Si inizia a parlare di calcolatrici portatili nella seconda metà degli Anni 60, quando l'evoluzione dell'elettronica e dei sistemi di stampa rende concepibile una nuova generazione di dispositivi per il calcolo alimentati a batteria. Un passo tecnologico fondamentale è lo sviluppo dei circuiti integrati (inventati nel '59 da Robert Noyce, presso Fairchild, e da Jack Kilby, presso Texas Instruments) che proprio in quegli anni vengono perfezionati nelle versioni a elevato grado d'integrazione (o LSI, da Large Scale Integration).

Per lo sviluppo di una calcolatrice compatta nasce, nel '69, il primo processore della storia, il 4004, realizzato da Intel su commissione del costruttore giapponese Busicom. Progettato, tra gli altri, dall'italiano Federico Faggin, il 4004 si rivela un circuito rivoluzionario, punto di partenza comune nell'evoluzione delle calcolatrici come dei moderni computer. Il nuovo circuito viene impiegato da Busicom per la costruzione di una calcolatrice desktop, ma è soprattutto nei computer che le evoluzioni del chip Intel trovano grande fortuna. Le peculiari necessità dell'industria delle calcolatrici favoriscono in quest'ambito i circuiti prodotti successivamente da Texas Instruments e da Mostek (nata nel '69 da uno spin-off di Texas): società che per prime raggiungono il traguardo tecnico di riuscire a integrare su un solo chip tutta la logica che serve per far funzionare una calcolatrice.

E' di Texas Instruments il progetto della prima calcolatrice portatile a batterie, Cal-Tech, realizzata come prototipo nel '67. La calcolatrice, che sfrutta i nuovi circuiti integrati LSI, non ha display, ma stampa operandi e risultati su un sottile nastro di carta. Tre anni più tardi, Canon, che è partner di Texas, trasforma il progetto in un prodotto commerciale. Nasce così la Pocketronic: la prima vera calcolatrice portatile a batteria. Pocketronic impiega tre circuiti MOS-LSI prodotti da Texas Instruments, esegue calcoli a 12 cifre che stampa su un nastro di carta termica in circa due secondi. A dispetto del nome non è decisamente un prodotto tascabile: sia per le grandi dimensioni sia per il peso di ben 860 grammi. Gran parte dello spazio interno della calcolatrice è occupato dalle celle ricaricabili al nichel-cadmio che garantiscono appena tre ore di autonomia nell'uso portatile.

Uno dei primi problemi che i progettisti di calcolatrici si trovano ad affrontare è l'elevato consumo dell'elettronica, che limita l'autonomia e rende dispendioso l'uso delle comuni pile. I costruttori decidono quindi di equipaggiare le calcolatrici portatili con le batterie al nichel-cadmio (sviluppate a livello industriale proprio in quegli anni) che possono essere ricaricate in rete in tempi compresi tra le 5 e le 15 ore. Le calcolatrici dei primi anni settanta hanno una spia a LED che segnala quando le batterie sono scariche o un più preciso indicatore a lancetta. Solo negli anni successivi, l’uso di circuiti logici e di display a basso consumo rendono pratico l'utilizzo delle comuni pile.

Fondamentale per lo sviluppo delle calcolatrici portatili è l'evoluzione delle tecnologie di visualizzazione. All'inizio degli Anni '70 le calcolatrici desktop con visualizzazione digitale sono equipaggiate con i tubi a gas 'nixie' di Burroughs che però sono troppo fragili, ingombranti ed esigenti in termini energetici per le applicazioni portatili. La soluzione al problema viene dallo sviluppo dei display a LED, realizzati in versione commerciale da Monsanto, sfruttando la tecnologia light emitting diode (LED) messa a punto nel '62 da Nick Holonyak presso i laboratori di General Electric. Display a LED, compatti e leggeri, vengono prodotti da HP e da altri costruttori. Bowmar, per prima, ha l'idea di integrare i display in barre compatte da 8-9 cifre vendute con il nome commerciale di Optostic che hanno grande diffusione sulle calcolatrici portatili dei primi Anni settanta.

Lo sviluppo delle calcolatrici portatili spinge i costruttori a sperimentare altri possibili sistemi per la visualizzazione digitale. La tecnologia dei tubi nixie viene perfezionata nei luminosi e compatti Plasma Display Panels (PDP), noti con il nome commerciale di Panaplex. A fianco dei display a LED ha fortuna la tecnologia dei display fluorescenti, utilizzata dapprima con componenti a singola cifra e poi con tubi in miniatura da 6-8-9 cifre. Questi display, dalla caratteristica luminosità verde-azzurra, uniscono l'elevata efficienza energetica ai ridotti costi di produzione. Per questi motivi diventano la scelta d'elezione di molti costruttori sulla gran parte dei prodotti a basso costo che invadono il mercato nella seconda metà degli Anni '70.

La grande rivoluzione nel campo della visualizzazione digitale ha avvio nel '73, con l'introduzione delle prime calcolatrici portatili a cristalli liquidi (LCD). Questa tecnologia, già sperimentata su alcuni modelli desktop, sfrutta i cambiamenti di rifrazione in presenza di un campo elettrico di un liquido in cui sono sospesi microscopici cristalli. Ha il vantaggio di avere consumi bassissimi e quindi di aumentare notevolmente l'autonomia delle batterie. La prima calcolatrice portatile LCD (Sharp Elsi Mate EL-805) è in grado di funzionare per ben 100 ore consecutive con una sola batteria a stilo (contro le 8-10 ore di autonomia delle calcolatrici a tubi fluorescenti che usano dalle 2 alle 4 pile a stilo alla volta). La possibilità di ridurre il numero delle batterie o d'impiegare per l'alimentazione le piccole pile a bottone dà il via allo sviluppo di calcolatrici in miniatura e ultrapiatte. I primi display LCD, realizzati con la tecnologia COS (Crystal-on-Substrate), hanno il difetto di essere difficili da leggere in condizioni di luce non ottimali, hanno inoltre problemi di durata e di sensibilità ai raggi del sole. La successiva generazione di display gialli (il colore è dato dall'inserimento di un filtro per proteggerli dall'azione dei raggi ultravioletti) decreta il definitivo successo della tecnologia LCD, poi perfezionata nei display color argento oggi utilizzati.

Altre tappe importanti segnano l'evoluzione. Le prime calcolatrici portatili hanno dimensioni e peso elevati anche a causa delle ingombranti tastiere. Derivate dai modelli desktop, sono realizzate in modi molto diversi: con contatti meccanici, sensori capacitivi, switch magnetici ad ampolle reed, ecc. L'industria trova una prima risposta alle peculiari necessità di produzione delle calcolatrici portatili nella tecnologia Klixon di Texas Instruments, che consente di realizzare tastiere dello spessore di pochi millimetri, direttamente su circuito stampato. Klixon ha problemi di affidabilità e di durata, ma viene usata da molti costruttori nella prima metà degli Anni 70. Sono infine le tastiere con contatti in gomma conduttiva a vincere la competizione del mercato, unendo le doti di funzionalità elettrica, feedback sensoriale, semplicità e leggerezza, necessarie alle applicazioni portatili.

Con la tecnologia delle tastiere si standardizza anche il layout dei tasti, che vede un progressivo avvicinamento tra i prodotti di costruttori differenti e la definitiva distinzione del tasto 'uguale' da quello della somma e della sottrazione. Anche il numero delle cifre calcolate e visualizzate sui display si standardizza e diviene pari è 8 (nelle calcolatrici dei primi Anni 70 è frequente la visualizzazione a 12, 10 o anche 6 cifre). Anche le indicazioni d'errore - overflow e divisione per zero - vengono uniformate e portate all'interno dei display.

L'ultimo passo significativo nell'evoluzione delle calcolatrici tascabili è infine l'adozione dell'alimentazione solare. Ridotti ormai a livelli minimi i consumi dell'elettronica, le calcolatrici possono fare a meno delle pile e funzionare, come accade per i satelliti in orbita, con l'energia solare raccolta da una batteria di celle fotovoltaiche. A realizzare la prima calcolatrice solare è Sharp con l'EL-8026 che monta posteriormente una grande batteria di celle. Queste celle ricaricano, in presenza di luce, le tre pile a bottone che forniscono alla calcolatrice l'alimentazione primaria. Altri pionieri, come Teal (Tokyo Electronic Application Laboratory) con la calcolatrice Photon e Royal con la Solar1 scelgono un approccio più radicale, abolendo interruttori e batterie e alimentando l'elettronica direttamente dalle celle solari. Nelle prime calcolatrici occorre sacrificare alle celle solari superfici notevoli per ottenere l'energia richiesta per il funzionamento, ma poco alla volta l'evoluzione tecnologica fa sì che diventino sufficienti pochi centimetri quadrati. (p.t.)

Segue: Evoluzione delle calcolatrici

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