y=2ln(x-1)的反函数

最近,我对于第一台计算器的文献进行了深入研究。在探寻其发展脉络时,我发现了许多设备都声称自己是“第一台计算器”。从最早的机械装置如纳皮尔棒、计算尺,到诸如Curta计算器等早期设备,这些都可以被视为计算器的一种形态。但在这其中,我特别想提及HP9100A。
HP9100A是一款令人印象深刻的设备,它是第一台集成了屏幕和键盘的一体化设备,体积相当于现在的可编程科学计算器。值得注意的是,这款设备的诞生要早于许多现代计算器的设计,价格也相当不菲:在1968年以4900美元的价格出售,相当于现在的十倍价格。
这款机器的技术特性在当时是非常先进的:
它使用了十进制浮点数进行计算。
它的功能丰富,包括以度和弧度为单位的三角函数计算,甚至还包括双曲函数。
它采用了熟悉的HP“逆波兰”输入法的前身,具有三个堆栈层。
它的显示器是一个阴极射线管,可以显示三个工作寄存器,采用7段数字而非点矩阵显示。
程序可以存储在磁卡上。
尽管该设备没有使用集成电路(除了卡片阅读器中的放大器芯片),但所有的计算都是通过二极管晶体管逻辑(DTL)完成的。RAM通过环形磁芯存储器实现,而ROM则通过专门制造的16层印刷电路板实现,其中包含了位信息并辅以数千个二极管。
控制ROM的信息被编码在通过铁氧体磁芯编织的导线中,尽管只有1.8Kb的信息容量,但对于那个时代的计算机技术来说,这是一个重大的创新。
该计算器的算法部分引起了我的特别关注。在深入研究细节后,我发现了一个叫做CORDIC的算法,这是一个令人惊奇的发明。这个算法仅包含加法、减法和数字移位,以及一个小型的查找表。最初是为二进制数设计的CORDIC算法后来被惠普公司改编为十进制计算。这个算法几乎用于所有的运算,包括乘法和除法。这让我感到十分惊讶,开始好奇如何用如此少的硬件完成如此多的计算。
CORDIC算法的基础是非常基础的数学概念,通过单位圆上的点旋转来计算正弦和余弦。通过一种优化的乘法方法,我们可以实现简单的旋转计算。更进一步的推广,我们还可以计算tan、arctan、双曲函数、对数、指数以及根号等函数。所有这些功能只用到了加、减、移位操作和几个查找表。这种算法的巧妙之处在于它大大简化了计算过程,使得在硬件资源有限的情况下实现了复杂的数算成为可能。
HP9100A作为一台集成了众多高级功能的计算器,其背后的技术和算人叹为观止。它展示了人类如何通过智慧和创造力,在有限的资源下实现复杂的功能。CORDIC算法是一个很好的例子,它展示了如何通过简洁的方法解决复杂的问题,这种思想在今天的计算机设计中仍然有所体现。
