18新利最新登入计算器的工作原理

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想象一下,在没有基本计算器的情况下做税务或预算计划。查看更多必备小工具图片
©iStockphoto.com/ peepo

也许曾经有一段时间,人们需要做的最复杂的计算可以在他们的手指和脚趾上完成。但如今,对许多人来说,做任何与数字有关的事情都几乎是不可能的——从数学作业到纳税申报表到餐馆给小费的服务员——至少不需要一个基本的袖珍计算器的帮助。事实上,电子计算器现在如此普遍,以至于很难相信它们直到20世纪后期才变得普遍起来th世纪。

在现代计算器发明之前,人们使用其他一些工具进行计算。的算盘例如,计算机是计算器的祖先之一。早期的算盘可能起源于巴比伦,人们认为算盘是一种棋盘,上面的计数器位置代表数值。18新利最新登入然而,现代算盘——今天在中国、日本和中东仍有人在使用算盘——是通过在一个框架上串线移动珠子[来源:大英百科全书:算盘].

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在上个世纪的大部分时间里,一些人使用电机辅助的机械加法机进行计算,另一些人则使用数学表格和计算器计算尺——带有可移动的刻度的设备,根据你拥有的类型,可以处理从乘法到三角函数的所有事情[来源:《大英百科全书:计算尺》].

最后,在20世纪60年代,集成电路的进步导致了电子计算器的发展,但这些设备的早期版本——由夏普和德州仪器等公司制造——看起来与你今天可能在公文包或背包里随身携带的计算器非常不同。

想要了解更多现代电子计算器的演变,以及消费者对小型计算器的需求如何导致为我们日常使用的电器提供动力的微芯片的诞生,请继续往下读。18新利最新登入

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电子计算器的演变

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图形计算器有许多高级功能,包括求解和绘制方程。
©iStockphoto.com/ mbbirdy

当谈到电子计算器的发展时,一些电子公司和发明家可能会声称他们是第一个。据说日本夏普公司在1964年发明了第一台台式计算器CS-10A。这种模型类似于收银机,价格与中型汽车相当[来源:刘易斯,锋利的].1967年,德州仪器公司(Texas Instruments)开发了第一台便携式、手持计算器,该设备可以执行加减乘除运算,该公司将该项目戏称为“加州理工学院”[来源:快递公司,德州仪器公司].

利用加州理工学院的技术,佳能开发了第一个用于商业用途的手持计算器,于1970年首次亮相,价格为400美元[来源:德州仪器公司].在接下来的几年里,计算器制造商之间展开了一场竞赛,力求使计算器更小、更容易获得、更便宜。1972年,英国发明家克莱夫·辛克莱爵士推出了辛克莱执行器,这被许多人认为是世界上第一台负担得起的袖珍计算器[来源:《西方日报》].它的厚度相当于一包香烟。

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计算器技术的这些持续进步在很大程度上是由于单芯片的发展而成为可能微处理器在20世纪60年代末。在此之前,工程师们用多个芯片或其他组件构建计算器(和计算机)的计算“大脑”。基本上,就是一个单芯片微处理器允许整个中央处理单元(CPU)存在于一个硅芯片上。(要了解更多关于这项技术的信息,请查看18新利最新登入微处理器的工作原理.)

英特尔公司在1971年创造了第一个商用单芯片微处理器——英特尔4004[来源:比哈尔,英特尔].它能够进行基本的算术运算,4大量的18luck手机登录信息。18新利最新登入然而,英特尔的联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)预测,单个芯片的容量大约每两年就会翻一番。这个理论被称为"摩尔定律到目前为止,这仍然是正确的。随着时间的推移,计算器不仅变得越来越小,而且能够应用越来越先进的应用程序[来源:英特尔].

今天,除了基本的袖珍计算器的现代版本外,学生和工程师等专业人士都可以使用复杂的科学计算器和图形计算器。许多使用知名的计算机语言,并可根据用户的需要进行编程。事实上,当德州仪器在1995年推出TI-92模型时,他们称其为“具有计算机实验室能力的计算器”[来源:德州仪器公司].许多科学计算器和图形计算器可能能够实现以下一些功能:

  • 从通常的10进制转换到其他数字系统(十六进制计数是16进制)
  • 用科学记数法计算非常大的数字
  • 直接使用对数和三角函数
  • 使用像π和e这样的常数,精度要高得多
  • 使用复数,分数和公式
  • 求解方程
  • 分析统计数据
  • 使用更大的显示器来计算公式和图形方程

继续阅读下一节,了解更多关于太阳能电池、电路板和组成计算器的其他部分。

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计算器组件

如果你已经阅读了上一页,你现在知道手持计算器需要单芯片微处理器函数。但是你怎18新利最新登入么激活微处理器呢?这一切都从设备的外部开始。

许多现代计算器都有一个耐用的塑料外壳,前面有简单的开口,可以让橡胶通过,就像电视遥控器一样。通过按下按钮,您可以完成一个电路在橡胶下面,通过下面的电路板发送电脉冲。这些脉冲通过微处理器传递,微处理器对信息进行解释,并将读数发送到计算器的显示屏上。18luck手机登录

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大多数早期电子计算器的显示器是由发光二极管,或发光二极管.较新的型号,使用较少的电力纳入液晶显示或LCD。液晶显示器不产生光,而是重新排列光分子,在显示屏上创造出一种模式,最终不需要那么多的电力。

早期的计算器还必须插上电源或使用大量的电池。但到了20世纪70年代末,太阳能电池技术已经变得足够便宜和高效,可以用于消费电子产品。当阳光的光子被电池中的半导体(如硅)吸收时,太阳能电池就会产生电能。这样就会碰撞出游离的电子,而太阳能电池的电场就会使所有的电子都朝着同一个方向运动,从而产生电流。(像LCD计算器这样的东西只需要低电流,这就解释了为什么他们的太阳能电池这么小。)到20世纪80年代,大多数简单计算器的制造商都在利用太阳能电池技术。然而,更强大的科学计算器和图形计算器仍然需要使用电池。18新利最新登入

在下一节中,我们将更仔细地研究二进制代码以及计算器实际上是如何工作的。18新利最新登入

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18新利最新登入计算器如何计算

正如您在前面几页学到的,大多数计算器依赖于集成电路,俗称chips。这些电路使用晶体管进行加减运算,以及对数运算,以完成乘法、除法和更复杂的运算,如使用指数和求平方根。基本上,集成电路的晶体管越多,它的功能就越先进。大多数标准袖珍计算器都有相同或非常相似的集成电路。

像任何电子设备一样,计算器内部的芯片是通过将你提供的任何信息压缩为其二进制对等物来工作的。18luck手机登录二进制数用2进制转换数字,用1或0表示每一位数字,每移动一位数字就翻一番。通过“打开”每个位置——换句话说,通过在其中放一个1——我们可以说,这个数字包含在我们的总数中。

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微芯片使用二进制逻辑晶体管真的是断断续续,有电。例如,如果你想加2 + 2,你的计算器会把每个“2”转换成二进制(看起来像这样:10),然后把它们加在一起。加上“1”列(两个0),得到0:芯片可以看到在第一个位置没有任何东西。当它将“十位”列中的数字相加时,芯片得到1+1。它看到两个都是正数,并且——因为在二进制表示法中没有2——将正数回复向左移动一位数字,得到100的和——在二进制中,等于4[来源:莱特].

这个总和通过集成电路中的输入/输出芯片路由,该芯片将同样的逻辑应用于显示器本身。你有没有注意到计算器或闹钟上的数字是由分段线组成的?这些数字的每一部分都可以使用相同的二进制逻辑打开或关闭。因此,处理器接受这个“100”,并通过点亮或打开显示中的某些部分来转换它,以创建数字4。

在下一页中,我们将看看计算器对世界的影响,以及我们可以期望看到它们在未来的发展。18新利最新登入

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计算器技术的影响

计算器对世界产生了深远的影响,使计算变得更快、更精确。在课堂上,计算器使许多学生能够更容易地学习并将复杂的公式和概念应用到实践中。特别是在低年级的数学课程中,一些教师仍然不允许使用它们来确保学生真正理解数学概念并学习解决问题的技巧。但是对于很多高中的微积分和三角学课程来说,绘图计算器是必须的。

18新利最新登入然而,对于在课堂上使用功能强大的计算器一直存在一些争议,因为一些人认为使用这些设备来做人们大脑曾经做过的工作可能会导致真正的数学能力的丧失。最近的研究表明,例如,高等物理专业的学生经常会因为过度依赖数学辅助而阻碍他们的学习[来源:必应].图形计算器甚至在某些课程中被禁止使用,因为它们的内存容量太大。学生可以利用计算器的内存存储其他信息来作弊,比如18luck手机登录周期性的表或者考试答案——在里面。

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工程师们不断在计算器技术上取得进步,随着它们变得越来越复杂,个人之间的界限电脑而传统计算器可能会继续变得模糊。对于他们目前的车型,一些公司正在探索更环保的组件,包括开发更高效和可回收的电源,甚至在制造过程中使用回收手机等材料。

计算器甚至已经转移到网上,并有许多实际应用。以下是一些你可以在网上找到的特定类型的计算器:

  • 减肥计算器可以测量身体质量,热量含量和锻炼效果。
  • 大学贷款和抵押计算器这可以帮助你根据各种各样的变量确定贷款的成本和期限。
  • 转换计算器从体积和长度的测量到最新的货币兑换,应有尽有。
  • 碳足迹计算器也许能帮你了解你对环境的影响。

这些在线版本都使用与手持计算器相同的原理,但以易于使用的方式提供信息,并可访问大量的相关信息数据库。18luck手机登录几乎任何人都可以使用计算器,这表明计算器真的不再只是工程师、科学家和会计师的工具了。18新利最新登入

有关计算器技术和相18luck手机登录关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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常见问题解答

计算器会出错吗?
如果计算器没有正确校准或不能正常工作,它就可能出错。

更多信息18luck手机登录

相关的HowSt18新利最新登入uffWorks文章

更多优质链接

  • 比哈尔,Richard。“谁发明了微处理器?”时间。2001年6月14日(2/3/10)访问http://www.time.com/time/magazine/article/0, 9171、155487、00. html
  • 托马斯·j·宾和爱德华·F·瑞迪什。“符号操纵者影响数学思维。”美国物理学杂志,2008。(12/21/09)访问http://library.wolfram.com/infocenter/Articles/7209/
  • 信使邮政(澳大利亚)。“60年代技术。”2009年6月1日(访问日期2/3/10)
  • 通史》,乔治。《数的通史》威利出版社,2000年。
  • 大英百科全书。“算盘”。大英百科全书在线,2010年。(2/3/10访问)
  • 大英百科全书。“计算器”。大英百科全书在线,2010年。(2/3/10访问)
  • 大英百科全书。“计算尺。”大英百科全书在线,2010年。(2/3/10访问)
  • 马克·格林尼亚著。《计算机与计算:创造计算机历史的人和机器的年表》lexkon Services Publications, 1990年。
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  • 媒体。“让我们去发明吧。”2008年1月29日。(2/3/10访问)
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  • 德州仪器公司网站。“创新的历史。”(交互式时间轴)(访问2/3/10)http://www.ti.com/corp/docs/company/history/interactivetimeline.shtml
  • 吹捧,奈杰尔。“催生微处理器的计算器”老式计算器网络博物馆,2009年。(12/21/09)访问http://www.vintagecalculators.com/html/busicom_141-pf_and_intel_4004.html
  • Vergano,丹。“诺贝尔奖表彰信息时代的先驱;18luck手机登录为革命性设备颁发物理、化学奖。”《今日美国》。2000年10月11日。(2/3/10访问)
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