Обратите внимание, что новости можно получать по RSS.
X
-

Информационные технологии, История вычислительной техники и IT, Infused Bytes - архив

22 сентября 1998, 00:00 (6578 дней назад, №6067)История советских калькуляторов. Часть 1
(Сергей Фролов, 22/09/98)

 

Эта статья посвящена незаменимым помощникам в нашей жизни - микрокалькуляторам. Описывается история возникновения советских микрокалькуляторов, их особенности и интересные возможности отдельных моделей.

ПЕРВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛИ

Abacus.jpg (17386 bytes)Первым механическим приспособлением в России для автоматизации расчетов были счеты. Этот "народный калькулятор" продержался на рабочих местах кассирш в магазинах вплоть до середины девяностых годов. Интересно отметить, что в учебнике "Торговые вычисления" 1986 года методам вычисления на счетах посвящена целая глава.

Одновременно со счетами, в научных кругах, еще с дореволюционных времен, с успехом использовались логарифмические линейки, которые с XVII века практически без изменений прослужили "верой и правдой" вплоть до появления калькуляторов.

Пытаясь как-то автоматизировать процесс вычислений, человечество начинает изобретать механические считающие устройства. Даже известный математик Чебышев в конце XIX века предложил свою модель вычислителя. К сожалению, изображения не сохранилось.

Arifm.jpg (21320 bytes)Самым популярным механическим вычислителем в советские времена являлся арифмометр системы Однера "Феликс". Слева - изображение арифмометра, взятое из "Малой советской энциклопедии" 1932 года издания.
На этом 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 и рычажок для сдвига каретки. Для производства вычислений было необходимо крутить ручку - один раз для сложения или вычитания, и несколько раз для умножения и деления.

Bmm-2.jpg (19939 bytes)Один раз, конечно, покрутить ручку можно, и даже интересно, но что делать, если вы работаете бухгалтером, и за день необходимо произвести сотни простых операций? Да и шум от крутящихся шестеренок-счетчиков стоит приличный, особенно, если одновременно в помещении с арифмометрами работает несколько человек.
Однако, со временем крутить ручку начинало надоедать, и человеческий ум изоблел электрические счетные машины, которые арифметические действия производили автоматически или полуавтоматически. Справа - изображение полулярной в 50-е годы многоклавишной вычислительной машины ВММ-2 (Товарный словарь, VIII том, 1960). Эта модель имела девять разрядов и работала до 17-го порядка. У нее были габариты 440x330x240 мм и масса в 23 килограмма.

Все же наука взяла свое. В послевоенные годы начала бурно развиваться электроника и появились первые компьютеры - электронные-вычислительные машины (ЭВМ). К началу 60-х годов между компьютерами и самыми мощными счетно-клавишными вычислительными машинами образовался по многим параметрам огромный разрыв, несмотря на появление советских релейных вычислительных машин "Вильнюс" и "Вятка" (1961).
El-ka.gif (16213 bytes)Но к тому времени в ленинградском университете уже была спроектирована одна из первых в мире настольных клавишных вычислительных машин, в которой использовались малогабаритные полупроводниковые элементы и ферритовые сердечники. Был изготовлен и действующий макет этой ЭКВМ - электронной клавишной вычислительной машины.
А вообще, считается, что первый массовый электронный калькулятор появился в Англии в 1963 году. Его схема была выполнена на печатных платах и содержала несколько тысяч одних только транзисторов. Размеры такого калькулятора были как у пишущей машинки, а выполнял он лишь арифметические операции с многоразрядными числами. Слева показан калькулятор "Электроника" - типичный представитель калькуляторов этого поколения.

Распространение настольных ЭКВМ началось в 1964 г., когда в нашей стране был освоен серийный выпуск ЭКВМ "Вега" и начат выпуск настольных ЭКВМ в ряде других стран. В 1967 г. появилась ЭДВМ-11 (электронная десятиклавишная вычислительная машина) - первая в нашей стране ЭКВМ, автоматически вычислявшая тригонометрические функции.

Дальнейшее развитие вычислительной техники неразрывно связано с достижениями микроэлектроники. В конце 50-х годов была разработана технология производства интегральных схем, содержавших группы связанных между собой электронных элементов, 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, чем полупроводниковые ЭВМ, выполнявшие те же функции. В 1965 г. появляются и первые ЭКВМ на интегральных схемах. Примерно в это же время появились и первые переносные ЭКВМ на БИСах (только что внедренных в производство) с автономным питанием от встроенных аккумуляторов. В 1971 г. габариты ЭКВМ стали "карманными", в 1972 г. появились ЭМК научно-технического типа с подпрограммами вычисления элементарных функций, дополнительными регистрами памяти и с представлением чисел как в естественной форме, так и в форме с плавающей запятой в самом широком диапазоне чисел.
Развитие производства ЭКВМ в нашей стране шло параллельно с его развитием в других наиболее промышленно развитых странах мира. В 1970 г. появились первые образцы ЭКВМ на ИС, с 1971 г. на этих элементах начинается выпуск машин серии "Искра". В 1972 г. стали производиться и первые отечественные микро-ЭВМ на БИСах.

ПЕРВЫЙ СОВЕТСКИЙ КАРМАННЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР

Первые советские настольные калькуляторы, которые появились в 1971 году, быстро завоевали популярность. ЭКВМ на основе БИС работали тихо, потребляли мало энергии, вычисляли быстро и безошибочно. Себестоимость микросхем быстро снижалась, и можно было думать о создании МК карманного размера, цена которого была бы доступна широкому потребителю.
Калькулятор Б3-04 (C) Sergei FrolovВ августе 1973 года электронная промышленность нашей страны поставила задачу за один год создать электронный карманный вычислитель на микропроцессорной БИС и с жидкокристаллическим индикатором. Над этой сложнейшей задачей работала группа из 27 человек. Предстояла огромная работа: изготовить чертежи, схемы и. шаблоны, состоящие из 144 тыс. точек, разместить микропроцессор с 3400 элементами в кристалле размером 5х5 мм.
Через пять месяцев работы были готовы первые образцы МК, а через девять месяцев, за три месяца до установленного срока, электронный карманный вычислитель под названием "Электроника Б3-04" был сдан государственной комиссии. Уже в начале 1974 года электронный гном поступил в продажу. Это была большая трудовая победа, показавшая возможности нашей электронной промышленности.

B304-1.jpg (1383 bytes)В этом микрокалькуляторе впервые был применен индикатор на жидких кристаллах, причем цифры изображались белыми знаками на черном фоне (см. рис.).
Включение калькулятора производилось нажатием на шторку, после чего открывалась крышка, и калькулятор начинал работу.
Микрокалькулятор имел 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 продолжить нажатием клавиш: | X | 3 | += |.
Клавиша | K | использовалась для вычисления с константой.

B304-2.jpg (19208 bytes)Copyr.gif (158 bytes)В этом калькуляторе были использованы прозрачные платы с объемным монтажом. На рисунке показана часть платы микрокалькулятора.

Микрокалькулятор содержит четыре микросхемы - 23-х разрядный сдвиговый регистр К145АП1, устройство управления индикатором К145ПП1, операционный регистр К145ИП2 и микропроцессор К145ИП1. В блоке преобразования напряжения использована микросхема преобразования уровней.
Интересно отметить, что этот калькулятор работал от одной батарейки типа АА (А316 "Квант", "Уран").

ПЕРВЫЕ СОВЕТСКИЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЫ

В начале 70-х годов привычный сегодня язык работы с микрокалькуляторами только зарождался. Первые модели микрокалькуляторов вообще могли иметь свой язык работы, и на калькуляторе приходилось учиться считать. Возьмем, к примеру, первый калькулятор ленинградского завода "Светлана" серии "С". Это - калькулятор С3-07. Кстати, стоит отметить, что калькуляторы завода "Светлана" вообще стоят особняком.

Небольшое отступление. Все микрокалькуляторы в те времена получили общее обозначение "Б3" (цифра три на конце, а не буква "З", как многие считали). 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).

C3-07key.jpg (16326 bytes)Так вот, возьмем, к примеру, калькулятор С3-07. Очень удивительный калькулятор, особенно - его клавиатура и дисплей. Как видно из картинки, на калькуляторе совмещены 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, возможно только одно.
C307dig.gif (9668 bytes)Ответ не менее удивителен: чтобы произвести, скажем, умножение 2 на 3, надо нажать на клавиши | 2 | X-:- | 3 | += |, а чтобы разделить 2 на 3, надо нажать клавиши: | 2 | X-:- | 3 | -= |. Сложение и вычитание происходит аналогично калькулятору Б3-04, то есть, получение разности 2 - 3 будет вычисляться так: | 2 | += | 3 | -= |. В некоторых моделях этого калькулятора можно встретить и удивительный восьмисегментный индикатор.

Начиная с этой модели калькуляторов, все простые калькуляторы Светлановского завода оперируют с числами с порядками до 10e16-1, даже если на дисплей помещается восемь или двенадцать разрядов. Если результат превышает 8 или 12 разрядов (в зависимости от модели), то запятая исчезает и на дисплее появляются первые 8 или 12 разрядов числа.

Говоря о языке работы с микрокалькуляторами первых выпусков, следует упомянуть и о калькуляторах Б3-02, Б3-05 и Б3-05М. Это - вехи старых калькуляторов типа "Искра". В этих калькуляторах при вычислениях постоянно горят все разряды индикатора. В основном, конечно, нули. Очень неудобно отыскивать на таких калькуляторах первый (да и последний) значимый разряд. Кстати, в модели C3-07, о которой говорилось ранее, уже была попытка решить эту проблему, хотя и несколько необычным способом - на этом калькуляторе ноль имеет половину высоты. Так вот, эти три калькулятора имели очень неудобную, но вполне объяснимую для ранних калькуляторов особенность: требуемая точность вычислений задается при вводе первого числа. То есть, если необходимо, скажем, вычислить частное от деления 23 на 32 с точностью до трех знаков после запятой, то число 23 необходимо ввести с тремя знаками после запятой: | 23,000 | -:- | 32 | = | (0.718). До тех пор, пока оператор не нажмет кнопку сброса, все последующие вычисления будут производиться с тремя знаками после запятой, а запятая вообще больше никуда не движется. Это, кстати, и называется "фиксированной запятой", а более поздние калькуляторы, в которых запятая уже перемещается по дипслею, тогда назывались "с плавающей запятой". Сейчас, в терминологии произошли изменения, в результате которых с "плавающей запятой" сейчас называются отображения числа с мантиссой слева и порядком справа.

B309.gif (8173 bytes)Через год после разработки первого карманного микрокалькулятора Б3-04 появились новые, более совершенные модели карманных МК. Это - модели Б3-09М, Б3-14 и Б3-14М. Эти калькуляторы были сделаны на одной микросхеме процессора К145ИК2 и одной микросхеме генератора фаз. Слева показан калькулятор Б3-09М, в таком же корпусе сделан и Б3-14М, справа - Б3-14. B314.jpg (6615 bytes)На этих моделях был уже "стандартный" язык работы на калькуляторах, включая вычисления с константой.
Эти калькуляторы уже могли работать как от блока питания, так и от четырех (Б3-09М, Б3-14М) или трех (Б3-14) элементов типа АА.
Хотя эти калькуляторы сделаны на одном и том же чипе, они имеют разные функциональные возможности. И вообще, "убирание" разных функций было присуще многим моделям советских микрокалькуляторов. Например, у микрокалькулятора Б3-09М не было знака вычисления квадратного корня, Б3-14М не умел вычислять проценты.
Особенностью этих простых калькуляторов являлось то, что запятая занимала отдельный разряд. Это очень удобно для беглого считывания информации, но при этом пропадает последний знаковый разряд. У этих же калькуляторов перед началом работы необходимо нажимать клавишу "C" для очистки регистров.

ПЕРВЫЙ СОВЕТСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОР

B318a.jpg (13706 bytes)Следующим огромным шагом в истории развития микрокалькуляторов стало появление первого советского инженерного микрокалькулятора. В конце 1975 года в Советском Союзе был создан первый инженерный микрокалькулятор Б3-18. Как писал по этому поводу журнал "Наука и Жизнь" 10, 1976 в статье "Фантастическая электроника": "...этот калькулятор перешел Рубикон арифметики, его математическое образование шагнуло в тригонометрию и алгебру. "Электроника Б3-18" умеет мгновенно возводить в квадрат и извлекать квадратный корень, в два приема возводить в любую степень в пределах восьми разрядов, вычислять обратные величины, вычислять логарифмы и антилогарифмы, тригонометрические функции...", "...когда видишь, как машина, которая только что мгновенно складывала огромные числа, тратит несколько секунд, чтобы выполнить какую-либо алгебраическую или тригонометрическую операцию, невольно задумываешься о той большой работе, которая идет внутри маленькой коробочки, прежде чем на ее индикаторе засветится результат".
И действительно, была проделана огромная работа. В единый кристалл размером 5 х 5,2 мм удалось вместить 45000 транзисторов, резисторов, конденсаторов и проводников, то есть полсотни телевизоров того времени запихали в одну клеточку арифметической тетради! Однако, и цена такого калькулятора была немалой - 220 рублей в 1978 году. Для примера, инженер после окончания института в те времена получал 120 рублей в месяц. Но, покупка стоила того. Теперь не надо думать, как не 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".
Все же в микросхему К145ИП7 калькулятора Б3-18 не удалось полностью вместить все, что хотелось. Например, при вычислении функций, в которых использовалось разложение в ряд Тэйлора, очищался рабочий регистр, в результате чего стирался предыдущий результат операции. В связи с этим нельзя было производить цепочные вычисления, такие как 5 + sin 2. Для этого сначала нужно было получить синус от двух, а потом только прибавить к результату 5.

Итак, работа проделана большая, потрачены большие усилия, и в результате появился хороший, но очень дорогой калькулятор. Чтобы калькулятор был доступен массовым слоям населения, было принято решение на базе калькулятора Б3-18А сделать более дешевую модель. Чтобы не изобретать велосипед, наши инженеры пошли по самому легкому пути. Они взяли и убрали клавишу префиксной функции "F" с калькулятора. Калькулятор превратился в обычный, получил название "Б3-25А" и стал доступным широким слоям населения. И только разработчики и ремонтники калькуляторов знали тайну переделки Б3-25А.

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРОВ

Сразу вслед за калькулятором Б3-18 совместно с инженерами из ГДР был выпущен микрокалькулятор Б3-19М. В этом калькуляторе была использована, так называемая, "обратная польская запись". Сначала набирается первое число, затем нажимается клавиша ввода числа в стек B-strel.jpg (962 bytes), затем второе число, и только после этого - требуемая операция. Стек в калькуляторе состоит из трех регистров - X, Y и Z. В этом же калькуляторе впервые был применен ввод порядка числа и показ числа в формате с плавающей запятой (с мантиссой и порядком). В калькуляторе был использован 12-разрядный индикатор на красных светоизлучающих диодах.

C315.gif (5289 bytes)В 1977 году появился другой очень мощный инженерный калькулятор - С3-15. Этот калькулятор имел повышенную точность вычислений (до 12 разрядов), работал с порядками до 9,(9) в 99 степени, имел три регистра памяти, но самое замечательное - работал с алгебраической логикой. То есть, для того, чтобы вычислить по формуле 2 + 3 * 5, не нужно было сначала вычислять 3 * 5, а затем к результату прибавлять 2. Эту формулу можно было записывать в "естественном" виде: | 2 | + | 3 | * | 5 | = |. Кроме того, в калькуляторе 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).

B326.jpg (8346 bytes)В 1977 году была разработана микросхема К145ИП11, которая породила целую серию калькуляторов. Самым первым из них был очень известный калькулятор Б3-26 (на рисунке справа). Как и с калькуляторами Б3-09М, Б3-14 и Б3-14М, а также с Б3-18А и Б3-25А, с ним поступили также - удалили некоторые функции.

На основе калькулятора Б3-26 были сделаны калькуляторы Б3-23 с процентами, Б3-23А с квадратным корнем, Б3-24Г с памятью. Кстати, калькулятор Б3-23А впоследствии стал самым дешевым советским калькулятором с ценой всего в 18 рублей. Б3-26 вскоре стал называться МК-26 и появился его сводный брат МК-57 и МК-57А с аналогичными функциями.

Светлановский завод также порадовал своей моделью С3-27, которая, правда, не прижилась, и ее вскоре заменила очень популярная и дешевая модель С3-33 (МК-33).

B335.gif (7131 bytes)Еще одним 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 на пять рублей дешевле. B336.gif (17066 bytes)Эти микрокалькуляторы умели переводить градусы в радианы и наоборот, умножать и делить числа в памяти.
Очень интересно эти калькуляторы вычисляли факториал - простым перебором. На вычисление максимального значения факториала в 69 на микрокалькуляторе Б3-35 уходило более пяти секунд.
Эти калькуляторы были очень популярны у нас, хотя и обладали, на мой взгляд, некоторым недостатком: они показывали на индикаторе ровно столько значащих разрядов, сколько об этом сказано в инструкции. Обычно их пять-шесть для трансцендентных функций.

На основе этих калькуляторов был сделан настольный вариант МК-45.

B332.gif (14918 bytes)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).

Калькулятор МКШ-2 - единственный "школьный" калькулятор выпускавшийся нашей промышленностью за исключением больших демонстрационных, о которых будет сказано ниже. Этот калькулятор, как и калькулятор Б3-32 (на рисунке слева), умел вычислять корни квадратного уравнения и находить корни системы уравнений с двумя неизвестными. По дизайну этот калькулятор полностью идентичен калькулятору Б3-14.
Особенность калькулятора, кроме описанных выше, - все надписи на клавишах выполнены по иностранным стандартам. Например, клавиша записи числа в память обозначалась не "П" и не "x->П", а "STO". Вызов числа из памяти - "RCL".
Несмотря на возможность работы с числами с большими порядками, на этом калькуляторе использовался восьмиразрядный дисплей, такой же как и в Б3-14. Получалось, что если отображать число с мантиссой и порядком, то на индикаторе умещается только пять значащих цифр. Чтобы решить эту проблему в микрокалькуляторе использовалась клавиша "CN". Если, к примеру, результатом вычислений являлось число 1.2345678e-12, то на индикаторе оно отображалось как 1.2345-12. Нажав | F | CN |, видим на индикаторе 12345678. Запятая при этом гаснет.

Продолжение


Опубликовано: Сергей Фролов

Случайная заметка

744 дня назад, 05:4912 сентября 2014 Возвращаясь к теме активности на демосцене.. Вот здесь: ссылка человек не поленился распарсить pouet.net и нарисовал несколько графиков по количеству работ (до 2010 года включительно). Прилагаю наиболее интересный график - количество работ по годам, с делением по платформам, на которых работ было больше всего. Общие цифры ...далее

Избранное

387 дней назад, 21:484 сентября 2015 Анонсирован CC'2016! Как обычно, состоится в последние выходные лета - 27 и 28 августа.

1283 дня назад, 00:5922 марта 2013 Прочёл тут книжку - iWoz ( ссылка ) , 2006 года. Это автобиография Стива Возняка. Похоже, что на русский её не переводили (в отличие от книг про Стива Джобса). В этой парочке, как известно, Возняк был инженером (собственно, и спроектировавшим Apple I и II), а Джобс - скорее предпринимателем. В книге есть довольно интересные ...далее

387 дней назад, 23:404 сентября 2015 Небольшое видео про CC'2015 ( версия без фоновой музыки здесь: ссылка )

755 дней назад, 03:121 сентября 2014 Мой семинар на Chaos Constructions'2014 (слайды можно в виде PDF скачать здесь: ссылка ) и несколько интервью с разными людьми: Вячеслав Славинский (svo) о Vectrex: ссылка Вячеслав Славинский (svo) о 3D Imager для Vectrex: ссылка Вячеслав Славинский (svo) о световом пере для Vectrex: ссылка ...далее