HP-41C

La serie HP-41C consta de calculadoras RPN portátiles programables, con memoria continua y ampliable, fabricadas por Hewlett-Packard entre 1979 y 1990. El modelo original, HP-41C , fue el primero en ofrecer visualización alfanumérica . Posteriormente, aparecieron los modelos HP-41CV y HP-41CX , que ofrecían mayor memoria y funcionalidad.

La pantalla LCD alfanumérica de la HP-41C revolucionó la forma en que se podía usar una calculadora de bolsillo, proporcionando facilidad de uso (para su época) y capacidad de expansión (las funciones no asignadas al teclado podían escribirse alfabéticamente). Al usar una pantalla alfanumérica, la calculadora podía informar al usuario de lo que estaba sucediendo: podía mostrar mensajes de error, como mostrar ("ERROR DE DATOS") al intentar dividir por cero en lugar de simplemente mostrar un cero parpadeante; también podría solicitar específicamente al usuario que introduzca argumentos ("INTRODUCIR RADIO") en lugar de simplemente mostrar un signo de interrogación.

Las calculadoras anteriores necesitaban una tecla, o combinación de teclas, para cada función disponible. La HP-67 tenía tres teclas de mayúsculas (teclas doradas "f", azules "g" y negras "h" como prefijo); las calculadoras de la competencia, Texas Instruments, tenían dos ( 2ndy INV) y cerca de 50 teclas (la TI-59 tenía 45). Hewlett-Packard estaba limitada por su formato de instrucción de un solo byte. El formato de almacenamiento más flexible para programas en la TI-59 permitía combinar más teclas en una sola instrucción. La instrucción más larga requería once pulsaciones de teclas, reutilizando las teclas de mayúsculas cuatro veces. La TI-59 también utilizaba la Optecla seguida de dos dígitos para acceder a otras 40 funciones diferentes, pero el usuario tenía que recordar los códigos. Claramente, se necesitaba un método más conveniente y flexible para ejecutar las instrucciones de la calculadora. La HP-41C tenía un teclado relativamente pequeño y solo una tecla de mayúsculas, pero proporcionaba cientos de funciones. Cada función que no estuviera asignada a una tecla podía invocarse a través de la XEQtecla (pronunciada E XEQ TE — "ejecutar") y deletrearse por completo, por ejemplo, FACT para la función factorial . XEQ

La calculadora tenía un modo de usuario especial donde el usuario podía asignar cualquier función a cualquier tecla si las asignaciones predeterminadas proporcionadas por HP no se ajustaban a una aplicación específica. Para este modo, la HP-41C venía con plantillas de teclado en blanco; es decir, cubiertas de plástico con agujeros para las teclas, para que el usuario pudiera anotar teclas personalizadas. Hewlett-Packard incluso vendió una versión de la calculadora en la que casi ninguna tecla tenía impresos los nombres de las funciones, destinada a usuarios que usarían la HP-41C solo para cálculos personalizados (por lo que no necesitaban la distribución de teclas estándar); esta versión de la calculadora era conocida coloquialmente, dentro del equipo de calculadoras de HP en Corvallis, como "Blanknut" (porque el nombre en clave de desarrollo del procesador de la HP-41C era conocido como "coconut"). ^{[ 2 ]}

La visualización alfanumérica también facilitó enormemente la edición de programas, ya que las funciones se mostraban completas. Las calculadoras numéricas mostraban los pasos de programación como una lista de números, cada uno generalmente asociado a una tecla del teclado, a menudo mediante coordenadas de fila y columna. La codificación de las funciones a los códigos numéricos correspondientes, y viceversa, quedaba a cargo del usuario, quien debía consultar las combinaciones de función - código en una guía de referencia. El programador experimentado aprendía rápidamente la mayoría de los códigos, pero tener que aprenderlos intimidaba a los principiantes. Además, el usuario tenía que diferenciar mentalmente los códigos de función de las constantes numéricas en el listado del programa.

La HP-41C mostraba cada carácter en un bloque de 14 segmentos que podían encenderse o apagarse; una pantalla de catorce segmentos (similar a las mucho más comunes pantallas de siete segmentos , que solo pueden mostrar dígitos). La HP-41C utilizaba una pantalla de cristal líquido en lugar de las omnipresentes pantallas LED de la época, para reducir el consumo de energía.

Si bien esto permitía la visualización de letras mayúsculas, dígitos y algunos caracteres de puntuación (el conjunto de caracteres FOCAL ), algunos diseños debían girarse arbitrariamente (por ejemplo, para distinguir la S del 5) y las letras minúsculas eran ilegibles (HP solo ofrecía la visualización de las letras minúsculas de la a a la e). El competidor de HP, Sharp , al presentar el PC-1211 , utilizó una matriz de puntos de 5×7 puntos y mostraba los caracteres en principio como los vemos hoy en día en las pantallas de ordenador (y, de hecho, en muchas pantallas LCD de diversos sistemas integrados ); HP lo utilizó posteriormente con el ordenador de mano HP-71B .

Muchos usuarios habían utilizado los cuatro puertos para ampliar la memoria, sin dejar espacio para otros módulos. HP diseñó el Módulo de Memoria Cuádruple con cuatro veces la capacidad de memoria, proporcionando así la máxima memoria disponible y dejando tres puertos libres. El HP-41CV (donde V es el número romano 5) incluía este módulo de memoria en la placa base, ofreciendo cinco veces la memoria del HP-41C y cuatro ranuras disponibles.

La arquitectura interna impedía añadir más memoria, por lo que HP diseñó un módulo de memoria extendida que funcionaba como almacenamiento secundario. No se podía acceder directamente a los datos, pero sí transferirlos desde y hacia la memoria principal. Para la calculadora (y el usuario), los datos almacenados en la memoria extendida se veían como archivos en un disco duro moderno para un ordenador (el usuario).

El último modelo HP-41, el HP-41CX , incluía memoria ampliada, un módulo de tiempo integrado y funciones adicionales. Se lanzó en 1983 y se dejó de fabricar en 1990.

El HP-41C es programable mediante pulsaciones de teclas, lo que significa que puede memorizar y ejecutar secuencias de teclas para resolver problemas específicos del usuario. Estos programas, además de realizar cualquier operación disponible en el teclado, también pueden utilizar instrucciones de ramificación y bucles condicionales e incondicionales, lo que permite a los programas realizar operaciones repetitivas y tomar decisiones.

El HP-41C también admite direccionamiento indirecto ( goto calculado ), con el cual es posible implementar una máquina de Turing universal y, por lo tanto, el modelo de programación del HP-41C puede considerarse Turing completo . La combinación de direccionamiento indirecto y gotos fácilmente dio lugar a código espagueti .

Program steps are numbered starting from 1, but this numbering has no intrinsic meaning and changes as new instructions are added or removed in the middle of a program. A special LBL instruction is used to create a label that is then referenced by the user to invoke the program, or by the program itself as target of a GTO (unconditional goto) or XEQ (execute) instruction.

Paso Código de operación Comentario

01 LBL'Fac La etiqueta global ALPHA permite invocar el programa mediante 'XEQ Fac'. 02 STO 00 Almacenar X=parámetro de entrada en el registro 00 03 1 Introduzca 1 en X, "levantando" o "empujando" la pila : Y = parámetro de entrada (ya no se utiliza) X=1 04 LBL 00 Etiqueta local para ir a 05 RCL 00 Recuperar el registro 00 en X, elevando la pila: Z=parámetro de entrada (ya no se usa) Y=1 o factorial intermedio o final X = parámetro de entrada (N) menos el efecto del comando DSE (-0, -1, ..., -(N-1)) 06 * Multiplica X e Y, "eliminando" o "extrayendo" de la pila: Y = parámetro de entrada (ya no se usa) X = factorial intermedio o final 07 DSE 00 Decrementar el registro 00 y omitir el siguiente comando cuando el valor del registro E sea igual a 0. 08 GTO 00 Ir a la etiqueta local 00 09 FIN Fin del programa - X=factorial final

FOCAL

Aunque el lenguaje de programación utilizado en la serie 41 es una versión de los lenguajes de programación de pulsaciones de teclas utilizados en todas las calculadoras programables HP anteriores, la gama de tecnologías y las características de usabilidad y extensibilidad relacionadas con la programación disponibles en los modelos de la serie 41 (en particular, superposiciones de teclado, un teclado totalmente reasignable, capacidades de E/S para almacenar y compartir programas y soporte alfanumérico), llevaron a algunos usuarios a proponer un nuevo nombre para el lenguaje, lo que resultó en un concurso que ganó "FOCAL" por "Forty One Calculator Language". ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Como el nombre FOCAL ya estaba en uso por Digital Equipment Corporation , el nombre nunca fue adoptado formalmente por HP.

Se formó una gran comunidad de usuarios en torno a la HP-41C. Entusiastas de todo el mundo encontraron nuevas formas de programar, crearon su propio software (como un juego de descifrado de códigos ^{[ 6 ]} y una versión de Hunt the Wumpus ^{[ 7 ]} ) y módulos de expansión, y aumentaron la velocidad del reloj (véase overclocking ). La mayoría de estas actividades fueron coordinadas por el club PPC y su presidente, Richard J. Nelson. El club PPC publicó la revista PPC Journal y produjo la ROM PPC, una colección de programas de bajo nivel altamente optimizados para la HP-41C.

Uno de los descubrimientos de la comunidad fue que, debido a que algunas instrucciones de FOCAL se almacenaban en memoria como más de un byte , era posible explotar un error en el editor de programas para asignar funciones extrañas a las teclas. La función más importante se conocía como el " salto de bytes" o "capturador de bytes" , una forma de ejecutar parcialmente las instrucciones de programación y editarlas de maneras que de otro modo no estarían permitidas. El uso de las instrucciones resultantes se denominó programación sintética .

Mediante instrucciones sintéticas, un usuario podía acceder a la memoria y a indicadores de estado especiales reservados para el sistema operativo, y realizar acciones muy extrañas, como bloquear completamente la máquina. Era posible crear sonidos o mostrar caracteres, así como crear animaciones no compatibles oficialmente con el sistema operativo. También se accedía a los indicadores del sistema como atajos de bajo nivel para técnicas de programación booleana. Hewlett-Packard no ofrecía soporte oficial para la programación sintética, pero tampoco hizo nada para impedirla, e incluso llegó a proporcionar documentación interna a los grupos de usuarios.

En su edición de diciembre de 1980, la revista BYTE describió la HP-41C como "la máquina más versátil de la historia". El autor elogió la documentación de HP como "una de las mejores de la industria" e informó que la calculadora era " mucho más fácil de programar y depurar" que la TI-59. Afirmando "Encontré la HP-41C mucho más placentera de programar y usar que sus predecesoras" debido a su pantalla alfanumérica, el autor concluyó que "quizás no del todo" una computadora de bolsillo. ^{[ 6 ]} En la siguiente edición, otro autor escribió que "La HP-41C  ... está entre las calculadoras programables que se encuentran más cerca del límite de la computadora. Se acerca lo suficiente como para que la jerga de las computadoras sea útil para describirla", y elogió la simplicidad y confiabilidad del lector de tarjetas y la compatibilidad con el software HP-67 y HP-97. La reseña criticó las imprecisiones en los cálculos debido a la falta de dígitos de guarda ; «Resulta absurdo que la calculadora más sofisticada del mundo no pueda ofrecer resultados con una precisión superior a siete u ocho decimales». ^{[ 8 ]} Hewlett-Packard respondió que la supuesta imprecisión era inherente a la aritmética en cualquier ordenador con precisión finita. ^{[ 9 ]}

Un HP-41C que voló en nueve de las primeras misiones del Transbordador Espacial se exhibe en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC. Los HP-41C con algunas configuraciones de hardware especiales (la adición de tiras de velcro , módulo de tiempo de preproducción y un zumbador más potente, así como la eliminación de piezas cuya desgasificación podría causar contaminación) se llevaron en las primeras misiones del Transbordador con el propósito de realizar cálculos rutinarios pero necesarios, como calcular el cambio en el centro de gravedad debido al consumo de combustible. El HP-41C también estaba programado para manejar cálculos que normalmente realizaba la computadora principal de a bordo, como determinar los tiempos de ignición para la reentrada, en caso de una falla de la computadora principal. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Las funciones de la calculadora podían ampliarse añadiendo módulos en la parte superior del aparato. Disponeba de cuatro ranuras para añadir más memoria y paquetes de soluciones preprogramadas con programas de ingeniería, topografía, física, matemáticas, finanzas, juegos, etc. De este modo, la HP-41 podía adaptarse a las necesidades personales del usuario. Entre las extensiones de hardware se incluían una impresora térmica , un lector de tarjetas magnéticas (compatible con la HP-67 mediante software convertidor) y un lector de códigos de barras.

Los módulos de extensión también podían añadir nuevas instrucciones a la máquina. El conjunto estándar de funciones matemáticas de la serie 41 era algo limitado en comparación con la funcionalidad de algunas calculadoras HP contemporáneas (en particular, la HP-34C y la HP-15C ). Entre otras cosas, el conjunto de funciones estándar no ofrecía capacidades de integración ni de búsqueda de raíces, y carecía de soporte para matrices y números complejos; estas funciones adicionales podían añadirse mediante un módulo de extensión.

Otro módulo, conocido como Interface Loop, permitía la conexión de más periféricos: impresoras de mayor tamaño, grabadoras de cinta de microcasetes , unidades de disquete de 3 1/2 pulgadas , interfaces de comunicación RS-232 , interfaces de visualización de vídeo, etc. El Interface Loop también podía utilizarse con los ordenadores HP-71B , HP-75 y HP-110 .

Los módulos de extensión (o expansión) HP-41 permitían al usuario de una calculadora programable HP-41 ampliar la funcionalidad del aparato. La HP-41 disponía de espacio para hasta cuatro módulos de expansión en la parte posterior.

La HP-41 no fue la única calculadora de su generación que admitía módulos de expansión. Las TI-58 y TI-59 también contaban con módulos ROM enchufables. Sin embargo, los módulos de la HP-41 eran mucho más versátiles.

Módulos de memoria (solo para HP-41C)

Los módulos de memoria añadieron memoria RAM principal a la calculadora, lo que permitió más pasos de programación y/o más registros de datos.

La HP-41C original tenía una memoria principal de 63 registros de 7 bytes cada uno. Cada registro podía almacenar un número, una cadena de 6 caracteres o hasta siete pasos de programa en el lenguaje FOCAL (los pasos de programa utilizaban un número variable de bytes).

Cada módulo de memoria añadía 64 registros, y la calculadora podía albergar hasta cuatro de ellos, para un total de 319 registros. Si bien esto se consideraba enorme para la época (un poco más de 2 kilobytes ), todas las ranuras de expansión estaban ocupadas. Los grupos de usuarios encontraron una manera de fusionar dos chips de memoria en un solo módulo, liberando así dos ranuras de expansión. HP diseñó un módulo que albergaba los cuatro en una sola ranura, el llamado Módulo de Memoria Cuádruple . El modelo posterior HP-41CV tenía el módulo cuádruple integrado.

Lector de tarjetas 82104A

El lector de tarjetas era un dispositivo capaz de leer y escribir en pequeñas tarjetas rectangulares de plástico con dos bandas magnéticas. Podía copiar el contenido de la memoria en tarjetas magnéticas y, posteriormente, leer los datos y guardarlos en la memoria.

Dado que la HP-41C tenía memoria no volátil (los programas y datos del usuario no se borraban al apagarla), no había una necesidad absoluta de un dispositivo de almacenamiento permanente, por lo que el lector de tarjetas era opcional.

Cada tarjeta contenía dos tiras de 112 bytes cada una, que podían almacenar 16 registros de datos o hasta 112 pasos de programa. Esta capacidad limitada hacía que los programas típicos requirieran cinco o más tarjetas magnéticas para su guardado. Una copia de seguridad completa de los 319 registros de memoria de la máquina, más los datos internos, requería 11 tarjetas magnéticas (cada tarjeta debía insertarse dos veces).

El lector de tarjetas podía leer tarjetas magnéticas del modelo anterior HP-67 . Los programas del HP-67 se traducían a instrucciones del HP-41C, ya que el HP-67 y el HP-41 comparten el mismo modelo de programación y pila de operaciones. Sin embargo, algunas instrucciones eran específicas del HP-67, y el lector de tarjetas proporcionaba instrucciones adicionales para emularlo.

Las tarjetas magnéticas podían protegerse contra escritura y los programas podían guardarse como privados: una vez cargados, el código fuente del programa no podía mostrarse. Esto convirtió a las tarjetas magnéticas en una opción obvia para la distribución de programas.

Sin embargo, el motor eléctrico consumía mucha batería de la calculadora, y el precio de las tarjetas en blanco suponía una carga aún mayor para el bolsillo del usuario.

Varita óptica 82153A

El lector óptico era un lector de códigos de barras con forma de bolígrafo grueso, diseñado para leer líneas de códigos de barras estándar propiedad de HP e insertarlas en la memoria de la calculadora. Estos códigos, impresos, por ejemplo, en manuales de soluciones de HP, podían contener programas, constantes numéricas o alfabéticas, e incluso pulsaciones de teclas (lo que permitía usar la calculadora sin teclado) , una función útil para diagnosticar calculadoras con posibles fallos en el teclado. 

Módulo de funciones extendidas 82180A

El módulo de funciones extendidas añadió muchas funciones que los usuarios habían solicitado durante mucho tiempo, como la capacidad de asignar funciones a las claves mediante programación, redistribuir la memoria, etc.

Pero la función nueva más importante fue la gestión de la memoria extendida: si bien el HP-41C podía acceder teóricamente hasta a 1024 registros, el diseño inicial limitaba la memoria principal a solo 319. El módulo de funciones extendidas añadía instrucciones para gestionar un banco de memoria adicional en el espacio de direcciones disponible de la máquina. Como esta memoria no era directamente accesible por los programas de usuario, se la consideraba como un conjunto de archivos con nombre que contenían programas o datos. Los programas y los registros de datos podían copiarse entre la memoria extendida y la memoria principal, donde se podía acceder a ellos de la forma habitual.

La memoria ampliada también podía almacenar archivos ASCII , y además se añadió un editor de texto rudimentario.

El módulo de funciones extendidas contenía 124 registros de memoria extendida. Se podían añadir más mediante módulos de memoria extendida. El HP-41CX incluía el módulo de funciones extendidas de serie.

Módulo de memoria extendida 82181A

Los módulos de memoria extendida añadían más memoria a la HP-41C. Para utilizarlos, era necesario tener instalado un módulo de funciones extendidas o la versión HP-41CX de la calculadora.

Cada módulo añadía 238 registros de memoria extendida. Se podían insertar hasta dos módulos de memoria extendida, para un total de 124 + 2*238 = 600 registros. Sumados a los 319 registros de la memoria principal, esto cubría prácticamente la totalidad de los 1024 registros direccionables de la máquina, para un total de 919 registros, o 6433 bytes.

Algo inusual para las calculadoras de bolsillo, estos dispositivos aún cuentan con seguidores más de 30 años después de que se interrumpiera su producción en 1989. Como resultado, existen programas emuladores disponibles para diversos sistemas operativos, incluidos Windows , Mac OS , variantes de Unix , Pocket PC , Palm OS , Apple iOS y Android . ^{[ 20 ]}

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  Pantalla alfanumérica de una HP-41CX
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  Módulo de interfaz HP-IL
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  Impresora térmica HP82162A (con conexión HP-IL)
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  Unidad de casete HP82161A con soporte de almacenamiento (con conexión HP-IL)
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  Bucle de interfaz con impresora térmica HP82162A (izquierda frontal), unidad de casete HP82161A (izquierda posterior) y una HP-41CX
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  HP 82163B  - Interfaz de vídeo de 32 columnas para HP-IL
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  Ranuras de expansión de una HP-41CX
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  Interfaz IR HP82242A (para una impresora térmica)
• 
  HP 82104A  - lector/grabador de tarjetas para HP-41C
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  Módulo de memoria X HP82181A (extensión de memoria)
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  Módulo de estadística
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  Módulo de memoria HP 82106A para HP-41C
• 
  Batería HP 82120A para la HP-41CX con celdas NiCd dañadas (original)
• 
  Paquete de baterías HP 82120A para la HP-41CX (las celdas NiCd originales fueron reemplazadas por celdas NiMH).

• Conjunto de caracteres FOCAL
• Calculadoras HP
• NOMAS (soporte)

• Manual de funcionamiento de la HP-41C: una guía para el usuario experimentado (PDF) . Hewlett-Packard Company . Junio ​​de 1980. 00041-90259. Archivado del original el 4 de enero de 2018. Consultado el 4 de enero de 2018 .
• Emery, Ken (1985). HP-41 MCode para principiantes . Berkeley, EE. UU.: Synthetix. ISBN 0-9612174-7-2.
• Mier-Jędrzejowicz, Włodzimierz "Włodek" Anthony Christopher (1986). Amplíe su HP-41 . Berkeley, Estados Unidos: Synthetix. ISBN 0-9510733-0-3.
• Oerttel, Burkhard; Hümpfner, Reinhold; Meier, Bernhard; Schili, Michael; Weber, Andrés; Leissner, Frank; Káiser, Axel; Strewinski, Reinhard; von Borries, Sebastián; Dalkowski, Heinz; Fegert, Stefan (2014) [1989]. Fegert, Stefan; Dalkowski, Heinz (eds.). Eine Programmsammlung für den HP-41 [ Una colección de programas para HP-41 ] (PDF) (en alemán). Berlín, Alemania: Heldermann Verlag . ISBN 978-3-88538-809-8. Archivado (PDF) del original el 04-01-2018 . Recuperado el 04-01-2018 .
• Wickes, William C. (1980). Programación sintética en la HP-41C . Corvallis, EE. UU.: Larken Publications. ISBN 978-0962525803.

• Contenido multimedia relacionado con HP-41C en Wikimedia Commons
• SwissMicros DM41X y DM41L
• HP-41CL, una versión modificada con módulo integrado de 120 MHz y velocidad 50x.
• Artículo del Museo de Calculadoras HP sobre la serie HP-41.
• hp41.org – Un sitio web (y dominio) dedicado a la HP-41
• Foro HP41
• Emulador i41CX+ HP-41CX para iPhone y iPod touch
• a41CV Un simulador de HP41CV para la plataforma Android
• Calculadoras HP-41C , HP-41CV y HP-41CX en MyCalcDB (bilingüe) (base de datos sobre calculadoras de bolsillo de las décadas de 1970 y 1980).
• Página de usuario de una HP-41CX con fotos, documentos para descargar, impresora, lector de tarjetas...
• Proyecto de código fuente en C++ (Linux, QT). Simulador HP41CX con una apariencia casi natural. Basado en nsim-0.61 NUT Core de Eric Smith.
• clonix41.org  - Un sitio web (y dominio) con algunas mejoras interesantes para la HP-41.