Kratka zgodovina žepnih računal

Žepna računala so nedvomno najboljši prijatelji inženirjev. Vsaj bili so. Te čudežne škatlice so pred desetletji omogočile izjemen preskok, z njimi so številni inženirji začeli premetavanje številk izrabljati v svojo korist. A dandanes je blišča kalkulatorjev ostalo bore malo, saj lahko tudi nekoliko boljše kupite v lokalni špeceriji za ceno kavice ali dveh.

Mehanski žepni mlinček Curta v prerezu

Zobniki in vzvodi

A ni bilo vedno tako. Ljudje smo dolga leta številke seštevali in množili na pamet. Pred približno 4000 leti so bodisi Sumerci bodisi Egipčani izumili abak, ki je omogočal hitrejše računanje, četudi je bil omejen na preprostejše in večinoma celoštevilčne računske operacije. V 17. stoletju je John Napier izumil logaritme in drsna računala (»rehenšibri«) so omogočila hitrejše množenje in deljenje. Prvi mehanski računali (če pustimo ob strani starogrški mehanizem z Antikitere, ki je bil tisočletja pred svojim časom) sta prav tako v 17. stoletju izumila Wilhelm Schickard in Blaise Pascal. Ti dve napravi sta omogočili hitro seštevanje števil, Pascalova pa s ponavljanjem tudi množenje. Kasneje je mehanske kalkulatorje hotel izpopolniti Leibnitz, a mu ni uspelo. Šele v 19. stoletju je Francoz Thomas de Colmar razvil aritmometer – delujoč štirioperacijski kalkulator, ki so ga izdelovali do leta 1915. Razvoj v kasnejših letih je bil še posebej pester čez lužo, kjer so uvedli elektrifikacijo določenih delov (s tem je obogatela družina Borroughs; tako zelo, da je sin William S. lahko opustil kariero izdelovalca kalkulatorjev, se zadrogiral in spisal par zanimivih knjig, recimo Goli obed). Zadnji korak je bila miniaturizacija, pri čemer je vodil Curta, mali mehanski kalkulator, po velikosti in videzu spominjajoč na ročni kavni mlinček. Curte se je tik pred drugo svetovno vojno domislil avstrijski izumitelj Curt Herzstark. Z razvojem je nadaljeval tudi v taborišču, saj mu je poveljnik namignil, da bi lahko načrte za delujočo napravo poklonil firerju in si s tem kupil »arijstvo«. No, konec vojne je vse prehitel, Herzstark pa se je zatekel v Liechtenstein in tam ustanovil tovarno. Curte so po drugi svetovni vojni prodajali po 125 dolarjev za kos (nekoliko izpopolnjene po 175), danes pa lepši primerki dosežejo tisočaka.

Curta je ostala najpriročnejši kalkulator vse do vznika elektronskih računal. Že v šestdesetih letih so različni izdelovalci sestavili popolnoma elektronska računala, a to so bile namizne naprave, ki so tehtale tudi do 30 kg in so delovale na tranzistorje ali celo elektronke. Za prikaz števil so uporabljale vakuumske cevi z žarilno nitko (nixie). Ena prvih je bila britanski ANITA s ceno 355 funtov, kar ustreza današnjim 7000 evrom. Pomembnejša izdelka tistega časa sta bila še Olivettijev Programma 101, prvi programabilni kalkulator, in bolgarski ELKA 22, ki je bil prvi opremljen s funkcijo korenjenja. Leta 1967 je Texas Instruments predstavil kalkulator Cal-Tech, ki je bil že dovolj majhen, da je sedel v dlan, rezultate pa je tiskal na ozek svitek papirja. Busicom, ki je pri Intelu naročil nekaj čipov, kar je bil povod za izum prvega mikroprocesorja, je leta 1970 na njegovi osnovi ponudil prvi žepni kalkulator – LE-120 Handy, ki je za prikaz uporabil zaslon iz diod LED.

Prvi elektronski kalkulator ANITA Mark 8

Prvi elektronski žepni kalkulator HP-35

Mikroprocesorji so omogočili hitro miniaturizacijo. Hewlett Packardov namizni znanstveni kalkulator HP-9100A iz leta 1968 je še tehtal 20 kg in stal uglednih 5000 dolarjev (zanimivo, da je HP nekaj rešitev prekopiral iz zgoraj omenjenega Olivettija, za kar je moral kasneje plačati tudi odškodnino). Štiri leta kasneje je HP izdelal model HP-35, ki je tehtal le še četrt kilograma in stal 395 dolarjev. Velikost kalkulatorja (147 × 81 × 33 mm) je bila skrbno izbrana, da je lepo zdrsnil v srajčni žep ustanovitelja HP – Williama Hewletta. Pravzaprav je slednji „kriv“ za ta kalkulator, saj je svoje inženirje izzval, naj naredijo napravo, ki bo imela enake sposobnosti kot HP-9100A, a bo sedla v žep. Kot se za prave inženirje spodobi, so najprej premerili Williamov žep. HP-35 je poganjal Mostekov mikroprocesor MK6020, namesto klasičnega algebrajskega zapisa pa je uporabljal obrnjeni poljski zapis – RPN. Z njim izraz (1 + 2) · 3 + 4 = pretvorimo v 1 [ENTER] 2 + 3 × 4 +. Slednji je do računalnikov nekoliko prijaznejši, mnenja o tem, ali je prijaznejši tudi do ljudi, pa se krešejo že več kot štirideset let. HP-35 je bil tudi prvi znanstveni kalkulator, ki je že leta 1972 poletel v vesolje (še dve leti prej, na poletu z nesrečnim Apollom 13, so morali astronavti novo trajektorijo preračunavati še s klasičnim drsnim računalom).

V naših krajih se je za kalkulator uveljavil tudi izraz digitron. Izraz prihaja od istoimenskega podjetja iz Buj na Hrvaškem, ki je v sedemdesetih letih izdelovalo kalkulatorje in se celo postavlja s prvim elektronskim žepnim računalom v Evropi – modelom db800 iz leta 1971, ki ga je seveda poganjal mikroprocesor in je bil opremljen z zaslonom iz diod LED. Kot zanimivost povejmo, da je ob predstavitvi stal skoraj toliko kot fičko (današnjih 7000 evrov).

Znanstveni in programabilni kalkulatorji

Cene običajnih kalkulatorjev s štirimi osnovnimi računskimi operacijami so hitro usihale. Do konca leta 1972 je bila cena le še 100 dolarjev. Dve leti zatem je TI predstavil model TI-2550 s ceno 9,95 dolarja. Za razvoj navadnih kalkulatorjev tako ni bilo več prostora in bitka se je preselila na polje znanstvenih kalkulatorjev. Ti so poleg osnovnih štirih operacij podpirali tudi potenciranje in korenjenje, logaritme, eksponentne in trigonometrične funkcije in podobno. Prvi žepni znanstveni kalkulator je bil prav prej omenjeni HP-35, hitro pa mu je sledil Texas Instruments s SR-10, ki je bil znatno cenejši, a tudi manj zmogljiv. Leta 1974 mu je sledil SR-50, ki je že konkuriral HP-35, a tudi Hewlett Packard ni sedel križem rok.

Naslednji velik korak so bili programabilni kalkulatorji, ki lahko shranijo praviloma preprostejši postopek – program in se tako že spogledujejo s polnokrvnimi računalniki. Zgledi programov so iskanje korenov funkcij, iterativni postopki, vektorski računi in podobno, z nekaj domišljije pa je mogoče sprogramirati tudi zahtevnejše programe, celo preproste igre. Leta 1974 je HP izdelal prvi programabilni žepni kalkulator HP-67, ki je imel devet pomnilniških registrov in 224 bajtov pomnilnika ter možnost shranjevanja in branja programov na posebne magnetne kartice. HP je na karticah ponujal dodatne razširitvene funkcije – statistične, finančne in celo navigacijske ter medicinske. Cena HP-67 je bila zajetnih 800 dolarjev, a to je bila resna računska naprava. Med vesoljsko misijo Apollo-Sojuz leta 1975 je bil celo pripravljen nadomestiti glavni Apollov računalnik, če bi odpovedal. No, to se na srečo ni zgodilo. Tri leta kasneje je podobno zmogljiv kalkulator izdelal tudi Texas Instruments (TI-59). Za veličasten konec sedemdesetih let pa je spet poskrbel HP, tokrat z modelom HP-41 s ceno slabih 300 dolarjev, za katerega so snovalci menili, da bo za vekomaj ostal najboljši kalkulator. Četudi se to ni uresničilo, pa je bil ta kalkulator v proizvodnji dolgih 11 let, kar je za elektronske naprave skoraj večnost. Poleg že videnega bralnika in pisalnika na magnetne kartice (na voljo kot poseben dodatek) je kalkulator odlikoval zaslon LCD, ki je pomenil majhno porabo energije (predhodni kalkulatorji z zasloni LED so lahko iz enega polnjenja akumulatorjev iztisnili le okoli 3 ure delovanja) in z znakovno matriko, ki je omogočala izpis vseh (angleških) velikih črk. A največje spremembe so bile v notranjosti. Prve različice so imele 63 registrov, v kasnejših inačicah pa so jih razširili na 319. Število korakov se je s 441 povečalo na 2233 ter skupni pomnilnik na 6,4 kB. Nekoliko omejene osnovne aritmetične sposobnosti in funkcije je bilo mogoče razširiti z dodatnimi pomnilniškimi moduli (na primer matematičnim in statističnim). Na kalkulator je bilo mogoče priključiti tiskalnike, kasetne in disketne pogone, grafične kartice, čitalnike črtne kode in podobno. HP-41 je bil varnostna rezerva za glavni računalnik na poletih s space shuttlom in je omogočal že pripravljen hiter izračun orbite.

Programabilni kalkulator HP-41

Japonska invazija

Do konca sedemdesetih let je napredek dodobra oklestil konkurenco izdelovalcev računal. Poleg ameriških Hewlett Packarda in Texas Instruments sta ostala le še japonska Sharp in Casio, slednji edini pravi novinec. Prav japonska konkurenca je v naslednjih letih poskrbela za to, da HP-41 ni ostal najboljši kalkulator. Razvoj je šel v dve smeri. Priljubljenost prvih osebnih računalnikov in programskega jezika basic je spodbudila izdelovalce, da so poskusili narediti prenosne naprave. Tako je Sharp leta 1977 na trgu ponudil model PC-1210/1, ki je imel enovrstični matrični zaslon LCD s 24 znaki, polno tipkovnico QWERTY in vgrajen basic. Mešanca med kalkulatorjem in računalnikom je bilo mogoče povezati s tiskalnikom in kasetofonom, a so bile omejitve zaslona prehude, da bi navdušencem nad računalniki omogočile resno delo, obenem pa ni omogočal lagodnega dela niti uporabnikom kalkulatorjev. Tudi podoben Hewlett Packardov model HP-75, ki je sledil dve leti kasneje, ni spremenil toka zgodovine, saj je bil poleg vsega še precej drag (tisoč dolarjev).

Današnji kalkulatorji živijo – na pametnem telefonu.

Drug udarec japonske invazije pa so bili grafični kalkulatorji, ki so z večjim zaslonom omogočali lažjo upravljanje kalkulatorja, lažje berljiv zapis matematičnih izrazov in predvsem izris matematičnih funkcij. Seveda so taki grafični kalkulatorji imeli večino ocvirkov predhodnikov – vgrajene matematične funkcije in programabilnost. Prvi grafični kalkulator je bil Casio fx-7000G iz leta 1985, ki je imel za današnje čase smešno majhen zaslon z ločljivostjo komaj 96 × 64 pik. A omogočal je precej hitro vizualizacijo tudi zapletenih funkcij. Zato je že leto zatem sledil Hewlett Packard s svojo različico grafičnega kalkulatorja z zložljivo tipkovnico – HP-28C. Sharp in Texas Instruments sta se grafični maniji pridružila sledil šele konec desetletja z modeloma PC-E500 oziroma TI-81. Oba sta bila čudna mešanica izboljšav predhodnikov, poleg velikega zaslona in znanstvenih funkcij sta imela vgrajen programski jezik basic. Razvoj kalkulatorjev v zadnjem poltretjem desetletju je bil razmeroma premočrten. Sodobni kalkulatorji omogočajo simbolno računanje (angl. CAS; Computer Algebra System), povečini pa so opremljeni z barvnimi zasloni (Casio ClassPad II fx-CP400, TI-Nspire CX in HP Prime), nekateri celo podpirajo zaslone na dotik, aplikacije in obširne knjižnice matematičnih ter inženirskih funkcij in podobno. Čeprav so se pametne naprave tako razvile, da ponujajo posnemovalnike legendarnih kalkulatorjev, pa nekateri še vedno prisegajo na stare, poceni, a zanesljive računske mlinčke. Če ne drugega, vam te, vsaj manj dovršene, dovolijo uporabiti na izpitih. Pametnega telefona z nameščenimi programskimi kolosi, kot je Mathlabov Graphing Calculator, pač ne.