Calculatrice

Une calculatrice, ou calculette, est une machine conçue pour simplifier, et fiabiliser, des opérations de calculs. D'abord mécanique, la machine à calculer est devenue électronique dans les années 1960, avec l'introduction de la première machine à calculer électronique en 1961, suivi d'une miniaturisation accélérée des circuits intégrés, qui aboutira à l'invention du premier microprocesseur en 1971 et donc à une miniaturisation optimale (seulement limitée par la taille des touches et des boutons de commandes).

Les machines les plus simples, se limitent aux quatre Opérations arithmétiques usuelles, tandis que les calculatrices programmables les plus sophistiquées disposent d'une expressivité équivalente aux ordinateurs (voir Machine de Turing et Turing-complet).

Les calculatrices mécaniques

Article détaillé : Calculatrice mécanique.

en 1645, la première machine à calculer, introduite au grand public, la Pascaline, fit son apparition. Inventée par Blaise Pascal, elle lança le développement des machines à calculer.

en 1673 Leibniz présenta une machine où une partie mobile se décale à chaque fois d'un cran vers la gauche (comme pour une multiplication à la main) .

En 1820, Thomas de Colmar inventa la première machine à calculer industrielle, l'Arithmomètre, et la commercialisa en 1851.

vers 1901, les premières machines à dix touches firent leur apparition aux États-Unis .

Vers 1850,l'anglais Charles Babbage conçu la Difference engine, prévue pour calculer des fonctions polynomiales et tabuler les résultats ^[1]. Toutefois, cette machine n'a pu être construite à l'époque en raison de problèmes mécaniques et financiers. Cependant,entre 1990 et la fin des années 2000^[2] le Science Museum de Londres a construit deux exemplaires complètement fonctionnels de cette machine.

Entre 1820 et 1940, des milliers de brevets^[3] furent pris pour des machines mécaniques, actionnées manuellement, ou grâce à un moteur électrique.

En 1948, fut introduite la Curta (machine à calculer portative ayant l'ergonomie d'un moulin à poivre, et une manivelle de moulin à café) capable d'effectuer les quatre opérations de base^[4] et les racines carrées.

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  Facit NTK (1954)

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  Triumphator CRN1 (1958)

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  Walther WSR160 (1960)

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  Olivetti Divisumma 24 (1964)

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  Nisa K

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  Facit GMBH

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  Contex 10

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  Curta

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  Friden Modèle 132 calculatrice dans la collection du Musée des enfants d'Indianapolis.

Les calculatrices électroniques

Moins performants qu'un ordinateur, ces appareils, parfois appelés « calculettes » ont, maintenant, la particularité de tenir dans la poche. Ils sont apparus au public au début des années 1970 lorsque la miniaturisation des composants (avec en particulier les premiers circuits imprimés) et la baisse de leur coût ont permis de fabriquer des machines à calculer de petites tailles alimentées par des piles ordinaires ou des batteries rechargeables. En 1967, la société américaine Texas Instruments créa un premier prototype et en déposa le brevet. Le modèle fut repris en 1970 par la firme Canon Inc. qui commercialisa sous le nom de Pocketronic la première calculatrice, sans affichage mais avec une imprimante autonome.

Affichage

L'affichage des résultats de calculs des premières calculatrices se faisait au moyen de tube Nixie puis avec des diodes électroluminescentes à raison de sept segments de diode par position de chiffre.

Opérations

Les machines effectuaient les quatre opérations arithmétiques. La grande différence de ces machines électroniques avec les machines mécanique ou électromécaniques est l’exécution des opérations en silence et instantanément. Il fallait quelques minutes pour une multiplication et 10 à 20 minutes pour une division avec la très performante Olivetti Divi24 électromécanique !!! Peu de temps après, quelques unes surent effectuer des racines carrées. D'abord de bureau, avec ou sans mémoire(s) elles sont de taille importante; au moins 30X30 cm environ ( Casio, Friden, Sharp, Adler...) et équipées de tubes Nixie (12, 14 voire 16 tubes).

Miniaturisation

Elles se miniaturisent ensuite pour devenir portables avec les diodes a sept segments (généralement 8 diodes) ICC0081 & ICC82D de Sanyo puis très vite elles deviennent de poche (Sanyo, Canon, Adler...). A cette époque, une autre avancée importante fût l'apparition du bloc d'impression Seiko qui équipera très longtemps la plupart des calculatrices électroniques de bureau. Lorsqu'elles respectèrent les priorités entre opérations et que les fonctions trigonométriques apparurent, on parla de calculatrices scientifiques. De nos jours, les calculatrices graphiques disponibles au public sont parmi les plus performantes. Permettant d'afficher la représentation graphique d'une fonction, elles sont notamment produites par Texas Instruments, Casio, Hewlett-Packard et dans une moindre mesure par Sharp ou Brother.

Calculatrice scientifiques

Dès le milieu des années 1960, Hewlett-Packard optant pour la notation polonaise inverse^[5] produit les calculatrices de bureau, de la série HP 98XX, dont l'efficacité et la précision dépassent sensiblement celles des autres marques. Dès l'introduction de sa première calculatrice de poche en 1972, la HP-35 (qui doit son nom au nombre de touches), la firme Hewlett-Packard s'impose dans la communauté scientifique.

Prix

Le prix des calculatrices basiques est aujourd'hui très faible (moins d'une heure de travail), mais il n'en a pas toujours été ainsi. Pour l'anecdote, au début des années 1970, les premières calculatrices scientifiques de poche Hewlett-Packard coûtaient à peu près la moitié du salaire mensuel d'un enseignant. Il était donc hors de question de les mettre sans protection à disposition d'un public d'étudiants. C'est pourquoi HP vendait également un « socle » destiné à recevoir ces machines^[6]. Les calculatrices ne supplantèrent la règle à calcul qu'au milieu des années 1970.

Évolution

On distingue les calculatrices simples « quatre opérations », les calculatrices financières, les calculatrices scientifiques, graphiques ou non, et les calculatrices formelles.

Les évolutions postérieures furent les suivantes :

1. une ou plusieurs mémoires pour stocker les résultats intermédiaires
2. mémoire active (M+, M-)
3. mémoires statistiques (somme des x, somme des x², nombre de valeurs)
4. puis, parallèlement :
   • affichage par cristaux liquides (LCD), beaucoup moins gourmands en énergie que les diodes électroluminescentes (DEL)
   • alimentation par photovoltaïsme lorsque l'affichage par cristaux liquides fut au point
   • foisonnement de fonctions (mathématiques, statistiques, financières, hexadécimal, etc.) sur des calculatrices courantes (et non haut de gamme comme les calculatrices graphiques)
5. programmation (au début, quelques pas de programme, dans un langage de bas niveau)
6. écrans mode texte puis graphique, puis couleur

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  Calculatrice scientifique Sanyo CZ-8127, affichage par LED vert (1977).

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  Calculatrice scientifique programmable HP-15C à notation polonaise inverse (1982).

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  Calculatrice solaire ultraplate (épaisseur ~2 mm), (1990).

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  Calculatrice électronique « basique »^[7].

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  Calculatrice scientifique TI-83 Plus.

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  Calculatrice fantaisiste .

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  Calculatrice scientifique Famaprem CPC-400.

Une fonction calculatrice est également incluse dans les ordinateurs de bureau, portables ou non, dans tout les systèmes d'exploitations grand public, dans les assistants personnels et dans la quasi totalité des téléphones mobiles actuels.

Notes et références

1. ↑ {en} Difference machine sur le site Wikipedia UK
2. ↑ Science Museum de Londres, Babbage's Difference Engine No 2, 2000.
3. ↑ Les brevets manuscrits de 1820 à 1900, site web de l'ANCMECA
4. ↑ Addition, soustraction, multiplication et division.
5. ↑ Hewlett-Packard avait opté pour la très originale notation polonaise inverse, économique en nombre de saisies, mais trop abstraite pour le grand public.
6. ↑ En l'occurrence une monumentale gueuse de fonte de 10 kg dotée d'un alvéole dans laquelle la machine était maintenue par de robustes fixations.
7. ↑ Elle permet les quatre opérations, plus des calculs courants (pourcentage, racine carrée).

Annexes

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• « Calculatrice », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia)

Articles connexes

• Instrument de calcul
• Règle à calcul
• Liste des calculatrices
• Calculatrice graphique
• Gcalctool
• Calculatrice Google