اولین ماشین‌حساب دستی تجاری (شارپ Sharp EL-8)

ماشین‌حساب Sharp EL-8 نقطه عطفی در گذار از ماشین‌حساب‌های رومیزی بزرگ و سنگین به ابزارهای قابل حمل بود و راه را برای ماشین‌حساب‌های جیبی مدرن هموار کرد. ماشین‌حساب Sharp EL-8 یک دستگاه الکترونیکی دستی است که عملیات اصلی ریاضی شامل جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را انجام می‌داد. این ماشین‌حساب با ابعاد تقریبی ۱۶۴ میلی‌متر طول، ۱۰۲ میلی‌متر عرض و ۷۰ میلی‌متر ضخامت، و وزن حدود ۰٫۷۲ کیلوگرم (با باتری‌ها)، به اندازه‌ای کوچک بود که بتوان آن را در دست نگه داشت، هرچند هنوز به راحتی در جیب جا نمی‌گرفت و بیشتر به عنوان یک دستگاه قابل حمل دستی (hand-held) طبقه‌بندی می‌شود تا جیبی واقعی (pocket-sized). نمایشگر آن از نوع لوله‌های فلورسنت خلأ (Vacuum Fluorescent Display یا VFD) با ۸ رقم بود که شامل هشت لوله جداگانه برای ارقام و یک لوله اضافی برای علامت منفی و نشانگر سرریز (overflow) می‌شد. این نمایشگر اعداد را به سبکی دست‌نویس‌مانند نشان می‌داد که در زمان خود بسیار نوآورانه و جذاب بود.

EL-8 از باتری‌های قابل شارژ نیکل-کادمیوم (NiCd) داخلی استفاده می‌کرد که امکان کارکرد بدون اتصال به برق را فراهم می‌کرد. قیمت فروش آن در ایالات متحده حدود ۳۴۵ دلار بود که معادل ارزش قابل توجهی در اوایل دهه ۱۹۷۰ میلادی به شمار می‌رفت (تقریباً معادل چند هزار دلار امروز). این دستگاه اغلب به عنوان “اولین ماشین‌حساب دستی تجاری جهان” در تبلیغات زمان خود معرفی می‌شد و موفقیت تجاری چشمگیری در نمایشگاه‌های صنعتی به دست آورد.

مشخصات جامع ماشین‌حساب شارپ Sharp EL-8

معرفی شرکت Sharp

شرکت Sharp Corporation یکی از قدیمی‌ترین و پیشروترین شرکت‌های الکترونیکی ژاپن است. این شرکت در سال ۱۹۱۲ توسط توکوجی هایاکاوا (Tokuji Hayakawa) با نام اولیه Hayakawa Metal Laboratories در شهر اوساکا تأسیس شد. هایاکاوا ابتدا در زمینه تولید قطعات فلزی و اختراع محصولاتی مانند کمربند فلزی قابل تنظیم فعالیت داشت، اما پس از جنگ جهانی دوم، شرکت به سمت الکترونیک حرکت کرد.

در سال ۱۹۷۰، شرکت Hayakawa Electric نام خود را به طور رسمی به Sharp Corporation تغییر داد. نام “Sharp” از اولین محصول موفق شرکت یعنی مداد مکانیکی همیشه تیز (Ever-Sharp Pencil) در سال ۱۹۱۵ گرفته شده است. Sharp در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ به عنوان یکی از پیشگامان ماشین‌حساب‌های الکترونیکی شناخته شد. این شرکت اولین ماشین‌حساب تمام ترانزیستوری دیودی جهان را در سال ۱۹۶۴ با مدل Compet CS-10A معرفی کرد و سپس با استفاده از مدارهای مجتمع (IC) و LSI پیشرفت‌های چشمگیری داشت. همکاری نزدیک Sharp با شرکت آمریکایی Rockwell برای تأمین مدارهای LSI نقش کلیدی در موفقیت محصولات اولیه آن داشت. Sharp نه تنها در ماشین‌حساب‌ها، بلکه در زمینه نمایشگرها، تلویزیون و سایر لوازم الکترونیکی مصرفی نیز نوآوری‌های زیادی داشت و تا امروز یکی از برندهای معتبر جهانی باقی مانده است.

وضعیت بازار ماشین‌حساب پیش از EL-8

در دهه ۱۹۶۰ میلادی، ماشین‌حساب‌های الکترونیکی عمدتاً دستگاه‌های رومیزی بزرگ و گران‌قیمت بودند. این ماشین‌حساب‌ها اغلب از لوله‌های Nixie یا نمایشگرهای CRT استفاده می‌کردند و وزن‌شان به ده‌ها کیلوگرم می‌رسید. عملیات محاسباتی با استفاده از ترانزیستورهای گسسته یا مدارهای مجتمع اولیه انجام می‌شد و قیمت آن‌ها گاهی به هزاران دلار می‌رسید، بنابراین بیشتر در دفاتر، بانک‌ها و مؤسسات علمی استفاده می‌شدند.

تا اواخر دهه ۱۹۶۰، شرکت‌هایی مانند Friden، IME و Sharp مدل‌های پیشرفته‌تری مانند Sharp Compet CS-10A (۱۹۶۴) و Canon Canola عرضه کردند که از ترانزیستور و IC استفاده می‌کردند. در سال ۱۹۶۹، Sharp با مدل QT-8D اولین ماشین‌حساب با مدارهای LSI (Large-Scale Integration) را معرفی کرد که اندازه را به طور قابل توجهی کاهش داد و مصرف انرژی را پایین آورد. این مدل‌ها هنوز رومیزی بودند، اما پایه‌ای برای انتقال به دستگاه‌های قابل حمل فراهم کردند.

بازار تا پیش از ۱۹۷۰ عمدتاً توسط ماشین‌حساب‌های سنگین و وابسته به برق شهری اشغال شده بود. تقاضا برای دستگاه‌های قابل حمل وجود داشت، اما فناوری هنوز اجازه تولید انبوه ارزان و کوچک را نمی‌داد. رقبایی مانند Canon و Sanyo نیز در حال توسعه مدل‌های کوچک‌تر بودند، اما هیچ‌کدام به اندازه Sharp در کاهش اندازه و استفاده از باتری موفق نبودند.

هدف از تولید اولین ماشین‌حساب دستی تجاری

هدف اصلی Sharp از تولید EL-8، ایجاد یک ماشین‌حساب الکترونیکی قابل حمل واقعی بود که مهندسان، حسابداران و کاربران حرفه‌ای بتوانند آن را به راحتی حمل کنند و بدون نیاز به میز و برق شهری از آن استفاده نمایند. پیش از این، ماشین‌حساب‌های الکترونیکی مانند QT-8D و QT-8B قابل حمل بودند اما هنوز بزرگ و وابسته به منبع تغذیه خارجی یا باتری‌های حجیم بودند.

با پیشرفت مدارهای LSI که Sharp از Rockwell تهیه می‌کرد، امکان کوچک‌سازی چشمگیر فراهم شد. هدف، کاهش اندازه به حدی بود که دستگاه در دست جا شود، مصرف انرژی را به حداقل برساند و باتری‌های قابل شارژ داخلی اضافه کند. این نوآوری بخشی از استراتژی Sharp برای رهبری بازار ماشین‌حساب‌های الکترونیکی بود. مدیران Sharp، به ویژه مهندسانی مانند تاداشی ساساکی و آتسوشی آسادا، معتقد بودند که آینده محاسبات در دستگاه‌های شخصی و قابل حمل است. EL-8 نه تنها یک محصول، بلکه گامی استراتژیک برای ورود به عصر ماشین‌حساب‌های جیبی بود و Sharp می‌خواست اولین شرکتی باشد که این گذار را رهبری کند.

سال معرفی و عرضه رسمی Sharp EL-8 اولین ماشین‌حساب دستی تجاری

ماشین‌حساب Sharp EL-8 در اواخر سال ۱۹۷۰ (نوامبر یا دسامبر) معرفی شد و عرضه رسمی آن در اوایل سال ۱۹۷۱ آغاز گردید. برخی منابع سال ۱۹۷۰ را به عنوان تاریخ معرفی ذکر می‌کنند، در حالی که تبلیغات گسترده در ایالات متحده و اروپا از اوایل ۱۹۷۱ شروع شد. این دستگاه در ژاپن با قیمت حدود ۸۴۸۰۰ ین عرضه شد و در بازار آمریکا با قیمت ۳۴۵ دلار به فروش رسید.

EL-8 تقریباً همزمان با مدل‌های اولیه دیگر مانند Canon Pocketronic و Sanyo ICC-0081 وارد بازار شد، اما Sharp آن را به عنوان اولین ماشین‌حساب دستی تجاری باتری‌دار واقعی تبلیغ می‌کرد. موفقیت آن در نمایشگاه‌های صنعتی باعث شد که نسخه‌های مشابهی تحت برندهای دیگر مانند Facit 1111 و Addo-X 9364 نیز عرضه شود.

فناوری مدارهای الکترونیکی به‌کاررفته

فناوری اصلی ماشین‌حساب Sharp EL-8 بر پایه چهار مدار مجتمع LSI ساخته‌شده توسط Rockwell International بود: NRD2256، AC2261، DC2266B و AU2271B (به علاوه CG1121 برای ساعت). این مدارها همان مدارهای استفاده‌شده در مدل‌های رومیزی QT-8D و QT-8B بودند، اما در EL-8 برای کاهش اندازه و مصرف انرژی بازطراحی شدند.

منطق مدارها از نوع چهارفاز (four-phase logic) بود که در آن مصرف انرژی DC ثابت بسیار کم است (تنها جریان کوچکی برای شارژ ظرفیت‌های گیت وجود دارد). ولتاژ کاری مدارهای منطقی -۲۵ ولت DC بود که توسط یک اینورتر DC-to-DC با فرکانس ۱۲٫۵ کیلوهرتز تأمین می‌شد. ژنراتور ساعت بهبودیافته بود و مصرف آن را به یک‌چهارم کاهش داد.

برای نمایشگر VFD، از حالت استاتیک (static drive) استفاده شد به جای زمان‌تقسیم (time-division) که در مدل‌های قبلی رایج بود. این تغییر باعث کاهش مصرف انرژی نمایشگر از ۱۴۸۰ میلی‌وات به ۴۶۰ میلی‌وات شد و نیاز به منبع ولتاژ بالا (۵۵ ولت) را حذف کرد. درایورهای نمایشگر از MOSFETهای مجتمع در ۹ بسته استفاده می‌کردند و هر بخش نمایشگر به طور مداوم روشن بود.

نمایشگر از لوله‌های Itron فلورسنت خلأ تشکیل شده بود که سبک اعداد دست‌نویس‌مانند داشتند. کیبورد از سوئیچ‌های reed استفاده می‌کرد که دوام بالایی داشت. کل سیستم با شش باتری NiCd کار می‌کرد و مصرف کلی انرژی به طور چشمگیری کاهش یافته بود.

ماشین‌حساب Sharp EL-8 یکی از برجسته‌ترین نوآوری‌های تاریخ فناوری محاسباتی است که به عنوان اولین ماشین‌حساب دستی تجاری قابل حمل با باتری شناخته می‌شود. این دستگاه که در اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی معرفی شد، تحولی اساسی در نحوه دسترسی به ابزارهای محاسباتی ایجاد کرد و از ماشین‌حساب‌های رومیزی سنگین به سمت ابزارهای قابل حمل حرکت کرد.

نوع نمایشگر استفاده‌شده در EL-8

نمایشگر ماشین‌حساب Sharp EL-8 از نوع لوله‌های فلورسنت خلأ (Vacuum Fluorescent Display یا VFD) بود که در آن زمان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های نمایش بود. این نمایشگر شامل هشت لوله جداگانه Itron مدل DG10L برای ارقام اصلی و یک لوله اضافی برای نشان دادن علامت منفی و نشانگر سرریز (overflow) می‌شد. هر لوله VFD قطری حدود ۱۰ میلی‌متر و ارتفاع ۲۵ میلی‌متر داشت و ارقام با ارتفاع ۸ میلی‌متر نمایش داده می‌شدند.

ویژگی بارز این نمایشگر، سبک خاص نمایش ارقام بود که شبیه به دست‌خط انسانی طراحی شده بود. ارقام با هشت بخش (eight-segment) تشکیل می‌شدند و صفر به صورت نیمه‌ارتفاع (half-height zero) نمایش داده می‌شد که ظاهری منحصربه‌فرد و جذاب ایجاد می‌کرد. رنگ نمایشگر سبز روشن بود که در شرایط نور کم خوانایی بسیار خوبی داشت. برخلاف مدل‌های قبلی Sharp مانند QT-8D که از حالت زمان‌تقسیم (time-division multiplexing) برای نمایش استفاده می‌کردند، EL-8 از حالت استاتیک (static drive) بهره می‌برد. در این روش، هر بخش از هر لوله به طور مداوم روشن می‌ماند و نیازی به سوئیچینگ سریع نبود. این تغییر باعث کاهش مصرف انرژی نمایشگر از حدود ۱۴۸۰ میلی‌وات به تنها ۴۶۰ میلی‌وات شد و همچنین نیاز به منبع ولتاژ بالا (۵۵ ولت) را حذف کرد، زیرا ولتاژ کاری به ۲۵ ولت کاهش یافت که همان ولتاژ مدارهای منطقی بود.

درایورهای نمایشگر از MOSFETهای مجتمع در ۹ بسته IC (شامل Hitachi HD3120 و HD3121) تشکیل شده بودند که امکان کنترل دقیق هر بخش را فراهم می‌کردند. این فناوری نه تنها مصرف انرژی را به شدت کاهش داد، بلکه دوام و پایداری نمایش را افزایش داد. نمایشگر EL-8 اغلب به عنوان یکی از زیباترین و نوآورانه‌ترین نمایشگرهای اولیه ماشین‌حساب‌های الکترونیکی توصیف می‌شود، هرچند سبک خاص ارقام آن برای برخی کاربران غیرعادی به نظر می‌رسید.

منبع تغذیه و مصرف انرژی

منبع تغذیه Sharp EL-8 ترکیبی از باتری داخلی قابل شارژ و آداپتور خارجی AC بود. باتری داخلی مدل EL-84 شامل شش سلول نیکل-کادمیوم (NiCd) سایز AA بود که به صورت سری متصل شده و ولتاژ اسمی ۷٫۲ ولت تولید می‌کردند. ظرفیت باتری‌های اصلی حدود ۴۵۰ میلی‌آمپرساعت بود که امکان حدود سه ساعت کارکرد مداوم را فراهم می‌کرد. این مدت زمان در مقایسه با مدل‌های قبلی که باتری‌های بزرگ‌تر و سنگین‌تری داشتند، پیشرفت چشمگیری محسوب می‌شد.

مصرف انرژی کلی دستگاه حدود ۱ وات بود که شامل مصرف بسیار پایین مدارهای منطقی (حدود ۱۰۰ میلی‌وات) و نمایشگر (۴۶۰ میلی‌وات) می‌شد. مدارهای منطقی از نوع چهارفاز (four-phase logic) بودند که در آن جریان DC ثابت بسیار کم است و تنها جریان کوچکی برای شارژ ظرفیت‌های گیت وجود دارد. این طراحی باعث شد مصرف انرژی منطقی از ۳۷۵ میلی‌وات در مدل‌های قبلی به ۱۰۰ میلی‌وات کاهش یابد. ژنراتور ساعت نیز بهبود یافت و مصرف آن به یک‌چهارم رسید.

برای شارژ باتری، از آداپتور خارجی مدل EL-81 استفاده می‌شد که ولتاژ خروجی ۸٫۷ یا ۹٫۶ ولت DC ارائه می‌داد و ورودی آن ۱۲۰ ولت AC بود. شارژ کامل باتری حدود ۱۵ ساعت طول می‌کشید (در حالت استفاده) یا ۳ ساعت (در حالت خاموش). دستگاه دارای سوئیچ جانبی برای انتخاب حالت AC (آداپتور)، OFF و DC (باتری) بود. یک نشانگر قرمز برای هشدار اتصال نادرست یا مشکلات باتری وجود داشت، اما هشدار کم‌بودن شارژ باتری به صورت اختصاصی نداشت و با کم شدن شارژ، نمایشگر کم‌نور می‌شد.

ابعاد، وزن دستگاه و قیمت Sharp EL-8

ابعاد ماشین‌حساب Sharp EL-8 حدود ۱۶۴ میلی‌متر طول، ۱۰۲ میلی‌متر عرض و ۷۰ میلی‌متر ضخامت بود. این اندازه آن را به اندازه‌ای کوچک کرد که بتوان در دست نگه داشت، اما هنوز برای جای گرفتن در جیب معمولی خیلی بزرگ بود و بیشتر به عنوان دستگاه دستی (hand-held) طبقه‌بندی می‌شد تا جیبی واقعی.

وزن دستگاه با باتری‌های داخلی حدود ۰٫۷۲ کیلوگرم (۷۲۰ گرم یا تقریباً ۱٫۵۹ پوند) بود. این وزن نسبت به ماشین‌حساب‌های رومیزی قبلی که گاهی ده‌ها کیلوگرم بودند، انقلابی به شمار می‌رفت. کیس دستگاه از پلاستیک دوتکه ساخته شده بود و ساختار داخلی شامل شاسی فلزی محکم برای پشتیبانی از کیبورد و مدارها بود.

قیمت فروش در ایالات متحده حدود ۳۴۵ دلار بود که در اوایل دهه ۱۹۷۰ مبلغ بسیار بالایی محسوب می‌شد (معادل تقریبی چند هزار دلار امروز با احتساب تورم). در ژاپن قیمت حدود ۸۴۸۰۰ ین بود. این قیمت بالا عمدتاً به دلیل استفاده از مدارهای LSI گران‌قیمت Rockwell و فناوری نوین نمایشگر و باتری بود، اما با توجه به نوآوری‌های آن، برای کاربران حرفه‌ای مانند مهندسان و حسابداران قابل توجیه بود.

قابلیت‌های محاسباتی EL-8 و محدودیت‌های فنی اولین ماشین‌حساب دستی تجاری

Sharp EL-8 یک ماشین‌حساب چهارعمل اصلی (جمع، تفریق، ضرب و تقسیم) با دقت ۸ رقم بود. قابلیت نقطه اعشاری شناور (floating decimal point) داشت و تمام عملیات با دقت ۸ رقم انجام می‌شد. کیبورد از سوئیچ‌های reed مغناطیسی استفاده می‌کرد که دوام بالایی داشت و از ورود گرد و غبار جلوگیری می‌کرد.

محدودیت‌های فنی شامل عدم وجود حافظه مستقل (در نسخه پایه؛ نسخه EL-8M حافظه داشت)، نبود قابلیت‌های پیشرفته مانند درصد، ریشه دوم، پرانتز یا عملیات زنجیره‌ای پیچیده بود. برای مثال، در ضرب‌های متوالی باید پس از هر مرحله کلید مساوی زده می‌شد و نتایج میانی حفظ نمی‌شدند. در تقسیم، نتایج چپ‌چین نمایش داده می‌شدند و ممکن بود در اعداد تکراری مانند ۱÷۳ نتیجه تقریبی ۰٫۳۳۳۳۳۳۳۳ بدون گرد کردن دقیق باشد.

دقت داخلی ۸ رقم بود، اما در عملیات طولانی ممکن بود خطاهای جزئی انباشته شوند. هیچ قابلیت علمی یا برنامه‌ریزی وجود نداشت و دستگاه صرفاً برای محاسبات روزمره طراحی شده بود. محدودیت باتری (۳ ساعت) نیز کاربران را ملزم به مدیریت شارژ می‌کرد.

واکنش بازار و کاربران

معرفی ماشین‌حساب Sharp EL-8 در اواخر ۱۹۷۰ و عرضه گسترده در ۱۹۷۱ با استقبال قابل توجهی روبرو شد. این دستگاه در نمایشگاه‌های صنعتی به عنوان “کوچک‌ترین ماشین‌حساب الکترونیکی جهان” تبلیغ شد و موفقیت تجاری چشمگیری کسب کرد. تبلیغات در ایالات متحده از اوایل ۱۹۷۱ آغاز شد و دستگاه به سرعت به عنوان نمادی از پیشرفت فناوری شناخته شد.

کاربران حرفه‌ای، به ویژه مهندسان، حسابداران و مدیران، از قابلیت حمل و کارکرد باتری‌دار استقبال کردند. مجله Electronics در فوریه ۱۹۷۱ مقاله‌ای با عنوان “چگونه ماشین‌حساب جیبی را نصف کنیم” منتشر کرد که به کاهش اندازه و مصرف انرژی اشاره داشت. Popular Science نیز در ژوئن ۱۹۷۱ آن را ستود. با این حال، قیمت بالا (۳۴۵ دلار) آن را به محصولی لوکس تبدیل کرد و بیشتر برای کسب‌وکارها مناسب بود.

برخی کاربران از سبک خاص ارقام نمایشگر (handwritten-style) و صفر نیمه‌ارتفاع خوششان آمد، در حالی که دیگران آن را غیرعادی می‌دانستند. محدودیت باتری و عدم حافظه در نسخه پایه انتقادهایی به همراه داشت، اما کلیت دستگاه به عنوان گامی بزرگ به سمت ماشین‌حساب‌های جیبی تحسین شد. موفقیت EL-8 راه را برای مدل‌های بعدی مانند EL-8M (با حافظه) و رقبایی مانند Canon Pocketronic هموار کرد و بازار ماشین‌حساب‌های قابل حمل را دگرگون ساخت.