Kalkulaator: mis see on — definitsioon, tüübid ja toimimine

Kalkulaator on seade või tarkvara, mis võimaldab inimestel kiiresti ja täpselt teha matemaatilisi ning arvutuslikke operatsioone. Näiteks saab enamiku kalkulaatoritega liita, lahutada, korrutada ja jagada. Mõned mudelid arvutavad ka ruutjuuri, teised (edasijõudnumad) aitavad keerukamate ülesannete korral — näiteks arvutamisel ja funktsioonide graafikute joonistamisel. Kalkulaatoreid kohtab kõikjal: lauakalkulaatoritest ja nutitelefoni sisseehitatud rakendustest kuni spetsiaalsete teadus- ja graafikakalkulaatoriteni..

Mõned kalkulaatorid, näiteks traditsiooniline abakus, töötavad mehaaniliselt ega vaja toiteallikatit. Elektroonilised kalkulaatorid kasutavad enamasti patareisid või päikesepaneeli toidet; väiksemad lauamudelid ja taskukalkulaatorid on tavaliselt patarei- või päikesetoitelised. Elektroonilisi kalkulaatoreid võib jagada mitmeks tüüpi: lihtsad kalkulaatorid, mis sooritavad põhilisi aritmeetilisi tehteid ja vahel ruutjuure; teaduslikud kalkulaatorid, mis oskavad teha palju enamat, näiteks arvutada faktoriaale, trigonomeetrilisi funktsioone ja logaritme; ning graafikakalkulaatorid, mis joonistavad funktsioonide graafikuid ja on sageli programmeeritavad..

Arvutuste sümboolse märkimise viisid kalkulaatoritel erinevad. Näiteks infiksi märkimisviisis — tavapärases kirjas — sisestades "3", siis "+", siis "2" ja lõpuks "=" (või "ENTER") kuvatakse tulemusena "5". Seda nimetatakse infiksi märkimisviisiks. Paljud edasijõudnumad kalkulaatorid toetavad ka postfix-notatsiooni (ehk pöördpolaarset märkimist, RPN), kus sama tehte kirjutamiseks kasutatakse vormi "3 2 +" — operandid esitatakse enne operaatorit. Kolmandat vormi, mille näide on "+ 3 2" ja mida nimetatakse prefiksnootatsiooniks, kasutavad kalkulaatorid harvemini.

Tüübid ja omadused

• Lihtkalkulaatorid — sobivad igapäevaseks kasutuseks: ostlemiseks, lihtsamate arvutuste tegemiseks.
• Teaduslikud kalkulaatorid — toetavad trigonometrilisi, eksponentsiaalseid ja logaritmilisi funktsioone, statistikat ning mõnikord ka mälufunktsioone ja komplekssed arvutused.
• Graafikakalkulaatorid — suudavad joonistada funktsioonide graafikuid, lahendada diferentsiaalvõrrandeid ja mõnikord käivitada kasutaja kirjutatud programme.
• Programmeeritavad ja finantskalkulaatorid — võimaldavad automatiseerida korduvaid ülesandeid või arvutada finantsnäitajaid (nt amortisatsioon, intressid).

Kuidas kalkulaator töötab

Kalkulaatori sisemine töö põhineb sisendil (klahvivajutused või ekraanilt puudutus), arvutusmoodulil (mis võib olla mikroprotsessor või elektromehaaniline mehhanism) ning väljundil (LCD- või LED-ekraan, mõnel printer). Elektroonilised kalkulaatorid kasutavad arvutuste sooritamisel binaararvutust ja reegleid, näiteks tehete järjekorda (teisendades infiksi valemeid vastavalt prioriteedile või kasutades RPN-i, mis ei vaja sulgusid). Täpse tulemuse saavutamiseks kasutatakse sageli ujukomaarvude (floating point) aritmeetikat ning sisseehitatud konstante (nt π, e) ja funktsioonide algoritme (nt Taylor`i read trigonomeetriliste funktsioonide ligikaudseks arvutamiseks).

Kasutusvaldkonnad

• Igapäevane majapidamiskalkulatsioon (kulude arvutamine, summade kontroll).
• Õppimine ja haridus — alates põhikooli aritmeetikast kuni ülikooli tasemeni teadus- ja inseneriteemadel.
• Tehnilised ja inseneritööd — mõõtmised, simulatsioonid, analüüs.
• Finantssektor — intressiarvutused, investeeringute analüüs, amortisatsioon.
• Arvutite ja mobiilirakenduste kujul — veebipõhised kalkulaatorid, nutitelefoni rakendused ja sülearvutite kalkulaatori tööriistad muudavad kalkulaatori kättesaadavaks igal ajal.

Lühike ajalooline ülevaade

Kalkulaatorite ajalugu ulatub abakuse ja teiste mehaaniliste abivahenditeni antiikajast. 17.–19. sajandil arenesid välja rida mehaanilisi kalkulaatoreid (nt slide rule ja mitmed hammasratastega seadmed). 20. sajandi keskpaigas hakkasid levima elektroonilised kalkulaatorid ning 1970. aastatel muutusid taskukohaseks digitaalsed töölauakalkulaatorid. Alates 1980. ja 1990. aastatest on eriti populaarsed saanud programmiga graafikakalkulaatorid ning viimastel aastatel on paljud funktsioonid ümber tõlgitud nutitelefonide ja internetipõhiste rakenduste sisse.

Nõuanded kasutamiseks

• Tunne oma kalkulaatori funktsioone: kasuta õiget režiimi (nt DEG vs RAD trigonomeetria jaoks).
• Kontrolli sulgude ja tehete järjekorda keerukamate avaldiste puhul; RPN-i kasutamine võib mõnel juhul vähendada vigade riski.
• Pööra tähelepanu ekraani täpsusele ja ümardamisele — väga suured või väga väikesed arvud võivad olla väljatrükitud teaduslikus vormis (eksponendid).
• Säilita patareide või toiteallika varu ja vasta vajadusel tarkvarauuendustele graafikakalkulaatoritel.

Kokkuvõtlikult on kalkulaator praktiline tööriist, mis on tänapäeval kättesaadav mitmel kujul — alates lihtsast kummutatavast nupust kuni võimsa graafika- ja programmeerimisvõimekusega seadmeni. Sõltuvalt vajadusest tasub valida sobiv tüüp: igapäevaseks kasutuseks lihtne mudel, õpinguteks ja teaduslikeks ülesanneteks teaduslik või graafikakalkulaator.

Küsimused ja vastused

K: Mis on kalkulaator?

K: Milliseid arvutusi saab enamik kalkulaatoreid teha?

K: Kus leidub kalkulaatoreid?

K: Kuidas abakus töötab?

K: Kuidas töötab elektrooniline kalkulaator?

K: Milliseid arvutusi saavad lihtsad kalkulaatorid teha?

K: Milliseid arvutusi saavad teaduslikud kalkulaatorid teha?

Otsing