Kalkulačka

Jednoduchá kalkulačka (bez priority operátorů) se základními aritmetickými operacemi a několika dalšími funkcemi (druhá odmocnina, procenta, paměť)

Kalkulačka (dříve též počítačka či kalkulátor) je přenosné elektronické zařízení pro provádění výpočtů od jednoduchých aritmetických až po velmi složité matematické operace. Název pochází ze starověkého Řecka a Říma, kde se pro výpočty používala dřevěná nebo hliněná destička (abakus), do které se vkládaly kamínky („calculli“). První mechanické kalkulačky byly sestrojeny v 17. století, ale významně se rozšířily až ve století dvacátém (mj. ve formě pokladen v obchodech). V 60. letech 20. století byly sestrojeny první plně elektronické kalkulačky, jejichž dostupnost a funkčnost se zvýšila po vynálezu mikroprocesorů během dalšího desetiletí. Pomocí programovatelné kalkulačky je možno řešit také složitější úlohy, které se dříve řešily na počítačích. Po nástupu chytrých telefonů, díky dostupnosti snadno ovladatelných kalkulaček ve formě aplikací pro tyto telefony, zájem o samostatné kalkulačky klesá. Zatímco v roce 1986 tvořily kalkulačky 41 % celosvětové výpočetní kapacity, v roce 2007 pouze 0,05 %.

Charakteristika

Moderní kalkulačky často interně obsahují malý počítač. Ale protože je zařízení jako celek navrženo pro co nejsnadnější vykonávání určitých matematických operací, nelze obecně kalkulačky navenek považovat za počítače, které splňují požadavky na univerzální Turingův stroj. Požadavek na univerzálnost by mohl být splněn u programovatelných kalkulaček.^[zdroj?]

V roce 2017 je zřetelná vzrůstající popularita kalkulaček v podobě aplikací pro mobilní zařízení. Jsou buď úplně zdarma nebo za nízkou cenu a napodobují svým vzhledem na displeji klasické kalkulačky. Jejich nevýhodou je, že mobilní telefony obvykle nejsou ve školách při výuce povoleny (kvůli možnosti vzájemné komunikace studentů a předávání výsledků i kvůli rozptylování studentů přidruženými funkcemi – například sociální sítě).^[zdroj?]

Konstrukce

Plošný spoj vědecké kalkulačky Casio FX-991s

Moderní kalkulačky se skládají z následujících částí:

• Napájecí zdroj (baterie, solární článek nebo obojí)
• Tlačítka
• Displej (LCD, dříve LED, digitron, výjimečně CRT)
• Plošný spoj s čipem a dalšími přídavnými součástkami. Čip obsahuje výpočetní registry, uživatelskou a programovou paměť, řadič, aritmeticko-logickou jednotku a BCD dekodér.

Historie

První zmínky o výpočetních pomůckách pochází již z doby před naším letopočtem (18 000 př. n. l. kosti z Išanga, 3000 př. n. l. kipu, 2000 př. n. l. abakus).

Za první mechanickou kalkulačku je považováno zařízení zvané Calculating Clock od Wilhelma Schickarda z roku 1623. Bylo však zničeno požárem. Známější je proto Pascalina od Blaise Pascala z roku 1642. Pro mechanické kalkulačky na podobném principu (tj. otáčení ozubených kol) se v anglofonních zemích používal název Addometer. První kalkulačky přímo umožňovaly pouze sčítání, první kalkulačku s funkcí odčítání vynalezl Samuel Morland v roce 1666, s funkcí násobení a dělení pak G. W. Liebniz v roce 1694. První sériově vyráběnou kalkulačkou byl Arithmometer, který sestrojil Thomas de Colmar v roce 1820. Vyráběn byl od roku 1851. V roce 1874 vyvinul Willigodt T. Odhner kalkulačku fungující na principu ozubených kol s proměnným počtem zubů, které se vysunuly po nastavení páček. Podobné kalkulačky se používaly až do 70. let 20. století.

Od roku 1887 byla řada kalkulaček, místo koleček nebo páček, ovládána komfortnějšími tlačítky, některé (od roku 1891) také umožňovaly tisk čísel na papír. Začátkem 20. století začaly být některé kalkulačky vybavovány elektrickým pohonem (elektromotor nahrazoval kliku).

První elektronická kalkulačka, ANITA MK VII, se začala prodávat v USA koncem roku 1960, v Evropě pak o rok později. Dva roky byla jedinou elektronickou stolní kalkulačkou. Poté byla překonána modelem Friden EC-130. Také další výrobci (Sharp, Toshiba) začali vyrábět kalkulačky. Ve stejné době začaly vznikat i první programovatelné kalkulačky (Mathatronics, Casio, Olivetti). V roce 1971 se model Sharp EL-8 stal první přenosnou kalkulačkou. O rok později vznikla populární HP-35, první přenosná vědecká kalkulačka. Od poloviny 80. let 20. století se začaly objevovat kalkulačky s funkcí proměnných, řešením kvadratických rovnic a vykreslováním grafů.

Typy kalkulaček

Jednoduchá solární kalkulačka

Moderní vědecká kalkulačka (vzorcová, tj. deklarativní) s rastrovým displejem a solárním napájením.

Kalkulačky lze rozdělit podle různých hledisek:

Podle vstupu dat

Podle způsobu, jak uživatel zadává do kalkulačky data ke zpracování, je lze rozlišit na:

• Jednoduché kalkulačky – poskytují pouze základní aritmetické operace (plus, minus, krát, děleno) a nepodporují prioritu operátorů (přednost násobení a dělení před sčítáním a odčítáním). Mohou navíc poskytovat tlačítko pro počítání s procenty nebo pro výpočet druhé odmocniny. Často disponují také pamětí.^[zdroj?]

• Tlačítkové kalkulačky (imperativní) – podporují prioritu početních operací. Výpočet provádí kalkulačka po stisknutí tlačítka příslušné operace. Při zadání funkce uživatel vloží parametr funkce a teprve pak zvolí příslušnou funkci, například: $\sin 30$ je potřeba do kalkulačky vložit jako sled tlačítek [3] [0] [sin]^[zdroj?]

• Vzorcové kalkulačky (deklarativní) – umožňují zapisovat výrazy a funkce přirozeným způsobem, tedy tak jak jsou zapisovány na papír. Podporují prioritu početních operací a umožňují uživateli soustředit se na výpočet a není třeba přemýšlet nad způsobem a postupem zadání výpočtu.

• Grafové (grafické) kalkulačky – umožňují vykreslování grafů, výpočet soustav rovnic a některé také řešení obecných výrazů. Tyto kalkulačky nebývají povoleny ve školách při skládání zkoušek (česká maturita, obdobně i v Británii).

• Programovatelné kalkulačky umožňují uživateli naprogramovat výpočty, které kalkulačka před tím neuměla nebo skládat větší množství operací do posloupnosti, kterou je možné snadno zopakovat vyvoláním programu.

• RPN: RPN kalkulačky používají postfixovou notaci a již téměř nejsou používány. Díky speciálnímu zápisu výpočtu nepotřebovaly podporu závorek ani priority operátorů.

Podle zobrazení dat

Numerický segmentový displej jednoduché kalkulačky

Kalkulačka zobrazuje zadávané hodnoty a výsledky na displeji. Displej může být: Numerický: Numerický displej zobrazuje pouze čísla. Je používán lacinými typy kalkulaček. Obvykle je používán displej z tekutých krystalů pro svoji nízkou spotřebu (dříve byly používány i jiné typy displejů).

Alfanumerický: Alfanumerický displej umožňuje zobrazit čísla i (některá) písmena.

Rastrový displej vědecké kalkulačky se zobrazením zlomků a ekvivalentního desetinného čísla

Rastrový: Rastrový displej je složen z bodů a může zobrazit libovolný znak. U běžných kalkulaček se používá černobílý rastrový displej s malým rozlišením, který umožňuje zobrazit čísla, písmena i matematické symboly. Nejdražší kalkulačky používají barevný displej s jemným rastrem, který je však náročný na energii (podobně jako mobilní telefony).^[zdroj?]

Školní kalkulačky

V České republice není dovoleno používat kalkulačky pro jednotné přijímací zkoušky na střední školy. Proto často nejsou kalkulačky na základních školách používány. Je preferováno používání matematických a fyzikálních tabulek, i když ani ty nejsou u přijímacích testů povoleny.^[zdroj?]

Pro státní maturitní zkoušku (CERMAT) je kalkulačka povolena za podmínky, že to není grafická (grafová kalkulačka), tj. neumožňuje vykreslování grafů funkcí a zároveň neumožňuje řešení rovnic a algebraických výrazů. Programovatelná kalkulačka není povolena. Naopak by měla zvládat všechny základní matematické operace (sčítání, odčítání, násobení, dělení, mocnina, odmocnina, goniometrické funkce vč. inverzních, logaritmus).

Příklad zpracování matematické operace

Příklad výpočtu 25+7:

1. Zapnutím kalkulátoru se sepne přívod proudu od baterie a začne pracovat generátor taktovacího kmitočtu, který přes děličky řídí práci všech obvodů.
2. Vložíme první operand. Po stisknutí tlačítka (2) se generuje ze vstupního dekodéru číslo 2 v BCD kódu (0010) a řadič toto číslo uloží do registru displeje X. Číslo 2 se automaticky zobrazí na displeji. Stisknutím tlačítka (5) se děj opakuje, ale číslo 2 se posune o jeden řád doleva. V registru X je uloženo číslo 0010,0101 a na displeji se zobrazí číslo 25.
3. Stiskneme na klávesnici (+), tím zvolíme požadovanou matematickou operaci (operátor). Vstupní dekodér vygeneruje instrukci, kterou bude zpracovávat řadič. Řadič ji dekóduje a vyhledá v paměti ROM příslušný mikrokód pro součet.
4. Do adresového registru se vloží adresa paměťové buňky, na které mikrokód pro součet začíná. Do instrukčního registru se přesune první mikrokonstrukce mikrokódu. Řadič zkopíruje číslo z registru X do operačního registru Y.
5. Stisknutím tlačítka (7) vložíme druhý operand. Vynuluje se registr X a řadič do něj přesune číslo 7, které se automaticky zobrazí na displeji.
6. Stisknutím tlačítka (=) se spustí mikrokód. Po každé jeho vykonané mikrokonstrukci se z paměti ROM načte nová, dokud není operace součtu dokončena. Během zpracovávání se obsah registru X a Y přesouvá do aritmeticko-logické jednotky, kde se s ním pracuje. Výsledek 32 se přesune do střadače a vynuluje se registr X. Výsledek se do něj přesune a zobrazí se na displeji.

Specializované kalkulačky

Vedle klasických kalkulaček, existují také kalkulačky specializované pro výpočet konkrétních dat na základě vstupních parametrů. Příkladem takových kalkulaček může být kalkulačka mzdy, různých druhů pojištění a povinného ručení anebo důchodu. Po roce 2010 začaly být populární webové kalkulačky pro různé konkrétní výpočty (výpočet hrubé a čisté mzdy, výpočet daně, kalkulačky na spoření nebo půjčky od konkrétní instituce atp.).^[zdroj?]

Odkazy

Související články

• Addiator
• The Millionaire

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu kalkulačka na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo kalkulačka ve Wikislovníku

Autoritní data	NKC: ph508944 PSH: 10319 BNF: cb119323808 (data) GND: 4059093-8 LCCN: sh85018798 NLI: 987007293767405171