Как работает дисплей калькулятора?
Обновлено: 21.11.2024
Калькулятор – это комбинация миллионов логических элементов, расположенных определенным образом, которые работают с числами и выдают результаты с молниеносной скоростью. Транзисторы спарены определенным образом, образуя логические вентили, которые обеспечивают определенные выходные сигналы в соответствии с размещением этих транзисторов. Самыми основными из них являются вентили И, ИЛИ и НЕ.
Примерно в то время, когда мы начали осознавать всю полноту электронных схем, термины "компьютер" и "калькулятор" использовались взаимозаменяемо из-за их схожей функциональности.
В конце концов первое превратилось в устройство с широким спектром задач, от программирования до работы в Интернете, тогда как последнее было ограничено чем-то, предназначенным только для выполнения вычислений. Однако, как на первый взгляд разные животные из одного рода или семейства, они имеют общую историю и действуют по одним и тем же основным принципам. Калькулятор использует несколько логических вентилей, организованных особым образом для выполнения сложных операций над входными числами.
История калькуляторов: от калькулятора Аниты до карманного калькулятора
Первые и относительно простые вычисления были выполнены на счетах. Однако из-за медленной и утомительной работы его заменили калькуляторы, в которых использовались шестерни и рычаги. Они, как вы могли догадаться, были довольно большими и громоздкими.
Появление вакуумных ламп заменило механические части, но калькуляторы, хотя и стали быстрее, все же были довольно тяжелыми. В первом в мире электронном калькуляторе ANITA использовались маленькие вакуумные трубки, но он весил целых тридцать три фунта! Сравните это с вашим карманным калькулятором или приложением на двухсотграммовом iPhone.
(Фото: MaltaGC/Wikimedia Commance & ieeecomputersociety)
Наконец, век цифровой электроники ознаменовался рождением транзистора, вершины полупроводниковой технологии, которая позволила максимально уменьшить размеры и сделала калькуляторы дешевле и доступнее.
Компоненты
- Исходные данные: Компоненты находятся в корпусе из прочного или прочного пластика с отверстиями. Эти отверстия заполнены пуговицами из резины, которые проталкиваются внутрь. На этих кнопках нарисованы цифры и рабочие символы, и при нажатии они замыкают цепь под ними, посылая электрические импульсы через печатную плату.
- Процессор. Микропроцессор — это мозг калькулятора, представляющий собой интегрированную микросхему, которая содержит весь центральный процессор (ЦП) на одном кремниевом микрочипе.
- Процессор идентифицирует нажатые кнопки и работает с двоичными значениями чисел, строками «1» и «0» — единственным языком, который он понимает.
- Процессор временно сохранит двоичные входные данные в своих регистрах и выполнит над ними требуемую операцию. Результирующий двоичный вывод снова преобразуется в десятичный и отображается.
- Ввод : Клавиатура: около 40 крошечных пластиковых клавиш с резиновой мембраной внизу и сенсорной схемой под ней.
- Процессор: микрочип, выполняющий всю тяжелую работу. Это делает ту же работу, что и все сотни передач в раннем калькуляторе.
- Вывод . Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей) для отображения введенных вами чисел и результатов вычислений.
- Источник питания: аккумулятор с длительным сроком службы (у меня тонкий литиевый элемент типа «кнопка», срок службы которого составляет несколько лет). В некоторых калькуляторах также есть солнечная батарея, которая обеспечивает бесплатную электроэнергию при дневном свете.
- Если A и B оба получают ноль, мы вычисляем сумму 0 + 0 = 0. Логический элемент XOR дает ноль, если оба его входа равны нулю, и то же самое делает вентиль AND. Таким образом, результат нашей суммы равен нулю, а перенос равен нулю.
- Если A получает ноль, а B получает единицу, мы вычисляем сумму 0 + 1 = 1. Логический элемент XOR дает единицу, если один из (но не оба) его входных данных равен единице. Логический элемент И дает единицу, только если оба его входа равны единице. Таким образом, результат нашей суммы равен единице, а перенос равен нулю.
- Если A получает единицу, а B получает ноль, это точно так же, как и в предыдущем примере: результат нашей суммы равен единице, а перенос равен нулю.
- Наконец, если и A, и B получают единицу, мы вычисляем сумму 1 + 1 = 2.Теперь вентиль XOR дает ноль, а вентиль AND дает единицу. Таким образом, сумма равна нулю, а перенос равен единице, что означает, что общий результат равен 10 в двоичном формате или 2 в десятичном.
- Как логические вентили складывают 2+3: красивая диаграмма схемы сумматора от ZByte. [Архивировано с помощью Wayback Machine.]
- Adder (электроника): более сложная, более полная, но трудная для понимания статья в Википедии.
Рекомендуемое видео для вас:
Как работают калькуляторы?
Основы
Транзисторы объединены в пары особым образом, чтобы сформировать логические элементы, которые обеспечивают определенные выходные данные в соответствии с размещением этих транзисторов. Самыми основными из них являются вентили И, ИЛИ и НЕ. Наша аналогия транзисторов с отводами значительно облегчит наше понимание транзисторов и логических элементов. Для более подробного объяснения нажмите здесь. Вода, которая течет при открытой ручке, интерпретируется как «1», а вода, заблокированная из-за закрытой ручки, интерпретируется как «0».
Полезно знать, что процессор не преобразует десятичные числа в двоичные биты, а рисует эти числа только для нашего удобства.
Процессор распознает кнопку или вход через цепь и сохраняет ее двоичное значение. Например, 2 записывается как 10 в двоичном формате. Однако он преобразует двоичное число в десятичное каждый раз, когда ему нужно отобразить то, что вы ввели, или результаты операции. Объяснение преобразования чисел в разные системы занимает много времени и сейчас неактуально; все, что вам нужно понять, это то, что процессор использует схемы, которые преобразуют числа и выполняют операции над последовательностью «1» и «0».
Элемент И использует транзисторы в последовательной конфигурации и выполняет логическое соединение, в то время как вентиль ИЛИ состоит из двух транзисторов в параллельной конфигурации и выполняет логическое разъединение. Логический элемент НЕ просто инвертирует ввод, т. е. преобразует «1» в «0» и наоборот.
Комбинацию этих вентилей можно использовать для формирования еще одного важного логического вентиля: вентиля исключающее ИЛИ. Эти ворота создают впечатление добавления двух входов. Операция EX-OR проста; он выдает «1», когда его входные данные различны.
Калькулятор использует миллионы таких логических элементов, организованных определенным образом для выполнения сложных операций с входными числами.
Давайте узнаем, как эти специально устроенные ворота выполняют сложные операции. Однако наше объяснение ограничено только сложением и умножением, чтобы дать вам общее представление. Поверьте, все гораздо сложнее!
Сумма
Сумматор — это логическая схема, добавляющая два бита — A и B — но чем она отличается от вентиля EX-OR?
Глядя на окончательную последовательность входных данных для вентиля EX-OR, можно увидеть, что, хотя сумма «1» и «1» равна «0», он также генерирует бит переноса, который не включен в нашу таблицу. .
Схема генерирует еще один бит, который «переносится» и сохраняется как дополнительный бит в памяти. Биты фактически разделены на два столбца — сумма и перенос. Глядя на таблицу, видно, что сумма может быть сгенерирована вентилем EX-OR, а биты переноса представляют собой вентиль AND. Два выхода могут генерироваться одновременно с помощью схемы, известной как полусумматор.
Но опять же, схема не учитывает биты переноса, переданные ей предыдущим сумматором. Сумматор с тремя входами, учитывающий переносы предыдущего сумматора, называется полным сумматором. .
Две единицы генерируют "0" с переносом "1", а три "1" также генерируют "1" с переносом "1". Бит переноса передается следующему сумматору. Полный сумматор можно рассматривать как комбинацию двух половинных сумматоров или комбинацию различных логических вентилей.
Эта сложная схема добавляет только один бит. (Да, все эти хлопоты только для одного!)
Кроме того, «n» таких битов могут быть добавлены с помощью n-битового сумматора, который представляет собой комбинацию «n» полных сумматоров, при этом их переносы передаются следующему сумматору. Отдельные суммы группируются вместе как общая сумма с переносом, создаваемым последним сумматором.
Множитель
Процесс двоичного умножения аналогичен десятичному умножению, хотя реализовать его с помощью логических элементов сложно.
Кроме того, количество генерируемых выходных битов вдвое превышает размер заполненных входных битов. Таким образом, операция может быть реализована путем так называемого частичного накопления продукта. В примере показано умножение двух 2-битных чисел — A и B — которое дает суммы, являющиеся произведениями отдельных битов.
Отдельные продукты генерируются с помощью 4 вентилей И. Кроме того, эти суммы можно сложить с помощью полусумматоров, чтобы получить суммы S4-S0, сгруппированные вместе, чтобы сформировать S, произведение A и B.
Калькулятор также вычитает и делит числа, используя аналогичные логические элементы. Важно знать, что мы объяснили самые основные или примитивные схемы сложения и умножения, просто чтобы дать вам общее представление. Эти схемы давно были заменены гораздо более быстрыми схемами. Компьютер использует те же самые логические элементы для вычислений общего назначения, что достигается за счет вычисления и обработки чисел в его ядре. Калькулятор только рассчитывает; это не программируется.
По мере того, как в процессоре устанавливалось все больше и больше транзисторов, диапазон операций для калькуляторов расширялся. Сегодня калькуляторы представляют собой гораздо более продвинутые и более научные калькуляторы с большим объемом памяти и более совершенными процессорами и используются профессионалами, такими как инженеры, которые поэтому могут выполнять логарифмические вычисления и исчисления.А теперь его устройство, как и многие другие, интегрировано с нашими любимыми смартфонами.
Хотя это избавило нас от мучений, которые математика представляет для многих из нас, считается, что наша зависимость от таких устройств сделала нас когнитивно ленивыми. Сумма в счете может не делиться на семь точно каждый раз, но делайте это в уме время от времени, просто чтобы соки текли. Вы никогда не знаете, когда ваш телефон разрядится, и вам придется проделывать в уме страшные математические вычисления, как в старые добрые времена!
Крис Вудфорд. Последнее обновление: 12 октября 2021 г.
Вы помните константу Авогадро с точностью до шести знаков после запятой? Сможете ли вы извлечь квадратный корень из 747 менее чем за секунду? Сможете ли вы сложить сотни чисел одно за другим, ни разу не ошибившись? Карманные калькуляторы могут делать все это и многое другое, используя крошечные электронные переключатели, называемые транзисторами. Давайте заглянем внутрь калькулятора и узнаем, как он работает!
Фото: Калькулятор Casio fx-570 обслуживает меня в фунтах стерлингов с 1984 года и по сей день не теряет своей актуальности. Если вам интересно, постоянная Авогадро (одна из многих констант, хранящихся в этом калькуляторе и доступных по нажатию кнопки) раньше приводилась как 6,022045 × 10 23 (с 2011 года новые источники дают более точно рассчитанное значение 6,022141 × 10 23 ).
Содержание
Что такое калькулятор?
Фото: Мой новый калькулятор Casio, fx-991ES, имеет гораздо больший «естественный дисплей», который может отображать целые уравнения и даже выполнять вычисления! Большие темно-серые клавиши внизу — это числа и основные «операторы» (+, −, ×, ÷, = и т. д.). Клавиши светло-серого цвета над ними выполняют целый ряд научных расчетов одним нажатием кнопки. Коричневый квадрат в правом верхнем углу — это солнечная батарея, которая питает машину вместе с маленькой батарейкой-таблеткой.
Наш мозг удивительно универсален, но нам трудно считать в уме, потому что он может хранить ограниченное количество чисел. Согласно известному исследованию 1950-х годов, проведенному психологом Джорджем Миллером, мы обычно можем вспомнить 5–9 цифр (или, как выразился Миллер: «магическое число семь плюс-минус два»), прежде чем наш мозг начнет болеть и забывать. Вот почему люди использовали вспомогательные средства, чтобы помочь им вычислить с древних времен. Действительно, слово «калькулятор» происходит от латинского calculare, что означает считать с помощью камней.
Фото: Калькулятор Burroughs Mechanical начала 20 века. Вы вводите числа, с которыми хотите работать, используя девять столбцов восьмиугольных клавиш вверху, поворачиваете ручку и читаете результат в маленьких «окошках» внизу. Фото предоставлено цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899.
Механические калькуляторы (состоящие из шестеренок и рычагов) широко использовались с конца 19 до конца 20 века. Именно тогда начали появляться первые доступные карманные электронные калькуляторы благодаря разработке кремниевых микрочипов в конце 1960-х и начале 1970-х годов.
Современные калькуляторы имеют много общего с компьютерами: у них схожая история и принцип работы, но есть одно существенное отличие: калькулятор – это полностью управляемая человеком машина для обработки математических данных, в то время как компьютер может запрограммирован на самостоятельную работу и выполнение целого ряда работ более общего назначения. Короче говоря, компьютер программируется, а калькулятор — нет. (Программируемый калькулятор находится где-то посередине: вы можете запрограммировать его, но только для выполнения относительно простых математических вычислений.)
Что внутри калькулятора?
Если бы вы разобрали калькулятор XIX века, то обнаружили бы внутри сотни деталей: множество прецизионных шестерен, осей, стержней и рычагов, смазанных до небес, щелкающих и жужжащих каждый раз, когда вы набрал номер. Но разберите современный электронный калькулятор (я просто не могу удержаться от того, чтобы не открутить винт, когда увижу такой!) и вы можете быть разочарованы тем, как мало вы найдете. Я не рекомендую вам делать это с вашим новеньким школьным калькулятором, если вы хотите поддерживать дружеские отношения со своими родителями, так что я избавил вас от хлопот. Вот что вы найдете внутри:
Подпись: Внутри fx-570, здесь лицевой стороной вниз.Мы эффективно смотрим на машину снизу.
Не волнуйтесь, мне удалось снова собрать все вместе!И это все!
Что происходит, когда вы нажимаете клавишу?
Нажмите одну из цифровых клавиш на калькуляторе, и в быстрой последовательности произойдет ряд событий:
-
Когда вы нажимаете на жесткий пластик, вы сжимаете резиновую мембрану под ним. Это своего рода миниатюрный батут с небольшой резиновой кнопкой, расположенной прямо под каждой клавишей, и полым пространством под ней. Когда вы нажимаете клавишу, вы сдавливаете резиновую кнопку на мембране прямо под ней.
Фото: Мембрана клавиатуры. Я оставил один из ключей на мембране, чтобы дать вам представление о масштабе. Прямо под каждой клавишей находится одна резиновая кнопка. Подробнее читайте в нашей статье о компьютерных клавиатурах.Как работает дисплей?
Иллюстрация: семисегментный дисплей может отображать все числа от 0 до 9.
Возможно, вы привыкли к мысли, что экран вашего компьютера создает буквы и цифры с помощью крошечной сетки точек, называемых пикселями . Ранние компьютеры использовали всего несколько пикселей и выглядели очень точечными и зернистыми, но современный ЖК-экран использует миллионы пикселей и почти такой же четкий и четкий, как печатная книга. Калькуляторы, однако, застряли в темных веках — или, если быть точным, в начале 1970-х годов. Посмотрите внимательно на цифры на калькуляторе, и вы увидите, что каждая из них состоит из разных шаблонов из семи полос или сегментов. Микросхема процессора знает, что может отображать любые числа от 0 до 9, активируя другую комбинацию этих семи сегментов. Он не может легко отображать буквы, хотя некоторые научные калькуляторы (более продвинутые электронные калькуляторы с большим количеством встроенных математических и научных формул) работают.
Фото: посмотрите внимательно на зеленые цифры на этом дисплее, и вы увидите, что каждая из них состоит из двух или более из семи сегментов, которые светятся. Это крупный план зеленого вакуумного флуоресцентного дисплея калькулятора 1970-х годов, показанного выше.
Как калькулятор складывает два числа?
До сих пор у нас было очень простое представление о том, что происходит внутри калькулятора, но мы на самом деле не дошли до сути того, как он берет два числа и складывает их, чтобы получить третье. Для тех из вас, кто хотел бы немного больше подробностей, вот немного более техническое объяснение того, как это происходит. Короче говоря, он включает в себя представление десятичных чисел, которые мы используем, в другом формате, называемом двоичным, и сравнение их с электрическими цепями, известными как логические элементы .
Представление чисел в двоичном формате
Считается, что люди работают с числами в десятичном формате (числа от 0 до 9) в основном потому, что у нас есть десять пальцев рук и ног, чтобы считать. Но числа, которые мы используем для записи количества вещей, произвольны. Допустим, у вас есть куча монет, и вы хотите сказать мне, насколько вы богаты. Вы можете указать на кучу, я могу посмотреть на нее, и если я увижу много монет, я сделаю вывод, что вы богаты. Но что, если я не буду смотреть на кучу? Затем вы можете использовать символ для представления монет — и это то, что число: символ, который указывает количество. Если бы было девятнадцать монет, вы могли бы использовать два символа «1» и «9», записанные вместе: 19. Взятые вместе, это означает, что 1 × 10 плюс 9 × 1 = 19. Вот как работает десятичная система с использованием системы из 10 символов. Но вы можете использовать и другие символы.
За последний век или около того компьютеры и калькуляторы были построены из множества переключающих устройств, которые могут находиться в том или ином положении. Точно так же, как выключатель света, они либо «включены», либо «выключены». По этой причине компьютеры и калькуляторы хранят и обрабатывают числа, используя так называемый двоичный код, который использует всего два символа (0 и 1) для представления любого числа. Так, в двоичном коде число 19 записывается как 10011, что означает (1 × 16) + (0 × 8) + (0 × 4) + (1 × 2) + (1 × 1) = 19.Прелесть двоичного кода заключается в том, что вы можете представить любое десятичное число с помощью ряда переключателей, которые либо включены, либо выключены, что идеально подходит для калькулятора или компьютера, например:
Иллюстрация: как представить двоичное число 19 в калькуляторе или компьютере с помощью пяти переключателей. Три нажаты (включены) и два оставлены как есть (выключены), указывая на двоичное число 10011, что равно 19 в десятичном виде.
Преобразование десятичного числа в двоичное
Первое, что должен сделать ваш калькулятор, — это преобразовать десятичные числа, которые вы вводите, в двоичные числа, с которыми он может работать, и он делает это с помощью (довольно) простой схемы, называемой двоично-десятичным кодировщиком . Это проще, чем кажется, и анимация ниже показывает, как это работает для чисел 1–9. Есть 10 «входных» ключей (ноль я пропустил), подключенных к четырем выходным линиям. Каждый вход подключен таким образом, что он запускает один или несколько выходов, поэтому процесс преобразования эффективно происходит через схему подключения. Например, клавиша 1 запускает только строку справа, что дает нам выход 0001 в двоичном формате, а клавиша 7 запускает три из четырех строк, что дает нам 0111 в двоичном формате (4 + 2 + 1).
Анимация: как двоично-десятичный кодировщик калькулятора преобразует десятичный ввод с клавиатуры в двоичный вывод. Выходные линии запускаются вентилями ИЛИ (описанными ниже), подключенными к входным линиям, поэтому каждая выходная линия срабатывает, если одна ИЛИ несколько входных линий, подключенных к ней, посылают ток.
Использование логических вентилей с двоичным кодом
Допустим, вы хотите вычислить сумму 3 + 2 = 5.
Калькулятор решает подобную задачу, превращая два числа в двоичные числа, что дает 11 (что равно 3 в двоичном формате = 1 × 2 + 1 × 1) плюс 10 (2 в двоичном формате = 1 × 2 + 0 × 1). составляет 101 (5 в двоичном формате = 1 × 4 + 0 × 2 + 1 × 1). Как калькулятор вычисляет реальную сумму? Он использует логические вентили для сравнения шаблона активных переключателей и вместо этого предлагает новый шаблон переключателей.
Логический вентиль — это просто простая электрическая схема, которая сравнивает два числа (входные данные) и выдает третье число (выходное значение) в зависимости от значений исходных чисел. Существует четыре очень распространенных типа логических вентилей, называемых ИЛИ, И, НЕ и исключающее ИЛИ. Вентиль ИЛИ имеет два входа (каждый из которых может быть либо 0, либо 1) и выдает на выходе 1, если один из входов (или оба) равен 1; в противном случае он дает ноль. Вентиль И также имеет два входа, но он выдает на выходе 1, только если оба входа равны 1. Вентиль НЕ имеет один вход и инвертирует его, чтобы получить выход. Поэтому, если вы подадите ему ноль, он выдаст 1 (и наоборот). Вентиль XOR дает тот же выход, что и вентиль ИЛИ, но (в отличие от вентиля ИЛИ) отключается, если оба его входа равны одному.
Полусумматоры и полные сумматоры
Теперь, если вы соедините разные логические элементы, вы сможете создавать более сложные схемы, называемые сумматорами . Вы вводите в эти схемы два двоичных числа на входе и получаете третье, двоичное число на выходе. Получившееся число является двоичной суммой введенных вами чисел. Таким образом, если вы подадите электрические сигналы 10 и 11, вы получите 101 (2 + 3 = 5). Основным компонентом схемы сумматора является пара логических элементов, работающих параллельно, называемых полусумматорами, которые могут вычислять суммы не более сложными, чем (подождите!) 1 + 1 = 2. Один пример полусумматора выглядит так: это:
Вы вводите два двоичных числа, которые хотите добавить, в две входные линии A и B. Они «путешествуют» одновременно ко входам двух логических вентилей — вентиля XOR вверху и вентиля AND внизу. Выход вентиля XOR дает сумму двух входов, а выход вентиля AND сообщает нам, нужно ли нам передавать 1. Будет яснее, что это значит, если мы рассмотрим четыре возможных вычисления, которые может выполнить полусумматор. :
<УЛ>Полусумматоры на самом деле не могут больше, чем это, но если мы соединим еще несколько логических вентилей вместе, мы сможем создать так называемую схему полного сумматора, которая вычисляет более сложные суммы с большими числами. Как работает сумматор? Это выходит за рамки этой вводной статьи, но вы можете найти несколько примеров на веб-страницах ниже.
Если вы не занимаетесь электроникой или вычислительной техникой, все, что вам действительно нужно знать, это то, что сумматор состоит из ряда логических элементов И, ИЛИ и НЕ, содержащихся внутри микросхем, которые соединены вместе. Мы можем использовать другие шаблоны логических элементов для вычитания, умножения (что также может быть выполнено повторным сложением) и других видов вычислений.
Подробнее
<УЛ>Обратите внимание: при написании этой статьи ни один калькулятор не пострадал.
Итак, я прочитал, что черная часть, фактический дисплей, который нам нужен/видим, возникает из-за поляризации света. Он блокирует свет в этой области, чтобы вы могли читать дисплей. Источник света присутствует внутри калькулятора или это окружающий свет? Кроме того, как поляризаторы переориентируются?
Обычно в калькуляторах используются жидкокристаллические дисплеи, часто TN (скрученный нематик) или STN (сверхскрученный нематик). Они образуются путем помещения стеклянной подложки с сегментами жидкого кристалла между двумя поляризаторами. Часто дисплей не имеет «подсветки», вместо этого задняя часть дисплея имеет диффузное серебристое отражающее покрытие. Это означает, что когда пиксели «выключены», свет попадает спереди, поляризуется верхним поляризатором, закручивается на 90 градусов жидкокристаллическим слоем, который помещает его поляризацию в ту же плоскость, что и нижний поляризатор. Затем подложка отражает это, и свет проходит обратный процесс.
Для «эмиссионных» дисплеев, которые необходимо видеть в полной темноте, нет отражающей подложки, а вместо этого размещается светодиодная световая трубка/рассеиватель, чтобы пропускать свет через дисплей, где он может быть заблокирован активными пикселями ( для «позитивного дисплея», где активные пиксели темные). Однако их может быть трудно увидеть при ярком окружающем освещении.
Компромисс между ними использует полуотражающую подложку. На самом деле это всего лишь комбинация двух факторов, когда при ярком внешнем освещении он отражает окружающую среду от задней части дисплея, но также пропускает некоторое количество света, что означает, что можно использовать подсветку.
Поляризаторы не переориентируются, верхний и нижний поляризаторы имеют фиксированную поляризацию. Однако жидкокристаллический слой устроен так, что он естественным образом закручивает свет на 90 градусов, поэтому два фиксированных поляризатора ориентированы под углом 90 градусов друг к другу. Когда пиксель/сегмент активен, под действием приложенного электрического поля кристаллы выравниваются по полю, поэтому они больше не искажают поляризацию. Это означает, что свет находится примерно под углом 90 градусов к поляризаторной пленке и поэтому поглощается. Когда электрическое поле снимается, кристаллы медленно возвращаются в свое «выключенное» состояние, возвращаясь к искривленному на 90 градусов свету. Драйвер дисплея мультиплексирует этот процесс для каждого активного сегмента/пикселя, давая ему «удар» напряжения для их выравнивания, достаточного для их выравнивания. Поскольку выключение пикселя на дисплее STN или TN — это просто удаление электрического поля, пиксели могут медленно менять свое состояние, поэтому часто такие монохромные дисплеи могут отображать «ореолы» при быстром включении и выключении пикселей. Напротив, активные дисплеи, такие как тонкопленочные транзисторы, постоянно прикладывают электрическое поле к каждому пикселю, потому что каждый пиксель имеет свой собственный транзистор и конденсатор для сохранения своего состояния. Дисплеи TN и STN могут иметь время отклика около 200 мс, тогда как у активных дисплеев TFT время отклика может быть снижено до 3 мс, что обеспечивает более высокую частоту обновления.
Вы готовы сделать домашнее задание по математике? Подожди секунду? Мы слышали какие-то стоны? Все в порядке. Не все в восторге от домашних заданий. Для некоторых математика также может быть сложным предметом для освоения.
Не бойтесь, однако! У нас есть фантастический инструмент, который вы можете использовать, чтобы помочь с домашним заданием по математике. С помощью нескольких простых нажатий кнопок вы можете быстро рассчитать свой путь к правильным ответам. О чем мы говорим?Калькулятор, конечно!
Хотя сегодня калькуляторы очень распространены, они не всегда были дешевыми и легкодоступными. На самом деле, они не появлялись до рассвета компьютерной эры. До этого вам приходилось полагаться на карандаш и бумагу или, возможно, на более старый счетный инструмент, такой как счеты.
Первые мейнфреймы были разработаны в 1940-х и 1950-х годах. Эти компьютеры размером с комнату основывались на таких технологиях, как электронные лампы и транзисторы. Они представляли собой одни из первых машин с надежными вычислительными возможностями и проложили путь для дальнейшего развития электронных калькуляторов несколько десятилетий спустя.
В 1957 году компания Casio Computer Company выпустила в Японии калькулятор Model 14-A. Это был первый в мире полностью электрический компактный калькулятор. Насколько он был компактен? Релейная технология, которую он использовал, была достаточно велика, чтобы калькулятор пришлось встроить в стол!
Прошло еще четыре года, прежде чем британский Bell Punch/Sumlock Comptometer ANITA был объявлен первым в мире полностью электронным настольным калькулятором . В ANITA использовалась технология вакуумных трубок меньшего размера, но она все равно весила 33 фунта.
По мере совершенствования компьютерных технологий и разработки микропроцессоров калькуляторы становились меньше и дешевле. В середине 1970-х стали доступны калькуляторы, которые поместились бы в вашем кармане. К 1980-м годам калькуляторы стали достаточно доступными, чтобы стать обычным явлением во многих школах.
Как же работают эти устройства? Большинство калькуляторов основаны на интегральных схемах, более известных как микросхемы. Интегральные схемы содержат транзисторы, которые можно включать и выключать с помощью электричества для выполнения математических вычислений.
Самые простые вычисления — это сложение, вычитание, умножение и деление. Чем больше транзисторов в интегральной схеме, тем более сложные математические функции она может выполнять. Современные научные калькуляторы, например, могут выполнять невероятно сложные математические вычисления.
Как и все другие электронные устройства, калькуляторы обрабатывают информацию в двоичной форме. Мы привыкли думать о числах в нашей обычной системе счисления с основанием, в которой есть десять цифр для работы: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Двоичное число система с основанием два, что означает, что можно работать только с двумя цифрами: 0 и 1. Таким образом, когда вы вводите числа в калькулятор , интегральная схема преобразует эти числа в двоичные строки из 0 и 1.
Затем интегральные схемы используют эти строки из нулей и единиц для включения и выключения транзисторов электричеством для выполнения необходимых вычислений. Поскольку в двоичной системе есть только две опции (0 или 1), их можно легко представить, включив и выключив транзисторы, поскольку включение и выключение легко представляют двоичные опции (вкл = 0 и выкл = 1 или наоборот).
После завершения вычисления ответ в двоичной форме преобразуется обратно в нашу обычную систему счисления с основанием десять и отображается на экране дисплея калькулятора. В большинстве дисплеев калькуляторов используются распространенные сегодня недорогие технологии, такие как жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) или светодиоды (LED).
Читайте также: