计算机是如何工作的

图形计算器有许多高级功能，包括求解和绘制方程。

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谈到电子计算器的发展，一些电子公司和发明家可能会声称是第一次。据说日本夏普公司在1964年发明了第一台台式计算器CS-10A。这款车看起来像一台收银机，价格相当于一辆中型汽车[来源:刘易斯,锋利的］．1967年，德克萨斯仪器公司(Texas Instruments)在一个名为“加州科技”(Cal Tech)的项目中，开发出了第一台便携式手持计算器——一种可以进行加、减、乘、除运算的设备。快递邮件，德州仪器］．

佳能利用“加州科技”技术，开发了第一台商用手持计算器，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，制造商们为了让计算器更小、更容易使用、更便宜而展开了一场竞赛。1972年，英国发明家克莱夫·辛克莱爵士(Sir Clive Sinclair)推出了辛克莱执行官(Sinclair Executive)计算器，许多人认为这是世界上第一台价格合理的袖珍计算器。《西方日报》］．它的厚度相当于一包香烟。

计算器技术的持续进步很大程度上是由于单片机的发展而实现的微处理器在20世纪60年代后期。在此之前，工程师用多个芯片或其他组件构建了计算器（和计算机）的计算“大脑”。基本上，单芯片微处理器允许整个中央处理单元（CPU）存在于一个硅微芯片上。（要了解有关这项技术的更多信息，请退房微处理器的工作原理。)

英特尔公司于1971年创造了第一款商用单片微处理器——英特尔4004。爱情，英特尔］．它能够执行基本的算术，4位时间的信息。然而，英特尔联合创始人戈登•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，它仍然坚持真实。多年来，计算器不仅可以越来越小，而且应用程序越来越高的应用[资料来源：英特尔］．

今天，除了基本的袖珍计算器的现代版本，复杂的科学和图形计算器也可供学生和专业人士(如工程师)使用。许多都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“具有计算机实验室功能的计算器”[来源:德州仪器公司］．许多科学和图形计算器可能具备以下一些功能:

阅读下一节以了解有关太阳能电池，电路板和构成计算器的一些其他部分的更多信息。

如果你读过前一页，你现在就知道手持计算器需要单片机微处理器函数。但是你怎么激活微处理器呢?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，前面有一个简单的开口，可以让橡胶穿过，就像电视遥控器一样。通过按一个按钮，你完成了一个电路在橡胶下面，它通过下面的电路板发送电脉冲。这些脉冲被传送到微处理器中，微处理器对信息进行解读，并将读数发送到计算器的显示屏上。

大多数早期电子计算器的显示器是由LED,或发光二极管。耗电更少的新型号结合了液晶显示器或LCD。液晶显示器不会产生光，而是重新排列光分子，在显示屏上形成图案，最终不需要那么多的电。

早期的计算器也必须插电或使用笨重的电池电源。但到了20世纪70年代末，太阳能电池技术已经变得足够廉价和高效，可以用于消费电子产品。当太阳光中的光子被电池中的半导体(如硅)吸收时，太阳能电池就会发电。这会使电子松散，太阳能电池的电场使它们沿同一方向运动，从而产生电流。(像LCD计算器这样的东西只需要低电流，这就解释了为什么它们的太阳能电池这么小。)到了20世纪80年代，大多数简易计算器制造商都在利用太阳能电池技术。然而，更强大的科学和图形计算器仍然使用电池电源。

在下一节中，我们将更加敏感地看成二进制代码以及计算器如何实际工作。

正如你在前面几页学到的，大多数计算器依赖于集成电路，俗称薯片。这些电路使用晶体管进行加减运算和对数运算，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，其功能就越先进。大多数标准袖珍计算器都有相同或非常相似的集成电路。

与任何电子设备一样，计算器内的芯片通过减少您将其提供给其二进制等同物的任何信息来工作。二进制数将我们的数字转换为以二为基数的系统，在这种系统中，我们用1或0表示每一位数字，每向上移动一位数字就翻倍。通过“打开”每个位置——换句话说，在其中放一个1——我们可以说，这个数字包含在总数中。

微芯片通过转动来使用二进制逻辑晶体管断断续续地用电。例如，如果你想加2 + 2，你的计算器会将每个“2”转换成二进制(看起来像这样:10)，然后将它们相加。将“个位”列(两个0)相加，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——将正数回答向左移动一位，得到100的和——在二进制中等于4[来源:莱特］．

这个和通过我们集成电路的输入/输出芯片进行路由，它将同样的逻辑应用到显示本身。你是否注意过计算器或闹钟上的数字是由分段线组成的?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，处理器接收“100”，并通过点亮或打开显示器中的某些线段来转换它，从而产生数字4。

在下一页，我们将看看计算器对世界的影响，以及我们如何期待它们在未来的发展。

计算器对世界产生了深远的影响，使计算变得更快、更准确。在课堂上，计算器使许多学生能够更容易地学习和应用复杂的公式和概念。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和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，图形计算器是必须的。

然而，对于在课堂上使用功能强大的计算器存在一些争议，因为一些人认为，使用这些设备来做人们曾经用大脑做的工作可能会导致真正的数学能力的丧失。例如，最近的研究表明，高等物理专业的学生往往会因为过度依赖数学辅助而阻碍他们的学习[来源:必应］．图形计算器由于内存容量大，在某些课程中甚至被禁止使用。学生可以利用计算器的记忆来作弊，比如存储其他信息周期性的表或者测试答案——在里面。

工程师们继续在计算器技术上取得进步，随着它们变得越来越复杂，个人之间的线电脑而经典的计算器可能会继续变得模糊。对于他们目前的模型，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的手机等材料。

计算器甚至已经移动到网上，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:

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呈现信息，通过访问大量的相关信息数据库。几乎任何人都可以使用它们，这表明计算器不再仅仅是工程师、科学家和会计之类的工具。

有关计算器技术和相关主题的更多信息，请查看下一页的链接。