История и эволюция калькулятора на микросхеме: прорыв в электронике 1970-х годов

Анализ крипторынка Стартапы и венчурный капитал

Вторая половина XX века стала эпохой стремительного развития электроники, в которой одной из значимых вех стало создание калькулятора на микросхеме, или «Calculator-on-a-Chip». В эпоху, когда электронное устройство могло занимать несколько печатных плат, стремление упростить конструкцию и снизить себестоимость привело к интенсивным исследованиям и быстрым прорывам в интеграции электронных компонентов. На рубеже 1960-х и 1970-х годов многие компании погрузились в борьбу за создание калькулятора, где вся логика будет размещена на единой интегральной схеме. Эта технология позволила не только уменьшить размеры и энергопотребление устройств, но и открыла путь к истинным карманным калькуляторам для широкого круга пользователей. Одним из наиболее ярких примеров такого продвижения на рынок стала разработка корпорации Mostek из Далласа, США.

Эта компания, существовавшая менее двух лет, получила заказ от японской фирмы Busicom, которая была заинтересована в создании революционного продукта — калькулятора с полностью интегрированной схемой. Mostek сумела за несколько месяцев разработать и выпустить первый в истории микросхемный калькулятор MK6010. Он содержал более 2100 транзисторов, порядка 360 логических элементов и имел возможность поддержки четырёх основных арифметических функций с 12-разрядным отображением. Для своего времени эта разработка являлась настоящим технологическим прорывом, заменившую почти две платы с 22 среднесложными интегральными схемами в предыдущих версиях. Эта микросхема работала на основе p-канальной MOS-технологии, используя напряжения питания в диапазоне от -12 до -24 вольт.

Однако изначально она всё ещё требовала дополнительных компонентов для управления дисплеем. Позднее для портативных и карманных устройств разработали улучшенную версию с пониженным пороговым напряжением, известную как MK6010L, благодаря которой появился первый в мире настоящий карманный калькулятор Busicom LE-120A «HANDY» с светодиодным дисплеем. Его объявление состоялось в начале 1971 года, и по уровню миниатюризации и удобству он значительно опередил своих предшественников. Несмотря на высокую стоимость — около 395 долларов — этот калькулятор стал символом нового технологического этапа и наглядно показал путь развития рынка персональных вычислительных приборов. В то же время главные конкуренты Mostek в индустрии электроники не оставались в стороне.

Texas Instruments, также из Далласа, была одной из таких компаний, которая быстро отреагировала на успех MK6010. В конце 1971 года TI представила свою собственную интегральную схему TMS1802 (позже известную как TMS0102) — многофункциональный микроконтроллер с внутренней программируемой памятью, оперативным хранилищем и арифметической логикой. Эта микросхема была более универсальной и изначально имела возможность работать с восьмизначными арифметическими операциями с поддержкой как фиксированной, так и плавающей запятой. За счет встроенной ROM-памяти с программой, которую можно менять масками при производстве, TI предоставляла возможность большей вариативности в функциях конечных устройств. Стоимость TMS1802 при заказе крупной партии оценивалась примерно в 20 долларов за штуку, что делало его непревзойденным выбором для многих производителей калькуляторов.

Некоторое время TI оттягивала выход своего первого калькулятора на рынке — TI-2500 Datamath, который появился лишь в середине 1972 года, однако сама серия интегральных схем TMS0100 быстро обзавелась широким спектром моделей с различными характеристиками и была востребована как в портативных, так и в настольных решениях. Например, среди первых пользователей этой технологии был знаменитый карманный калькулятор Sinclair Executive, который благодаря особенностям чипа смог реализовать энергосберегающий режим с импульсным питанием, значительно увеличив время работы от небольших батареек. Еще одним крупным игроком стала компания General Instrument, основавшая отдельное подразделение Pico Electronics в шотландском городе Гленроуз. В 1970 году группа инженеров этого направления приступила к разработке собственного «калькулятора на микросхеме» — IC GI-250, который вскоре был использован в калькуляторах таких производителей, как Bowmar, Litton и Casio. Модель GI-250 отличалась включением программной памяти ROM, что позволяло менять даже алгоритмы вычислений при производстве, и оснащалась четырёхразрядным вакуумно-люминесцентным дисплеем, который был весьма прогрессивным для того времени.

Развитие микросхем «калькуляторов на чипе» оказало существенное влияние на массовый рынок: за счет снижения количества деталей и себестоимости устройств выступало заметное снижение цен на калькуляторы в первой половине 1970-х. Это привело к настоящей «войне калькуляторов», когда компании конкурировали между собой именно за снижение веса, размеров и стоимости приборов. Появились первые полностью карманные модели, а доступность цифровых вычислителей постепенно вывела их из разряда дорогих приборов в повседневные инструменты для широкого круга пользователей. С технической точки зрения, интегрированные калькуляторные микросхемы стали предшественниками современных микроконтроллеров и универсальных процессоров. Модель TMS1802 от Texas Instruments заложила основу семейства универсальных микроконтроллеров TMS1000, которые в дальнейшем нашли применение не только в калькуляторах, но и во множестве других устройств с встраиваемой логикой.

Несмотря на то, что компания Busicom, которая выступила инициатором заказа чипа Mostek, столкнулась с финансовыми трудностями и прекратила производство в 1974 году, её имя сохранилось на рынке в виде торговой марки, зафиксировав как знак начала новой эры персональной вычислительной техники. В целом, разработка и внедрение технологии «калькулятора на микросхеме» стало одним из ключевых этапов эволюции электроники, положившим начало миниатюризации, повышению энергоэффективности и массовому распространению портативной вычислительной техники. Сегодня, когда микропроцессоры и микроконтроллеры занимают центральное место во всех аспектах жизни, важно помнить, что всё началось с простого, но гениального решения собрать все функции калькулятора в одной интегральной схеме, произведенной более полувека назад.