Las calculadoras programables son calculadoras que pueden realizar automáticamente una secuencia de operaciones bajo el control de un programa almacenado . La mayoría son calculadoras completas de Turing y, como tales, son, en teoría, computadoras de propósito general. Sin embargo, sus interfaces de usuario y entornos de programación están diseñados específicamente para que sea conveniente realizar cálculos numéricos a pequeña escala, en lugar de un uso de propósito general.
Las primeras calculadoras programables, como la IBM CPC, utilizaban tarjetas perforadas u otros medios para almacenar los programas. Las calculadoras electrónicas portátiles almacenan los programas en bandas magnéticas, cartuchos de memoria extraíbles de solo lectura, memoria flash o en una memoria de lectura y escritura respaldada por baterías.
Desde principios de los años 90, la mayoría de estas unidades portátiles flexibles pertenecen a la clase de calculadoras gráficas . Sin embargo, antes de la fabricación en masa de las económicas pantallas LCD de matriz de puntos , las calculadoras programables solían contar con una pantalla numérica o alfanumérica de una línea . Los cuatro grandes fabricantes de calculadoras programables son Casio , Hewlett-Packard , Sharp y Texas Instruments . Todos los anteriores también han fabricado computadoras de bolsillo en el pasado, especialmente Casio y Sharp.
Muchas calculadoras de este tipo son LCD monocromáticas, algunas son de cuatro colores (rojo o naranja, verde, azul y negro) o, en el caso de algunas máquinas de gama alta a partir de enero de 2022, de color similar a los monitores que muestran gráficos de 16 o 32 bits. Como se utilizan para funciones gráficas, las pantallas de estas máquinas son direccionables por píxeles . Algunas tienen una pantalla táctil, zumbadores u otros productores de sonido, relojes internos, módems u otros dispositivos de conectividad incluidos transceptores IrDA, varios tipos de puertos para periféricos como impresoras y puertos para tarjetas de memoria de varios tipos.
La amplia disponibilidad y el bajo costo de las computadoras personales , incluidas las computadoras portátiles , los teléfonos inteligentes y las tabletas, gradualmente hicieron que las calculadoras programables se volvieran obsoletas para la mayoría de las aplicaciones. Muchos paquetes de software matemático se pueden automatizar y personalizar a través de lenguajes de programación y complementos de una manera similar a las calculadoras programables portátiles. Sin embargo, las calculadoras programables siguen siendo populares en la educación secundaria y terciaria . A menudo se requieren modelos de calculadora específicos para su uso en muchos cursos de matemáticas. Su uso continuo en la educación generalmente se justifica por la funcionalidad estrictamente controlable disponible. Por ejemplo, las calculadoras no suelen tener acceso directo a Internet y, por lo tanto, no se pueden usar para asistencia ilegal en los exámenes. Los fabricantes de calculadoras programables restantes dedican mucho esfuerzo a alentar el uso continuo de estas calculadoras en matemáticas de la escuela secundaria. [1]
Las calculadoras programables permiten al usuario escribir y almacenar programas en la calculadora para resolver problemas difíciles o automatizar un procedimiento elaborado.
La capacidad de programación aparece más comúnmente (aunque no exclusivamente) en las calculadoras gráficas , ya que la pantalla más grande permite que se vean múltiples líneas de código fuente simultáneamente (es decir, sin tener que desplazarse a la línea de visualización siguiente/anterior). Originalmente, la programación de la calculadora tenía que hacerse en el propio lenguaje de comandos de la calculadora, pero a medida que los piratas informáticos de las calculadoras descubrieron formas de eludir la interfaz principal de las calculadoras y escribir programas en lenguaje ensamblador , las empresas de calculadoras (en particular Texas Instruments ) comenzaron a admitir la programación en modo nativo en el hardware de sus calculadoras, primero revelando los ganchos utilizados para permitir que dicho código funcione y luego incorporando explícitamente funciones para manejar dichos programas directamente desde la interfaz de usuario.
En Internet se pueden encontrar muchos programas escritos para calculadoras . Los usuarios pueden descargar los programas a una computadora personal y luego cargarlos en la calculadora mediante un cable de enlace especializado , un enlace inalámbrico por infrarrojos o mediante una tarjeta de memoria. A veces, estos programas también se pueden ejecutar a través de emuladores en la PC.
La programación de estas máquinas se puede realizar en la máquina, en el lado de la PC y cargarla como código fuente, o compilarla en el lado de la PC y cargarla como con Flash y algunas implementaciones de C/C++. Además de los paquetes de lenguaje del lado de la computadora como tigcc, hpgcc y otros, el software PC link disponible para las calculadoras TI, HP, Casio y Sharp contiene editores de programas; también hay SDK, emuladores y otras herramientas para usar en el lado de la computadora, y otras herramientas de fabricantes y terceros como el editor TI++. [2] Los programas, datos, etc. también se pueden intercambiar entre máquinas similares a través de los mismos puertos en la calculadora que se usan para la conectividad con la PC. Las herramientas de programación integradas que usan implementaciones de lenguaje no nativo incluyen el compilador C integrado para las calculadoras Casio de la serie fx y el puerto TI-83 BBC Basic.
Una posibilidad que surge de lo anterior es escribir intérpretes, compiladores y programas traductores para lenguajes adicionales para programar las máquinas; BBC Basic ya ha sido portado a las series TI-83 y -84 y otros lenguajes integrados y herramientas de programación discutidos por muchos incluyen Fortran, awk, Pascal, Rexx, Perl, Common Lisp, Python, tcl y varios shells de Unix.
Los programas disponibles comúnmente para calculadoras incluyen todo, desde solucionadores de problemas relacionados con las matemáticas y las ciencias hasta videojuegos , así como las llamadas demostraciones . Gran parte de este código es freeware creado por el usuario o incluso de código abierto , aunque también está disponible software comercial, particularmente para los mercados educativos y de ciencia e ingeniería. Las calculadoras programables tienen sitios web importantes con información, documentación, foros de mensajes, herramientas para descargar y otras cosas útiles para esta búsqueda; los sitios principales para las calculadoras de cada fabricante están administrados por terceros con diversos grados de colaboración de las propias empresas: a saber, HPCalc.org, TICalc.org y CasioCalc.org, (qqv.) con el dominio SharpCalc.org comprado recientemente por una organización que indicó la intención de producir un sitio similar a los otros tres, además de información sobre las computadoras de bolsillo Sharp. Las propias empresas también tienen sitios como TIEducation.com con información y herramientas para las máquinas. [3]
En los primeros tiempos, la mayoría de las calculadoras programables utilizaban un lenguaje de programación muy simplificado, que a menudo se basaba en el registro de las pulsaciones de teclas reales o en el código de bytes si las pulsaciones de teclas se combinaban. Las calculadoras que admitían dicha programación eran Turing-completas si admitían tanto declaraciones condicionales como direccionamiento indirecto de la memoria. Ejemplos notables de calculadoras Turing-completas fueron la serie Casio FX-602P , la HP-41 y la TI-59 . La programación de pulsaciones de teclas todavía se utiliza en calculadoras de gama media como la HP 35s y la HP-12C .
BASIC es un lenguaje de programación ampliamente utilizado, adaptado a computadoras de escritorio y de bolsillo. Los lenguajes más comunes que se usan actualmente en calculadoras de gama alta son dialectos propietarios de estilo BASIC , como los que usan Casio ( Casio BASIC o BasicLike) y TI ( TI-BASIC ) . Estos dialectos BASIC están optimizados para el uso en calculadoras, combinando las ventajas de BASIC y la programación mediante pulsaciones de teclas. Tienen poco en común con el BASIC convencional. [4] [5] [6] La versión para Ti-89 y posteriores tiene más funciones, incluido el conjunto completo de funciones y declaraciones de manipulación de cadenas y caracteres del Basic estándar.
Ya está disponible una versión completa de BBC Basic para la subfamilia de calculadoras TI-83. Se instala mediante un cable o una conexión IrDA con un ordenador.
RPL es un lenguaje de programación especial , similar al de Forth, que Hewlett-Packard utiliza en sus dispositivos de gama alta. El primer dispositivo con calculadora RPL fue la HP-28C, lanzada en 1987. [7]
El lenguaje PPL se introdujo con la calculadora HP Prime y es muy parecido a Pascal .
En 2014 se anunció y lanzó un ensamblador integrado en la TI 89 y calculadoras relacionadas.
La programación en lenguaje de máquina a menudo se desaconsejó en los primeros modelos de calculadora; sin embargo, los piratas informáticos de plataformas dedicados descubrieron formas de eludir los intérpretes integrados en algunos modelos y programar la calculadora directamente en lenguaje ensamblador , una técnica que se descubrió y utilizó por primera vez en la TI-85 debido a una falla de programación en una tecla de cambio de modo. [ cita requerida ] Cuando salió la TI-83 , TI y HP se dieron cuenta de la necesidad de abordar las necesidades de soporte de los programadores caseros y comenzaron a poner a disposición de los posibles desarrolladores bibliotecas y documentación en lenguaje ensamblador. El software, particularmente los juegos, ahora podían ser casi tan rápidos y gráficos como sus contrapartes de Game Boy , y TI, en particular, formalizaría más tarde la programación en ensamblador en soporte para aplicaciones empaquetadas para futuras calculadoras como la TI-83 Plus y la TI-89 ; HP incluyó algo de soporte integrado para programación en ensamblador en la HP-50g , su modelo de calculadora de gama alta en ese momento.
Los programas y conjuntos de herramientas que permiten la programación integrada similar a la del ensamblador (a menudo Intel 80x86, incluso si el procesador real de la calculadora es algo completamente diferente, como un chip Zilog o Motorola) se encuentran en la etapa beta en al menos dos implementaciones: la variante nativa de Basic se puede mejorar con funciones y procedimientos definidos por el usuario, así como con módulos de ensamblador y C desarrollados en una computadora y cargados en la calculadora, que permiten escribir y ejecutar programas "pseudo ensambladores" tal como se haría con los de tipo Basic. Otros lenguajes como Rexx, awk, Perl y algunos shells de Unix también se pueden implementar de esta manera en muchas calculadoras de este tipo.
La suite de desarrollo GCC está disponible para varios modelos de calculadoras Casio, HP y TI, lo que significa que se pueden usar C , C++ , Fortran 77 y el lenguaje ensamblador en línea para desarrollar un programa en la computadora y luego cargarlo en la calculadora.
Los proyectos en desarrollo por terceros incluyen convertidores integrados y/o del lado de la computadora, intérpretes, generadores de código, ensambladores de macros o compiladores para Fortran , otras variantes de Basic, awk , C , Cobol , Rexx , Perl , Python , Tcl , Pascal , Delphi y shells de sistemas operativos como DOS/Win95 batch, OS/2 batch, WinNT/2000 shell, Unix shells y DCL .
Muchos modelos TI, Casio, Sharp y HP tienen intérpretes Lua que son parte de la configuración predeterminada o se pueden agregar opcionalmente.
Algunas calculadoras ejecutan un subconjunto de Fortran 77 llamado Mini-Fortran; el compilador está en la calculadora, por lo que no es necesario conectarse a una PC para colocar programas en la máquina.
El compilador C de OnCalc para la serie Casio fx-9860 ya está disponible. La computadora de bolsillo Sharp PC G850V tiene un compilador C integrado además de un ensamblador y un intérprete de Basic.
Una característica importante de las calculadoras programables es la disponibilidad de algún tipo de memoria persistente. Sin memoria persistente, los programas deben volver a ingresarse cada vez que se corta la energía, lo que hace que el dispositivo sea engorroso. La memoria persistente puede ser interna o estar en un dispositivo separado. Algunas calculadoras programables emplean ambos esquemas.
Los lectores de tarjetas magnéticas estuvieron entre las primeras opciones de memoria persistente disponibles. [8] Los programas introducidos se almacenaban en bandas magnéticas. Eran fáciles de transportar y el lector/escritor era de tamaño compacto. Sin embargo, tanto el lector/escritor como las bandas magnéticas eran bastante caros. Los últimos y más notables dispositivos que utilizaron bandas magnéticas fueron la HP-41C y la TI-59 .
La memoria continua no pierde su contenido cuando se apaga la calculadora. Con la memoria continua, el usuario puede, por ejemplo, cambiar las pilas sin perder los programas introducidos. [9]
Los casetes compactos ofrecían una alternativa sencilla y económica a las tarjetas magnéticas. Normalmente, se utilizaba un módulo de interfaz, como el Casio FA-1 , para conectar la calculadora a una grabadora de casetes normal y los datos digitales se codificaban como señales de audio moduladas por desplazamiento de frecuencia . [10]
Sharp y Hewlett-Packard también vendían grabadoras de micro o minicasetes especiales que se conectaban directamente a la calculadora. Estas configuraciones, si bien eran más prácticas y confiables, también eran más caras.
A medida que aumentaron las demandas de memoria, se hizo más difícil crear una verdadera memoria continua y los desarrolladores buscaron alternativas. Con la memoria semicontinua, el contenido solo se conservaba si se respetaban reglas específicas de cambio de batería. Las reglas más comunes eran:
Los programas y datos se transfieren a un ordenador personal para su almacenamiento. La transferencia se realiza mediante los siguientes métodos de conexión (orden cronológico de aparición): RS-232 , IrDA y USB . Este método tiene la ventaja de ser muy rentable y suele ser más rápido que la interfaz de casete. Estas ventajas se ven compensadas por la necesidad de un ordenador personal. Un ejemplo temprano de una conexión de PC es el Casio FX-603P junto con la interfaz Casio FA-6 . En esta configuración, la transferencia se realizaba en texto sin formato para que el programa y los datos pudieran almacenarse y editarse con un editor de texto estándar .
A lo largo de la década de 1980 y principios de la de 1990, las calculadoras programables compitieron con los ordenadores de bolsillo , y las calculadoras de gama alta compartían muchas similitudes. Por ejemplo, ambos tipos de dispositivos eran programables en BASIC no estructurado y, salvo contadas excepciones, contaban con teclados QWERTY . Sin embargo, también existían algunas diferencias:
Las empresas solían tener ambos tipos de dispositivos en su cartera de productos. Casio, por ejemplo, vendía algunas calculadoras programables en BASIC como parte de su serie de calculadoras "fx" (el "FX" estaba impreso en mayúsculas) [13] y computadoras de bolsillo de la serie dedicada "pb", mientras que Sharp comercializaba todos los dispositivos programables en BASIC como computadoras de bolsillo.
Algunas calculadoras programables tienen uno o más métodos de conexión a una PC para el intercambio de datos, programas y software. Estos métodos incluyen IrDA, otros puertos inalámbricos, puertos seriales (incluidos USB o RS-232) a través de conectores de audio de 125 pulgadas u otros tamaños, etc.
Algunas de las últimas calculadoras programables contienen módems celulares como canal adicional de conectividad.
Las calculadoras programables pueden utilizarse en muchos casos, a través de estas conexiones, con periféricos como registradores de datos e interfaces para instrumentos como termómetros, medidores de pH, instrumentos meteorológicos de todo tipo, medidores de luz, sondas de audio y micrófonos, dinamómetros, manómetros, voltímetros, amperímetros, ohmímetros, aparatos de medición de la electricidad atmosférica, contadores de iones, contadores Geiger y escintilómetros, altímetros, básculas, acelerómetros y muchos otros. Algunas máquinas también pueden utilizarse con osciloscopios y sus periféricos. Otras pueden configurarse, por ejemplo, para recopilar datos de biorretroalimentación conectando dispositivos para el pulso, la presión arterial, la saturación de oxígeno, la resistencia galvánica de la piel, la temperatura corporal e incluso sondas de ECG y EEG a un registrador de datos que luego se conecta a la calculadora y, en ese momento o más tarde, a un PC.
Los programas HP y otros tienen una interfaz IrDA que les permite interactuar con las impresoras especialmente diseñadas para las calculadoras, las principales líneas de impresoras láser de HP, computadoras, otras calculadoras y otros dispositivos.
También se encuentran disponibles en muchas empresas pequeñas impresoras diseñadas específicamente para calculadoras que tienden a utilizar papel de cinta de caja registradora, puertos y cables para conectar las calculadoras a una computadora y/o a otra calculadora, grabadoras de casetes para grabar programas y datos, proyectores de pantalla y conectores para dispositivos de visualización auxiliares. Las calculadoras programables anteriores, así como las computadoras de bolsillo mencionadas anteriormente, también tenían cosas como interfaces de video para televisores y monitores compuestos, unidades de disquete mini de 2½ pulgadas, lectores de códigos de barras y conectividad RS-232 estándar que proporcionaba otras cosas como módems, discos duros externos y más. La selección de impresoras para las computadoras de bolsillo también era un poco más amplia, incluyendo impresoras térmicas, de impacto, matriciales, de rueda de margarita, de lápiz de 4 colores, del tipo utilizado en calculadoras de impresión más simples. Algunas calculadoras y computadoras de bolsillo tenían unidades de disquete externas de 3½ y 5¼ pulgadas, cables para conectar dos grabadoras de casetes, cunas que contenían una impresora y/o grabadora de casetes en las que se deslizaba la máquina, etc.
También es posible conectar algunas máquinas a ciertas máquinas de escribir eléctricas para usarlas como impresoras (las máquinas de escribir también se pueden conectar a PC para este propósito, y la interfaz suele ser un conector RS-232 y/o DIN estándar) y, en algunos casos, acceder a las unidades de disquete o microdisquete de la máquina de escribir.
