычисления синуса от числа 3 ему требуется целых3.5 секунды. Микрокалькулятор можно перевести с режим „ускоренныхвычислений“. Для этого в момент его включения нужно нажать клавишу»+". Тогда он считает очень быстро. Тот же синус он «берет»уже за 0,5 секунды, но при этом батарейки буквально «истлевают» наглазах, и их очень скоро нужно менять. Такой режим работы рекомендуется приработе от внешнего источника питания.
Вкалькуляторе есть 16-разрядный индикатор, и в одной строке может уместиться до63 символов. Предусмотрен ввод до 10 программ пользователя, причем введеннуюпрограмму можно отлаживать в режиме отладки. Кроме того в калькуляторе есть 26регистров памяти, число которых может быть увеличено за счет уменьшения памятидля программ.
Оченьинтересно, что в таком перспективном калькуляторе элементарные математическиефункции вычисляются разложением в ряд Тэйлора, а не по методу «Цифра зацифрой», что несколько странно. Хотя многое странное может статьсовершенно понятным, если вы дочитаете эту статью до конца.
И,наконец, завершает наш исторический экскурс с мир микрокалькуляторов — супер-калькуляторМК-90 — детище минского завода «Кристалл». У меня очень малоинформации по этому калькулятору по причине отсутствия его в моем распоряжении.Скажу только, что это калькулятор с бейсиком, и большим графическим экраном. Онимеет 16-разрядный процессор, совместимый с Электроникой 60, ОЗУ — 16 кбайт,ПЗУ — 16 кбайт (пользователю доступно 11824 байт). Дисплей — 120 х 64 точек (8строк по 20 символов).
Наэтом эволюция микрокалькуляторов завершается, как бы нам этого ни хотелось.Минский завод «Кристалл» продолжает выпускать МК-90, выпускает ещенесколько простых калькуляторов серии MC. Наши российские заводы, похоже,полностью свернули производство микрокалькуляторов. Импортные модели давноубежали далеко вперед. Для них нормой стало наличие 32 килобайт памяти, большойграфический, или даже цветной дисплей, связь с компьютером и приличноебыстродействие.
Редкие модели микрокалькуляторов
Кредким моделям микрокалькуляторов следует отнести не очень старые моделикалькуляторов, которые давно уже снесли на помойку, а модели, которые быливыпущены только пробными партиями, или которые очень быстро были сняты спроизводства. В основном, у меня очень мало информации о таких калькуляторах,иногда даже информация получена всего лишь из упоминания в книгах.
Перваяредкая модель микрокалькуляторов — Б3-18. Сразу после ее выпуска появиласьБ3-18А, а Б3-18 снята с производства. То же самое можно сказать и о Б3-19(Б3-19М). Были выпущены опытные партии микрокалькуляторов с красным индикаторомв виде светоизлучающих диодов. Это модели Б3-26А, Б3-36А.
Оченьредкая модель — единственный советский микрокалькулятор с печатающимустройством — МК-40. Также хочу упомянуть и о МК-47. Этот калькулятор сделан ваналогичном корпусе с Б3-21, и позволял записывать программы пользователя намагнитные карты.
Средипоздних моделей пробными партиями в 1982 году (!) был выпущен микрокалькулятор«Электроника СП», который представлял собой карманныйсловарь-переводчик. Он хранил в памяти по 1000 слов из русского, английского инемецкого языков. Помимо этого в нем был калькулятор, просмотр всех слов,начинаюзихся с любой буквы, вызов на индикатор одной из 52 законченных илинезаконченных фраз, а также вызов слов и фраз по 11 темам. У калькулятора был15-сегментный 16-разрядный индикатор и работал только от пяти вольт. Этоустройство было сделано на основе однокристального микропроцессора К1801ВЕ1 иимело 64кбит ПЗУ типа К596РЕ1.
Ошибки и особенности микрокалькуляторов
Немногооб ошибках и особенностях. Учитывая специфику разработки советскихмикрокалькуляторов, включая геополитические аспекты, может стать ясно, что еслинаши разработчики разрабатывали микрокалькулятор сами, не опираясь нарезультаты послойного сканирования микросхем импортных аналогов, то онипостоянно вносили какую-то изюминку в их работу. Это были как ошибки ввычислениях микрокалькуляторов, так и интересные находки.
Всемействе калькуляторов серии Б3-26 (Б3-23, Б3-24Г, МК-57), например, признакомналичия числа в регистре памяти являлось свечение точки в самом левом неиспользуемомразряде. Кроме этого, этот микрокалькулятор прекрасно вычислял квадратные корнииз отрицательных чисел. Корень от -4 был равен -2. И никаких сообщений обошибках.
Вмикрокалькуляторе Б3-32, разработчики, увидев, что на индикаторе естьнезадействованная точка слева, решили ее задействовать. У этой модели точкаслева загорается при нажатии клавиши. Нажали — загорается, отпустили — гаснет.Больше — ничего.
Вмикрокалькуляторах семейства Б3-35 (Б3-36, МК-66, МК-45) разработчикидодумались вычислять факториал методом перебора, позабвы при этом блокироватьклавиатуру при сообщении об ошибках до сброса.
Вмикрокалькуляторе Б3-21 разработчики включили функцию />,результатом которой в регистр Y помещался синус аргумента, а в регистр X — косинус. Простым делением получаем тангенс. Очень удобно.
Однако,в первых выпусках этих калькуляторов наблюдалась ошибка: при сложении числа,содержащего в мантиссе семь девяток, а в восьмом разряде, который неиндицируется — цифра, большая четырех, возникает ошибка. В этих моделях еслисложить 9.9999999 и 10 получается 120.
Привыполнении сложных операций вроде синуса мог испортиться один из регистровкольцевого стека. Для проверки после включения калькулятора можно набрать | 2 |P | sin | P |, |. Если на индикаторе загорается 1. -00, то калькулятор имееттакую ошибку.
Ну,и некоторые модели неправильно переходили (точнее, не переходили) наподпрограмму, если оператор ПП занесен в ячейку программной памяти с адресом55, 65, 70, 80, 91 и 92, и выполняется оператор, код которого равен указателюперехода к подпрограмме. Немного непонятно, но если по адресу 55 стоит | ПП | 9| 9 | C/П |, то вместо того, чтобы перейти на адрес 93 (код клавиши | 9 | — 94), калькулятор занесет в регистр X число 99, то это может вызвать легкоенедоумение по причине нервного срыва у человека, который уверен, что написалпрограмму правильно.
Любопытныепользователи могут найти в калькуляторе МК-71 одну очень примечательнуюособенность. Она связана с переключением переключателя градусов-радианов-градовв среднее положение — между градусами и радианами или между радианами иградами. Кто бы мог додуматься до этого! При этом калькулятор переходит в оченьнеобычный режим работы, напоминающий работу с калькулятором МК-51.
Во-первых,теперь числа в микрокалькуляторе имеют мантиссу длиной 8 вместо десяти, хотянедостающие разряды хранятся в памяти, но не видны. Во-вторых, некоторые кнопкиуправления имеют другое значение!
Клавишас изображением градусов теперь вычисляет обратное значение числа, в сочетании склавишей F — факториал. Клавиша 1/x — переключает способ вычислениятригонометрических функций (градусы-радианы-грады). На индикаторе ониотображаются соответственно значками «F», «П»,«K»! В сочетании с клавишей «F» клавиша 1/x теперь входит врежим статистических вычислений. Клавиша «hyp» теперь вводитинформацию в градусах, минутах и сукундах, и обратно в сочетании с клавишей«F». Для индикации числа, находящегося в памяти, режима клавиши«F» и вычисления с константой используются сегменты самого левогоразряда.
Нуи, конечно, всем известный Б3-34. Этот калькулятор имеет самое большое количествоошибок и особенностей в работе. Укажу только на некоторые ошибки, которые водной книге были названы особенностями, которые "… являются следствием неошибок разработчиков микрокалькулятора, а их попыток найти компромисс междутребованиями математического обеспечения и простоты конструкции".
Впрограммируемом режиме работы не выполняются функциональные операторы передоператором /-/ изменения знака.
Послевыполнения подпрограммы, заканчивающейся некторыми операторами, вместооператора В/0, выполняется следующий за ним оператор. Вот такая«особенность».
Операторx^Y выполнялся неверно при некоторых значениях операндов. Для примера можноввести | 5 | 5 | 5 | 5 | />| Х | 4 | />| F | X^Y|. Если высвечивается 39.062487, то операторx^y вычисляется неправильно.
Эти- то ошибки в последствии были исправлены, но остались ошибки возведенияотрицательных чисел в целую степень, калькулятор МК-61 и МК-52 считали нольсамым большим в мире числом при вычислении функции нахождения максимального издвух чисел | K | max |.
Словом,«наши» постарались.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.enlight.ru/