Calculator - den-taku (English spelling)

Japanese: 電卓 - でんたく（英語表記）electoronic calculator

An abbreviation for electronic desktop calculator, it is a small-scale desktop calculating device that has memory, calculation, control, and input/output devices, handles digital signals, and performs the four arithmetic operations, their combination, and applied calculations.

[Tadashi Sasaki]

Development History

Mechanical calculators (relay type, manual type) were mainstream for desktop calculators, but in February 1964, Hayakawa Electric Industry (now Sharp) commercialized the world's first all-transistor calculator, and other companies followed suit. At the time, the all-transistor calculator was an office calculator with as many as 5,000 parts and was as large and heavy as a large typewriter.

Since then, calculators have incorporated innovative semiconductor technology for storage, calculation, and control, and today they are made up of just a dozen parts and are about the size of a business card; they have become "light, thin, short, and small," as well as inexpensive, ushering in an era of personal use. Nixi tubes were initially used for displays, but fluorescent tubes and LCD displays were later used. In this way, it is no exaggeration to say that the history of calculator development is the history of advances in semiconductor and display technologies. In particular, the evolution of semiconductor technology for calculator computing elements has been the driving force behind the development of the current IC industry, and has had a major impact on the practical application of MOS and ICs.

In 1967, a calculator using about 200 bipolar ICs was released, and the use of ICs in calculators progressed. However, bipolar ICs were not expected to be integrated and consume low power, so MOS ICs attracted attention. Then, MOS ICs, which were used for military purposes at the time, were developed into ICs for calculators, and in 1969, a calculator using four MOS LSIs was released. Then, in 1970, two LSIs were released, and in 1972, a single-chip LSI for calculators was realized. During the development of this single-chip calculator, the idea of dividing the single-chip calculator into three parts was proposed by Japan, and the hardware of the LSI was fixed by dividing it into CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Read and Write Memory), and the calculator was developed only with software. Intel in the United States announced this as the microprocessor, which was the beginning of today's microcomputers. After this, it became possible to develop versatile software-oriented calculators by changing the programs of the microcomputer, and high-performance calculators were developed.

Meanwhile, there have also been dramatic developments in display technology. Initially, cold cathode fluorescent tubes were used. The Nixi tubes, patented by Burroughs, had problems such as high power consumption, which was fatal to the development of personal calculators. Later, low-power fluorescent display tubes were developed in Japan, and self-emitting elements such as light-emitting diodes also came to be used. However, to realize a personal calculator that was small and could be used for long periods of time, it was important to reduce power consumption, so CMOS (complementary metal oxide semiconductor) was used as the semiconductor element, and liquid crystal, a light-receiving display element, was put to practical use for the display. In 1979, a dot-matrix type liquid crystal was developed to display characters and not just numbers. Since then, power consumption has continued to decrease, and today solar-powered calculators are the norm.

[Tadashi Sasaki]

Principle and structure

The principle of a calculator is almost the same as that of a mainframe computer, but it is specialized in terms of functions, and consists of a CPU (calculation unit) inside a dedicated one-chip LSI, a ROM in which the calculation sequence is pre-programmed, RAM (data memory), and an interface that connects key input to outputs such as a display.

The floating-point method is the most commonly used method for processing decimal points in calculators. This method calculates as many digits after the decimal point as possible within the limits of the calculator.

In the past, the technology cultivated in the field of calculators has led to the creation of complex products such as calculators with clocks and talking calculators that use voice synthesis technology, and has even led to the development of products such as pocket computers and electronic translators. It is expected that new types of calculators will continue to be developed in the future by utilizing the ultra-thin, high-density packaging technology of slim card calculators.

[Tadashi Sasaki]

All-transistor desk calculator
The world's first commercial calculator was released in 1964. It weighed 25kg and consumed 90W of power .

All-transistor desk calculator

Standard image of 8-digit, 1-memory calculator
ROM: stores the operation sequence of the calculatorRAM: temporarily or continuously stores calculation data, calculation results and internal state (built-in X, Y registers, etc.)ALU: Arithmetic and Logical Unit, performs data calculations (built-in carry, etc.)Instruction Recorder: converts the coded ROM contents into signals for calculation processingOscillation circuit: generates a reference timing signal for operating the calculatorI/O key: exchanges input/output data with external devices such as keys and displays (built-in display registers, etc.) ©Shogakukan ">

Standard image of 8-digit, 1-memory calculator

How a calculator works (simulating the calculation of 12 + 34 = 46)
©Shogakukan ">

How a calculator works (12 + 34 = 46)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

電子式卓上計算機の略で、小規模ながら記憶・演算・制御・入出力の各装置をもち、デジタル信号を取り扱い、四則演算およびその混合、応用計算を行う卓上型の計算装置をいう。

［佐々木正］

開発史

卓上型の計算機は機械式計算機（リレー式、手動式）が主流であったが、1964年（昭和39）2月早川電機工業（現シャープ）によってオールトランジスタ方式の電卓が世界で初めて商品化され、それに引き続き各社からも相次いで製品が発表された。当時はオールトランジスタ方式で部品点数は5000点にも及び、大型タイプライターなみの大きさと重量をもったオフィス用のものであった。

　以後、電卓は記憶・演算・制御に関しては半導体の革新技術が取り入れられ、現在では部品十数点、大きさも名刺程度という「軽・薄・短・小」化および低価格化が進み、個人用の時代を迎えている。またディスプレーについては、当初はニキシ管が使われたが、その後、蛍光表示管、液晶表示が用いられるようになった。このように電卓の開発史は半導体技術およびディスプレー技術の進歩の歴史といっても過言ではない。とくに、電卓の演算素子の半導体技術の変遷は、現在のIC産業を発展させた原動力となっており、MOS・ICの実用化には多大な影響を与えた。

　1967年にバイポーラIC約200個を用いた電卓が発売され、電卓のIC化が進められた。しかし、バイポーラICでは集積化および低消費電力が期待されないため、MOS・ICが注目された。そして、当時軍用として使われていたMOS・ICを電卓用ICとする開発が行われ、69年に4個のMOS・LSIによる電卓が発売された。その後、70年に2個のLSI、そして72年には電卓用LSIのワンチップ化が実現した。このワンチップ電卓を開発する途中でワンチップ電卓を3分割するという発想から、CPU（中央処理装置）、ROM(ロム)（読み出し専用メモリー）、RAM(ラム)（読み出し・書き込み可能メモリー）と分けてLSIのハードウェアを固定化し、ソフトウェアだけで電卓を開発するというアイデアが日本から提示された。それをアメリカのインテル社がマイクロプロセッサーとして発表し、これが現在のマイクロコンピュータのはしりになった。これ以後、マイクロコンピュータのプログラムを変更することにより、汎用(はんよう)性のあるソフトウェア指向の電卓の開発が可能となり、高機能な電卓が開発された。

　一方、ディスプレー技術においても、飛躍的な発展があった。当初、冷陰極放電管であるニキシ管が採用されていた。バローズ社が特許を所有していたニキシ管は、消費電力が大きいなどの問題があり、パーソナル電卓の開発においては致命的であった。その後、低消費電力の蛍光表示管が日本で開発され、また発光ダイオードなどの自己発光素子も使用されるようになった。しかし、小型で長時間使用可能なパーソナル電卓を実現するためには、低消費電力化が重要であり、半導体素子はCMOS（相補型）を使い、ディスプレーには受光タイプの表示素子である液晶が実用化された。また、単に数字を表示するだけでなく、文字などを表示するためにドットマトリックスタイプの液晶が79年に開発された。その後、低消費電力化はますます進み、現在は太陽電池駆動の電卓が主流になっている。

［佐々木正］

原理・構造

電卓の原理はほぼ大型コンピュータと同じであるが、機能の面で専用化されており、専用ワンチップLSIの中に演算部であるCPUと、演算順序をあらかじめプログラムされたROMと、データメモリーのRAM、およびキー入力とディスプレーなどの出力を接続するインターフェースから構成される。

　電卓の場合の小数点処理方式としては、おもに浮動小数点方式が使われている。この方式は、小数点以下の桁(けた)数をその計算機の許す範囲内でできるだけ多く求める方式である。

　過去、電卓において培われた技術は、時計付き電卓をはじめ、音声合成技術を利用した音声電卓などの複合商品を生み出し、さらにはポケットコンピュータ、電子翻訳機（電訳機）といった商品を開拓してきた。今後も薄型カード電卓の超薄型高密度実装技術などを活用して、新しいタイプの電卓が開発されるものと思われる。

［佐々木正］

オールトランジスタ式卓上計算機

8桁1メモリー電卓の標準イメージ図
ROM：電卓の動作順序を記憶するRAM：計算データ、計算結果や内部状態を一時的または継続的に記憶する（X、Yレジスターなどを内蔵）ALU：Arithmetic and Logical Unit（算術／論理演算機構）、データの計算を行う（キャリーなどを内蔵）インストラクションレコーダー：符号化されたROMの内容を計算処理する信号に変換する発振回路：電卓を動作させるための基準タイミング信号を発生させるI/Oキー：キー、ディスプレーなどの外部デバイスと入出力データのやりとりを行う（表示レジスターなどを内蔵）©Shogakukan">

8桁1メモリー電卓の標準イメージ図

電卓の計算の仕組み（12＋34＝46の…

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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