HP-35 adalah contoh produk yang sangat menarik, miniatur dan revolusioner. Kalkulator saku dengan empat fungsi sudah dijual [sebelumnya "saku" atau "genggam" atau "portabel", mereka menyebut elektronik yang cukup kecil untuk pas di tangan Anda dan portabel - sebelum semua peralatan menjadi seperti / kira-kira. diterjemahkan.]. Hanya sedikit yang bisa membayangkan mesin yang mampu membuat perhitungan ilmiah dan muat di saku baju, tetapi banyak yang sudah mulai memimpikan hal seperti itu. HP-35 dikembangkan oleh Hewlett-Packard, yang berbasis di Palo Alto, California di 1501 Paige Mill Road, dan diluncurkan pada tahun 1972. Itu adalah kalkulator ilmiah berfitur lengkap pertama seukuran saku baju. Penemuan ini merevolusi profesi seorang insinyur, yang memungkinkannya untuk melakukan perhitungan ilmiah yang hampir instan dan sangat akurat di rumah, di kantor, atau di lapangan. HP-35 adalah puncak inovatif dari desain mekanik, teknologi canggih, pengembangan algoritma dan aplikasi - semua ini unik pada waktu itu.
Banyak dari kita menganggap diri kita sebagai penemu, tetapi sebenarnya kita perlu fokus pada "inovasi" - membuat hal-hal yang orang lain butuhkan, yang ingin mereka beli. Penelitian harus mendukung pengembangan produk akhir. Jika sesuatu yang baru muncul sebagai hasilnya, maka mungkin penemuan yang layak paten akan muncul. Banyak insinyur memulai pengembangan dari dalam, dengan besi, dengan mesin, dan kemudian melengkapinya dengan selubung. Namun, analisis produk yang paling sukses dalam beberapa dekade terakhir menunjukkan bahwa mereka mulai dikembangkan dari luar; Penampilan dan pengalaman pengguna adalah prioritas di atas perkembangan teknik rinci.
Selama pengembangan kalkulator desktop HP-9100, kakak dari HP-35, saya bertanggung jawab untuk mengembangkan algoritma yang sesuai dengan arsitektur yang diusulkan oleh penemu lepas Tom Osborne. Tom membawa ke HP empat fungsi, sirkuit titik-mengambang yang menjadi dasar arsitektur 9100. Metodologi algoritma yang diusulkan diambil dari kalkulator Athena, yang dikembangkan oleh Malcolm Macmillan, juga bertanggung jawab atas kalkulator titik tetap dan
fungsi transendental . Saya harus membaca banyak literatur untuk memahami teknik berbagai jenis perhitungan, banyak di antaranya berusia lebih dari 1000 tahun. Meskipun Wang Laboratories menggunakan metode penghitungan yang serupa, dalam penelitian saya, saya menemukan contoh-contoh sejarah, yang tertua di antaranya berasal dari tahun 1624 - yang membatalkan paten Wang Laboratories.
Studi ini membantu untuk menguasai fungsi transendental (fungsi eksponensial, fungsi logaritma dan trigonometri) dengan menggunakan algoritma yang memenuhi kebutuhan pengguna dan masuk ke dalam batasan besi. Pendekatan ini sangat berharga selama pengembangan HP-35, hingga penggunaan konstanta 12 digit untuk menghasilkan fungsi, untuk mengurangi penyimpangan ke kesatuan di tempat desimal ke-11.
Kami memikirkan dengan seksama tentang pilihan algoritme untuk HP-35. Serangkaian kekuatan, dekomposisi polinomial,
fraksi lanjutan ,
polinomial Chebyshev - semua ini dipertimbangkan untuk digunakan dalam perhitungan fungsi transendental. Dan semua ini terlalu lambat karena jumlah perkalian dan divisi yang diperlukan untuk menjaga akurasi hingga peringkat kesepuluh pada interval yang diusulkan dua ratus sepuluh derajat. Algoritma umum yang paling sesuai dengan persyaratan kecepatan dan efisiensi pemrograman untuk HP-35 adalah metode pseudo-division dan pseudo-multiplikasi berulang, pertama kali dijelaskan pada 1624 oleh
Henry Briggs di Arithmetica Logarithmica, dan kemudian oleh Volder dan Meggit. Algoritma dengan tipe yang sama sebelumnya digunakan dalam kalkulator desktop HP.
Selain itu, sebagai hasil penelitian untuk pengembangan kalkulator desktop HP-9100, diusulkan untuk menggunakan
notasi Polandia terbalik sebagai dasar untuk pengembangan HP-35. Ini memengaruhi semua aspek pengembangan - mulai dari jumlah kunci hingga arsitektur logika internal. Notasi balik Polandia mengharuskan operator dimasukkan setelah operan, akibatnya tanda kurung menjadi tidak perlu. Ini memungkinkan Anda untuk memasukkan data dengan penekanan tombol yang lebih sedikit, serta menyederhanakan perangkat keras.
Proyek kalkulator dimulai secara harfiah sebagai upaya untuk membuat kalkulator ilmiah yang sesuai dengan saku kemeja
"Bill" William Hewlett . Setelah mengembangkan kalkulator ilmu desktop HP-9100 pada pertengahan 1960-an, Bill menjadi terobsesi dengan gagasan bahwa HP harus mengembangkan kalkulator dengan kemampuan yang sama yang pas di saku kemejanya. Setiap beberapa bulan sekali, dia muncul di laboratorium gedung 1U dan bertanya bagaimana proyek favoritnya. Dia sering menoleh ke saya secara pribadi, karena saya terlibat dalam penelitian arsitektur yang cocok untuk algoritma ilmiah yang saya gunakan di HP-9100.
Meskipun kepadatan semikonduktor meningkat setiap tahun,
transistor bipolar tidak cocok untuk proyek kami - mereka terlalu besar dan dikonsumsi terlalu banyak. Struktur MOS (metal-oxide-semiconductor; English metal-oxide-semiconductor, atau MOS) menjanjikan kepadatan tinggi dan konsumsi rendah, tetapi masih dalam tahap awal pengembangan. Tapi ini tidak menghentikan Hewlett dari mempercayakan tim pengembangan HP untuk membuat sketsa beberapa ide, tata letak kunci, dll. Yang bisa masuk ke dalam saku baju. Laboratorium elektronik solid state juga bekerja pada display LED berdaya rendah berdasarkan sirkuit dengan transistor bipolar. Dari berbagai produsen di AS dan Jepang, saya telah mengumpulkan banyak koleksi arsitektur semikonduktor yang melakukan perhitungan sederhana dengan empat fungsi. Kebanyakan dari mereka adalah bipolar, tetapi beberapa produsen telah mencoba mengembangkan sirkuit MOS dengan beberapa ratus transistor pada sebuah chip. Semuanya berubah secara dramatis pada akhir 1970-an ketika Fairchild Semiconductor menunjukkan kepada HP Whitney, manajer departemen HP, dan kepada saya arsitektur
pMOS , yang tampak sangat cocok sebagai kandidat untuk bekerja dengan algoritma ilmiah. Adder biner berkode desimal (BCD) dan dukungan beberapa kata 20-bit dalam register geser dengan sirkulasi informasi sangat efektif dalam hal ukuran chip dan konsumsi daya. Fairchild tidak memiliki paten untuk arsitektur ini, karena mereka diduga mengambilnya dari Sweda, produsen register kas elektronik. Mereka akan menawarkan chipset ini sebagai platform untuk kalkulator dengan empat fungsi dan titik tetap.
Selama sekitar dua minggu saya mempelajari arsitektur yang dimodifikasi berdasarkan apa yang saya lihat dengan Fairchild, dan memutuskan bahwa saya hanya perlu register 13-bit (56 bit) dan kata-kata 11-bit; mereka kemudian direduksi menjadi 10 bit menggunakan cabang bersyarat imajiner. Pengurangan 10% di sirkuit cukup signifikan. Tiga belas digit seharusnya sudah cukup untuk akurasi 10 digit, dengan satu bit untuk overflow atau carry dan dua bit perlindungan. Kata tersebut dapat ditampilkan sebagai mantissa dengan dua digit eksponen, atau sebagai hasil panjang variabel dengan titik tetap. Produk itu seharusnya memiliki chip aritmatika dan chip register, sirkuit kontrol dan timer, dan beberapa chip ROM. Seberapa seringkah seseorang memiliki kesempatan untuk mengembangkan serangkaian instruksi mikro?
Fairchild memutuskan bahwa mereka tidak akan membuat skema pemesanan khusus untuk HP, jadi kami pergi ke Bill Hewlett bersama dengan direktur pelaksana Tom Whitney dan direktur laboratorium, berharap bahwa dia akan senang dengan kombinasi teknologi dan arsitektur kami yang dapat masuk ke dalam sakunya. Kami mengatakan kepadanya bahwa kami perlu memesan pengembangan beberapa chip pMOS baru. Dan biaya akhir produk pasti akan lebih dari $ 100, yang kemudian dijual kalkulator dengan empat fungsi. Hewlett tidak yakin bahwa dia akan mendapatkan respons yang baik dari pengembangan bernilai satu juta dolar, jadi kami menggunakan anggaran departemen penelitian dan pengembangan yang ada, dan Hewlett menghubungi pusat pengembangan analitis SRI untuk mempercayakan mereka dengan riset pasar independen. SRI bekerja selama berbulan-bulan, mempelajari berbagai kelompok fokus, dll., Dan memberikan jawaban: apa yang ada dalam pikiran HP “tidak mungkin untuk dievaluasi.”
Tujuan utama saat membuat HP-35 adalah:
- Kalkulator ukuran saku baju.
- Kemampuan untuk menghitung fungsi transendental (trigonometri, logaritmik, eksponensial) dan bahkan akar kuadrat (sederhana).
- Kinerja operasi ini dalam kisaran dua ratus derajat, yang memungkinkan kami untuk mewakili angka dari 10 -99 hingga 9,999999999 x 10 99 .
- Layar harus terdiri dari 15 indikator numerik LED tujuh segmen dengan posisi yang sesuai untuk titik desimal, yang harus terlihat di bawah sinar matahari.
- Kalkulator harus memiliki lima register untuk menyimpan konstanta dan hasil, empat di antaranya merupakan tumpukan operasional - tidak semua komputer memiliki kesempatan seperti itu pada waktu itu.
- Empat jam menggunakan baterai isi ulang.
- Harga terjangkau untuk insinyur dan ilmuwan.
Seperti apa seharusnya HP-35? Itu harus seukuran saku - dan karena itu ringan dan mudah dibawa. Tombol apa yang dia butuhkan, bagaimana mereka semua cocok dengan batas ukuran seperti itu? Apakah pengguna akan menerima tombol awalan dan akhiran? Bagaimana cara menempatkan tombol sehingga nyaman digunakan? Apakah mungkin untuk menghindari penekanan tombol yang berdekatan secara tidak sengaja? Baterai seharusnya bekerja selama beberapa jam tanpa mengisi ulang. Layar itu seharusnya bisa dibaca selebar lengan dan di bawah sinar matahari yang cerah.
Pengembangan industri HP-35 adalah hal yang baru tidak hanya untuk Hewlett Packard, tetapi untuk seluruh industri elektronik secara keseluruhan. Biasanya, komponen mekanik dan listrik dari suatu produk ditentukan sebelum penampilannya dikembangkan; HP-35 bergerak sebaliknya.
Karena kalkulator seharusnya muat di saku baju, ukuran adalah kendala desain yang dominan. Segera beberapa parameter ditetapkan. Kalkulator akan membutuhkan tiga baterai untuk mencapai runtime yang dinyatakan, dengan konverter DC / DC yang sangat efisien pada tegangan semikonduktor yang diperkirakan dan dengan kebutuhan daya yang sesuai. Berdasarkan pengembangan kalkulator desktop sebelumnya, HP-35 memutuskan untuk membuat 35 kunci (jelas, bukankah itu muncul dengan nama kalkulator setelah pengembangan?), Serta layar LED lima belas digit dengan notasi eksponensial, titik desimal dan tanda untuk mantissa dan eksponen .
Desain industri dimulai dengan studi tentang keyboard, perumahan, konsep umum bentuk. Dengan bantuan sketsa dan model tiga dimensi, beberapa faktor bentuk dasar dipelajari, yang memungkinkan penilaian yang baik terhadap bentuk dan ukuran yang dipertimbangkan. Dari sudut pandang psikologi teknik, keyboard adalah momen paling kritis. Masalahnya adalah bagaimana menempatkan 35 tombol pada area berukuran 6,5 cm x 11,5 cm, sambil mempertahankan kemampuan untuk bekerja dengan kunci tanpa menekan lebih dari satu pada satu waktu. Menjadi jelas bahwa standar industri 19 mm antara pusat-pusat kunci harus ditinggalkan.
Kompromi yang berhasil adalah penggunaan jarak 17 mm antara pusat-pusat tombol digital, dan 13 mm untuk sisanya. Ini menjadi mungkin setelah mengurangi ukuran tombol, yang meningkatkan jarak di antara mereka. Kunci dibagi menjadi beberapa kelompok sesuai dengan fungsinya. Grup dibagi berdasarkan ukuran, kontras, warna, dan lokasi. Tombol angka, seperti yang paling umum digunakan, dibuat lebih besar dan memiliki kontras terbesar. Penunjukan mereka diterapkan langsung pada diri mereka sendiri. Grup tombol berikutnya berdasarkan frekuensi penggunaan disorot dengan warna biru. Tombol enter dan kunci aritmatika disorot dalam grup ini oleh fakta bahwa peruntukannya diterapkan pada kunci itu sendiri. Kunci yang paling jarang digunakan memiliki kontras paling sedikit, dan penunjukannya dicetak pada panel di atas tombol.
Persyaratan untuk keyboard HP-35 sangat kompleks. Itu harus dapat diandalkan, murah, dengan tombol rendah, bagus saat disentuh. Keputusan itu didasarkan pada kenyataan bahwa strip logam melengkung tetap di ujungnya dapat memiliki dua negara stabil. Ketika kunci ditekan, mereka memberikan umpan balik taktil, mirip dengan kriket mainan anak-anak [tampaknya, beberapa mainan di antara anak-anak di AS pada waktu itu / kira-kira. diterjemahkan.]. Di HP, kontak pegas khusus telah dikembangkan dengan ketinggian 3 mm. Perasaan taktil dari kunci memberikan pemahaman yang jelas tentang saat di mana kontak terjadi.
Perumahan HP-35 dikembangkan dengan mempertimbangkan psikologi teknik dan pentingnya penampilan. Tepi kalkulator dari bentuk khusus membuatnya nyaman untuk memegangnya di satu tangan. Mereka juga memungkinkannya untuk dengan mudah memasukkan sakunya. Keyboard dan layar dimiringkan untuk membuatnya lebih mudah dilihat dengan penggunaan desktop. Bagian atas tubuh lebih ringan daripada bagian bawah - karena itu, produk ini tampak lebih tipis daripada yang sebenarnya. Tampaknya mengambang ketika Anda melihatnya dalam penggunaan desktop normal. Penggunaan tekstur pelengkap sangat memengaruhi tampilan elegan keseluruhannya. Tekstur casing memberikan permukaan non-slip, yang penting ketika dipegang. Tim desain industri, yang dipimpin oleh Ed Lilienwal, melakukan pekerjaan yang luar biasa, tidak tahu apa-apa tentang pengisian produk.
Pada saat itu, hanya ada informasi umum tentang isian elektronik kalkulator. Pengembangan dan pengemasan semua komponen listrik dan mekanik yang diperlukan menjadi produk kecil telah menjadi tugas raksasa bagi pengembang elektronik dan bagian mekanik dan perancang industri. HP-35 tidak akan terlahir tanpa hubungan kerja yang luar biasa antara laboratorium pengembangan, desain industri, manufaktur, dan tim peralatan. Semua orang yang bekerja pada proyek memiliki tujuan yang sama untuk mempertahankan ukuran dan bentuk asli mereka, akibatnya banyak inovasi rekayasa ditemukan. Banyak masalah yang dihadapi selama pengembangan dapat dengan mudah diselesaikan dengan cara biasa, tetapi tujuan utama tidak akan tercapai dan produk akan menjadi kurang menarik.
Jadwal pengembangan -35
Pada tahap perencanaan awal HP-35, jelas bahwa itu akan membutuhkan teknologi tampilan baru. LED yang ada kemudian menghabiskan terlalu banyak energi dan biaya terlalu banyak. HP telah mengembangkan tampilan lima digit yang menghemat energi dan biaya berkat lensa bola plastik built-in yang berlawanan dengan setiap digit. Kinerja LED ditingkatkan dengan menggunakan
siklus tugas kecil, bukan arus searah. Dalam HP-35, energi disimpan dalam induktor dan disuplai ke LED. Teknologi seperti itu memungkinkan untuk menggunakan multiplexing secara aktif; angka-angka itu dipindai satu per satu, satu segmen demi satu. Uji reliabilitas ekstensif menunjukkan sedikit perubahan intensitas setelah beberapa tahun arus riak dengan siklus kerja 0,1%. Keterbacaan tampilan bahkan di bawah sinar matahari yang cerah sangat penting sehingga segmen individu sedikit berubah, menambahkan serif kecil dari tepi kiri band atas dan bawah. Setiap segmen juga diubah sehingga perimeter sebanding dengan rasio area untuk mencapai intensitas visual yang seragam.
Layar HP-35 dirancang serupa dengan tampilan sepuluh digit kalkulator desktop HP. Itu terdiri dari 15 digit tujuh segmen dan titik desimal. Hasil dalam kisaran dari 10
10 hingga 10
-2 selalu ditampilkan sebagai angka titik-mengambang, yang ditempatkan dengan tepat pada tampilan, dan bidang daya tetap kosong. Di luar celah ini, HP-35 menunjukkan hasilnya dalam notasi eksponensial dengan titik desimal di sebelah kanan angka signifikan pertama dan daya yang sesuai 10, yang terletak di tepi kanan layar. Untuk meningkatkan keterbacaan untuk titik desimal, segmennya sendiri disorot.
Ada lima MOS / LSI (semikonduktor oksida logam / integrasi skala besar) sirkuit MOS / LSI di HP-35: ROM, sirkuit aritmatika, sirkuit register (A&R), sirkuit kontrol dan timer (C&T). Sirkuit logika dikembangkan oleh Franc Road dan Chan Tang dari HP Laboratories, dan sirkuit elektronik dikembangkan dan diproduksi oleh dua produsen pihak ketiga. Tiga sirkuit bipolar yang dibuat khusus juga dikembangkan di HP Laboratories dan diproduksi oleh divisi Santa Clara di perusahaan - driver clock dua fase, generator tegangan clock dan anoda untuk LED, dan driver katoda untuk LED. HP-35 dipasang pada dua papan sirkuit tercetak. Yang atas berisi layar, pembentuk, dan keyboard. Yang lebih rendah, yang lebih kecil, berisi semua logika pada MOS, pembentuk jam dan sumber daya.
Arsitektur sistem HP-35
Memilih baterai dan mengembangkan sumber daya bukanlah tugas yang sepele; Untuk meningkatkan efisiensi konverter DC / DC, tumpukan tiga baterai digunakan. Efisiensi dari konverter transistor tunggal di atas 80%, yang memastikan tugas bekerja pada daya baterai selama empat jam. Seperti dalam aspek desain lainnya, orang-orang terbaik berpartisipasi dalam pengembangan ini; Chu Yen, Ph.D., yang bekerja di Laboratorium HP, mencapai efisiensi yang sangat baik, meskipun perlu memasok berbagai tegangan (+7,5 V, +6 V dan -12 V, yang diperlukan untuk pengoperasian sirkuit MOS dan kalkulator kalkulator bipolar). Konsep serupa digunakan untuk adaptor / pengisi daya AC.
Data dalam kalkulator disusun berdasarkan arsitektur yang konsisten. Organisasi semacam itu meminimalkan jumlah kontak dari setiap sirkuit dan antara sirkuit, yang menghemat ruang dan biaya, meningkatkan keandalan. Setiap kata terdiri dari 14 digit desimal biner, atau 56 bit. Sepuluh dari 14 digit ditugaskan untuk mantissa, satu untuk tanda mantissa atau untuk meluap selama perhitungan, dua untuk eksponen, dan satu ke tanda eksponen. Tiga yang terakhir juga melakukan fungsi tambahan dari kategori perlindungan.
Tiga bus utama menghubungkan sirkuit MOS. Satu per satu ada sinyal sinkronisasi kata-demi-kata (SYNC) yang dibuat oleh penghitung yang memiliki 56 status pada chip kontrol dan timer. Di bus lain, instruksi (Apakah) secara berurutan ditransfer dari ROM ke chip kontrol dan timer atau ke chip aritmatika dan register. Sinyal bus ketiga, pemilihan kata (WS), berfungsi sebagai sinyal pemilih yang dihasilkan oleh chip C&T atau ROM. Ini memberikan modul aritmatika bagian dari kata, yang memungkinkan untuk melakukan operasi hanya pada satu bagian dari angka, misalnya, pada mantissa atau eksponen. Diagram C&T melakukan fungsi dasar non-aritmatika atau tambahan dalam kalkulator. Diantaranya adalah polling keyboard, melacak status sistem, sinkronisasi, mengubah alamat instruksi.
Kunci disusun dalam lima kolom dan delapan baris. Chip C&T terus-menerus memilihnya. Ketika kontak muncul di antara baris dan kolom, kode yang sesuai ditransfer ke ROM. Kode ini adalah alamat awal dari program yang terletak di ROM yang melayani kunci ini. Penekanan tombol dan tombol kunci yang salah diimplementasikan melalui penundaan yang dapat diprogram.
Semua sistem digital menggunakan bit status, atau bendera, untuk melacak peristiwa yang telah terjadi. HP-35 memiliki 12 bit status yang terletak pada chip C&T. Mereka dapat diinstal, diatur ulang, dan diinterogasi menggunakan instruksi mikro. Alamat ROM diperbarui pada chip C&T dan secara berurutan dikirim ke ROM. Selama pelaksanaan instruksi percabangan, sinyal yang sesuai diperiksa - transfer aritmatika atau bit status - untuk menentukan apakah langkah selanjutnya adalah memilih alamat yang meningkat atau alamat cabang.
Salah satu fitur utama dari pekerjaan berurutan adalah kemampuan untuk bekerja pada satu digit atau pada beberapa digit angka sementara mereka sedikit demi sedikit melewati modul aritmatika. Desain unik ini meminimalkan arsitektur, yang memungkinkan pembuatan HP-35 saat itu. Pada saat yang sama, itu ternyata menggabungkan prosedur penambahan elementer dan membentuk rutinitas yang sangat kuat yang dapat sepenuhnya dieksekusi dalam waktu kurang dari satu detik.
Sebagai analogi, orang bisa membayangkan pacuan kuda. Misalkan, hanya satu "kuda", yaitu, sedikit, berjalan melewati tribun dalam satuan waktu. Kemudian, setelah melewati setiap empat kuda, atau bit, ada perhitungan yang terkait dengan angka ini. Sinyal pemilihan kata sesuai dengan jumlah digit, atau kelompok kuda, dalam urutan, atau periode waktu di mana siklus penuh kerja kata berlalu.
Fungsi matematika yang diprogram disimpan dalam tiga chip ROM, masing-masing berisi 256 instruksi masing-masing 10 bit. Pada waktu tertentu, hanya satu dari chip ini yang digunakan, dan chip yang tersisa dinonaktifkan.
Sirkuit untuk aritmatika dan register menjalankan instruksi secara berurutan dalam bit. Sebagian besar instruksi aritmatika dipicu oleh sinyal pemilihan kata. Data yang akan dikirim dikirim ke pengkondisi sinyal LED, dan jalur pembawa mentransfer informasi kembali ke chip C&T. Output desimal biner adalah dua arah, dan mampu mentransmisikan angka ke dan dari chip A&R. Sirkuit A&R dibagi menjadi lima area: penyimpanan instruksi dan skema dekripsi, pengatur waktu, tujuh register 56-bit, penambah / sub-karakter, dan dekoder tampilan. Tiga register adalah pekerja. Salah satunya dan tiga dari empat register yang tersisa membentuk tumpukan empat register. Register ketujuh adalah independen, digunakan untuk menyimpan konstanta. Ada banyak hubungan antara register yang memungkinkan Anda untuk menjalankan instruksi seperti pertukaran, transfer, rotasi tumpukan, dll.
Keuntungan dari struktur yang sedikit konsisten adalah bahwa satu gateway per jalur cukup untuk komunikasi internal. Transfer data ke / dari tumpukan atau ke / dari register konstan selalu dilakukan dengan kata-kata lengkap. Semua instruksi aritmatika lainnya dikendalikan oleh sinyal pemilihan kata. Oleh karena itu, dimungkinkan, misalnya, untuk bertukar bidang register derajat dua, atau menambahkan dua digit angka desimal yang sesuai. Pengiklan / pengurang menghitung jumlah atau perbedaan antara dua angka desimal. Ini memiliki dua input untuk data, tempat untuk menyimpan transfer positif atau negatif, dan untuk jumlah dan output transfer.
Dalam tiga langkah pertama, penambahan itu murni biner. Pada langkah keempat, jumlah biner diperiksa, dan jika jawabannya melebihi 1001 (sembilan), maka jumlahnya dikoreksi menjadi desimal dengan menambahkan 0110 (enam). Kemudian hasilnya ditambahkan ke empat bit terakhir dari register penerima, dan transfer disimpan. Koreksi serupa dilakukan untuk pengurangan. Informasi tentang transfer selalu ditransmisikan, tetapi direkam oleh chip kontrol dan timer hanya selama transmisi bit terakhir dalam sinyal pemilihan kata.
Ketika mengembangkan sirkuit terintegrasi yang kompleks seperti C&T, A&R dan chip ROM, dua pertanyaan harus dijawab sejak awal: bagaimana memverifikasi desain, dan bagaimana memverifikasi sirkuit terintegrasi yang dihasilkan. Ada dua jawaban untuk pertanyaan pertama. Salah satunya adalah membuat papan tempat memotong roti dan membandingkan operasinya dengan operasi yang diinginkan, yang kedua adalah melakukan simulasi rangkaian komputer.
Ketika mengembangkan skema MOS untuk HP-35, pendekatan simulasi komputer dipilih. Diputuskan bahwa papan tempat memotong roti asli tidak akan menjadi model yang akurat dari sirkuit final, dan dengan bantuan simulasi komputer akan mungkin untuk menghemat 2-3 bulan pengembangan, karena orang akan dapat bekerja secara paralel dan tidak dalam seri, seperti halnya dengan tata letak.
Program untuk simulasi sewenang-wenang dikembangkan oleh Jim Dewley dari HP. Itu digunakan untuk menguji setiap gateway, setiap sirkuit, setiap chip, dan, akhirnya, semua chip bersama. Untuk menghasilkan setiap gateway, persamaan aljabar ditulis sebagai fungsi dari inputnya. Akibatnya, untuk setiap langkah, perlu untuk menghitung satu set besar persamaan aljabar. Para insinyur memiliki akses ke hasil cetakan sehingga memungkinkan untuk mengamati operasi gateway atau kesimpulan yang tertunda, seperti yang dilakukan dengan osiloskop. Dalam hal ini, simulasi komputer jauh lebih baik daripada tata letak nyata.
Karena banyaknya persamaan yang harus diselesaikan setiap langkah, program verifikasi tujuan umum terlalu lambat, dan tidak dapat mengatasi verifikasi algoritma yang dikembangkan untuk HP-35. Untuk ini, simulasi level yang lebih tinggi digunakan, dan di dalamnya hanya diperlukan untuk mengatur fungsi input / output dari masing-masing subsistem. Itu cukup cepat untuk menguji semua algoritma, bahkan untuk fungsi transendental. Jika terjadi kesalahan, Anda selalu dapat menghentikan program dan menjalani langkah-langkah sampai masalah ditemukan. Masalahnya dapat diatasi dengan hanya mengubah beberapa kartu punch - keuntungan yang tidak ada di papan tempat memotong roti.
Menggunakan simulasi telah sangat berhasil. Ini menghemat banyak waktu tidak hanya pada pengembangan logika, tetapi juga pada penciptaan urutan uji yang digunakan untuk menguji sirkuit terpadu yang dihasilkan. Setelah simulasi bekerja tanpa kegagalan, urutan tindakan ditetapkan untuk setiap input, dan sedemikian rupa sehingga melibatkan hampir semua elemen sirkuit. Dengan menjalankan program dan menuliskan semua input dan output, Anda bisa mendapatkan urutan pengujian lengkap, siap untuk tes akhir dari sirkuit terintegrasi.
Pada saat ini, dibuat estimasi waktu pelaksanaan program, dan menjadi jelas bahwa dengan menggunakan struktur yang konsisten dalam bit, dimungkinkan untuk membuat rangkaian sirkuit yang dapat melakukan semua perhitungan dalam waktu yang diperlukan, tidak melebihi satu detik. Selain itu, alamat perintah dan kata perintah juga bisa berurutan dalam bit.
Kompleksitas algoritma telah menyebabkan perlunya pemrograman multi-level. Ini berarti bahwa kalkulator harus memiliki kemampuan untuk mengeksekusi subprogram, serta tanda khusus yang menunjukkan status dan pemisahan berbagai program. Dalam HP-35, polling dan percabangan bit bendera atau selama transfer aritmatika dilakukan dengan instruksi terpisah, dan tidak dimasukkan sebagai bagian dari setiap instruksi. Ini memungkinkan Anda untuk sangat mengurangi panjang kata instruksi, kehilangan sedikit kecepatan.
Untuk menghasilkan fungsi transendental, misalnya, arctanh (x) - arctangent hiperbolik - diperlukan untuk menulis beberapa level subprogram. Namun, panggilan subprogram dilakukan melalui pemasangan bendera, oleh karena itu, diagram alir dan sistem kontrol sangat penting. Chris Claire kemudian menggambarkan sistem ini sebagai Algorithmic State Machine (ASM). Bahkan fungsi sinus atau kosinus sederhana menggunakan rutin perhitungan tangen, dan kemudian menghitung sinus melalui prosedur trigonometri. Manipulasi yang rumit seperti itu diperlukan untuk meminimalkan jumlah program unik dan langkah-langkahnya, dan agar tetap berada dalam tiga chip ROM 750 kata.Serangkaian instruksi aritmatika dikembangkan khusus untuk kalkulator desimal dengan fungsi transendental. Operasi utama dilakukan oleh adder / subtracter dengan kode terbalik , yang memiliki saluran transmisi data ke tiga register yang digunakan untuk penyimpanan.Menentukan akurasi HP-35 dalam kompleksitas sebanding dengan algoritme-nya. Kalkulator ini memiliki pembulatan internal untuk peringkat ke-11. Saat menambahkan, mengurangi, mengalikan, membagi dan mengambil root, akurasinya sama dengan setengah total dalam kategori ke-10. Saat menghitung fungsi transendental, banyak dari perhitungan elementer ini dilakukan dengan akumulasi kesalahan pembulatan. Ketika menghitung sinus, pembagian, perkalian dan pengurangan dilakukan terlebih dahulu, dan kemudian dua pembagian lagi, perkalian, penambahan dan ekstraksi akar kuadrat. Kesalahan pembulatan diakumulasikan dalam perhitungan ini, yang menambahkan kesalahan umum pada algoritma utama.Akurasi dan resolusi terkadang saling bertentangan. Misalnya, mengurangi 0,9999999999 dari 1.0 hanya memberikan satu digit signifikan. Ini menjadi sangat penting, misalnya, ketika menghitung kosinus sudut mendekati 90 °. Cosinus 89,9 ° dapat dihitung lebih akurat dengan menemukan sinus 0,1 °. Demikian pula, sinus 10 10 menghabiskan semua sepuluh digit signifikan untuk menggambarkan sudut, karena semua seluruh lingkaran dibuang.Pengembangan HP-35 adalah "mimpi". Itu adalah momen ideal yang kebetulan - begitu teknologi manufaktur silikon kepadatan tinggi muncul, saya memiliki semua algoritma untuk HP-9100, dan pelanggan memiliki permintaan untuk komputasi portabel. Perwujudan fisik dari proyek ini lahir di papan gambar selama berbulan-bulan. Ketika saya melihat arsitektur "pacuan kuda" dikembangkan pada pMOS, saya segera menyadari bahwa itu akan cocok untuk kita. Fairchild Semiconductor secara aktif mengiklankannya untuk kalkulator fungsi tetap empat fungsi. Dan meskipun itu tidak cukup ideal untuk algoritma yang saya butuhkan, saya bisa membuatnya bekerja. Ketika Fairchild memutuskan untuk tidak memperbaiki skema dan tidak mengatur produksi untuk HP, saya mengatakan kepada Tom Whitney bahwa kami dapat melakukan semuanya sendiri dengan mendesain ulang AMI dan Mostek. Tom meyakinkan Paul Stoft dan terus melacak proyek sampai akhir.Saya sangat senang dapat mengembangkan set instruksi saya sendiri, komputer nyata dengan set instruksi yang dikurangi (RISC), karena pada tahun 1970 tidak mungkin untuk menempatkan cukup silikon pada chip. Setiap instruksi harus mengaktifkan semacam logika kombinatorial, hanya apa yang dibutuhkan untuk pekerjaan itu. Sebuah kejahatan yang diperlukan adalah instruksi yang dijalankan dengan menekan tombol, karena mereka hanya digunakan sekali untuk setiap fungsi. Pada awalnya, ada dua instruksi percabangan, satu transisi bersyarat yang dieksekusi setelah operasi yang bisa mengeluarkan carry-over atau menyebabkan perubahan bendera, yang lainnya lompatan tanpa syarat. Karena mereka menambah lebar kata dalam ROM, saya memutuskan untuk hanya menggunakan percabangan bersyarat, yang dijaminbahwa secara default saya tidak akan pernah menggunakannya setelah operasi penetapan kondisi. Ini mengurangi ukuran ROM sebesar 10%.Diketahui bahwa ketika kami datang ke Hewlett dan mengatakan kepadanya bahwa kami bisa melakukan ini, dia memutuskan untuk bermain aman dan memesan riset pemasaran dari SRI. Dia menggunakan uang laboratorium untuk membayar pengembangan $ 1 juta.Dalam proses pembuatan prototipe, kami menyelenggarakan beberapa kontes untuk "memilih nama anak", tetapi Hewlett menyebut kalkulator "HP-35" dengan jumlah kunci. Pada akhir 1971, kami mengumpulkan beberapa kalkulator prototipe dan menyerahkannya kepada ilmuwan terkenal. Salah satu yang pertama adalah Dekan Fakultas Teknik Stanford, Fred Terman, orang yang bertanggung jawab atas kolaborasi Bill Hewlett dan Dave Packard. Dia kagum, dan masih mencari tali pusat, yang seharusnya menghubungkan kalkulator ke komputer besar yang melakukan semua perhitungan ini. Dan apa yang akan Anda pikirkan - dialah yang menemukan bug pertama. Dia memasuki sudut 90 derajat dan menekan tombol TAN. Modul mulai berkedip ketika algoritma mencoba membaginya dengan nol. Saya harus memperkenalkan prosedur khusus yang menunjukkan 10 99 di layarmenunjukkan ketidakterbatasan. Dan pemenang Nobel Charles Townes sangat terkesan sehingga dia menyebut kalkulator "keajaiban kedelapan dunia."HP-35 diperkenalkan tanpa banyak basa-basi dan dijual dengan harga $ 395 melalui saluran penjualan reguler. Tetapi mereka mulai berbicara tentang dia, dan pesanan dengan cepat melebihi tawaran itu. Mereka mengatakan bahwa beberapa pembeli siap untuk membuang $ 100, hanya untuk mempercepat pelaksanaan pesanan mereka. Saluran penjualan lainnya dibuka - produk HP, yang biasanya dijual oleh perwakilan teknis, mulai didistribusikan melalui department store. Sangat aneh melihat HP-35 berbaris di meja Macy's. Gelombang pertama 100.000 adalah berlangsung selama enam bulan; beberapa bulan kemudian, rencana itu berlipat ganda. Tetapi bahkan setelah dimulainya produksi, Bill Hewlett tidak yakin bahwa proyek tersebut akan berhasil. Suatu ketika saat makan malam, saya menyebutkan bahwa kami menerima permintaan dengan harga 100.000 dari General Electric. Dia berkata: "Ini mungkin kesalahan, mengapa mereka sangat membutuhkannya?" Saya menjawab: "Mungkinmereka membeli satu potong untuk masing-masing insinyur mereka. " Bill menjawab: "Mereka hanya perlu membeli beberapa potong, dan membiarkan insinyur mereka saling meminjam kalkulator."Perhatian yang cermat terhadap detail dalam setiap aspek HP-35, mulai dari usia baterai, bentuk tampilan tujuh segmen hingga lokasi tombol, terbayar. Dimungkinkan untuk memprediksi bahwa HP-35 akan berhasil, karena semua insinyur menginginkannya. Perusahaan Dietzgen, yang menghasilkan aturan geser, ditutup sekitar setahun setelah munculnya kalkulator ilmiah saku. Sekolah-sekolah di seluruh dunia mulai mengajukan pertanyaan tentang apakah mungkin membawa HP-35 ke dalam pelajaran? Dia mengajukan banyak guru dilema - akan memungkinkan siswa yang dapat menghabiskan pada kalkulator $ 395, bawa? Tapi bagaimana dengan tes? Beberapa sekolah melarang penggunaan kalkulator selama tes, sementara yang lain memberikannya. Segera, dalam banyak kursus, kalkulator menjadi wajib, karena guru sekarang dapat menetapkan "tugas nyata" - tugas yang jawabannya tidak bilangan bulat.Dan dunia telah berubah selamanya.