Андрей Смирнов
Время чтения: ~19 мин.
Просмотров: 50

Компьютерная клавиатура — Computer keyboard

Что такое клавиатура

Клавиатура компьютера – элемент персонального компьютера или ноутбука, состоящий из кнопок, основная функция которого заключается в вводе данных. Состоит из расположенных в определенном порядке буквенных, цифровых и дополнительных функциональных клавиш.

Простыми словами, клавиатура — это то, с помощью чего вы можете заносить данные в компьютер: набирать текст, вызывать какие-то действия сочетаниями клавиш (к примеру, смена языка печати) и т.п.

Роль клавиатуры в персональном компьютере крайне велика, как для рядового пользователя, использующего его лишь для развлечения, так и для того, кто работает за машиной целыми днями. В то же время, нельзя сказать, что без физической клавиатуры вы не сможете пользоваться ПК. Сможете, конечно, но это будет достаточно нудно, тяжело и долго. Вам будет необходима мышь при помощи которой необходимо нажимать клавиши на наэкранной клавиатуре.

кompjuternaja-klaviatura_2-630x394.png

Что касается времяпрепровождения в компьютерных играх, здесь без клавиатуры не обойтись: управления в большинстве игр построено на отклике от нее, то есть компьютер без данного устройства ввода будет бесполезен для ребенка, к примеру (не берем во внимание различные джойстики и геймпады).

Ровно такую же роль играет и клавиатура в ноутбуке. Только в отличие от обычного настольного ПК, там она встроена в корпус. Это значит, что клавиатуру, которая есть в ноутбуке подключить к ПК нельзя, а вот наоборот – да, пожалуйста. Справедливости ради стоит сказать, что на сегодняшний день выпускается достаточно много ноутбуков с сенсорным экраном, благодаря которому работа с виртуальной клавиатурой становится намного приятнее.

Из чего состоит клавиатура

кompjuternaja-klaviatura_1.png

В определении мы говорили, что клавиатура состоит из клавиш, которые делятся на несколько подтипов:

  • Клавиши для печати. Их функционал прост – одна клавиша отвечает за ввод одного символа. К ним относятся клавиши, которые предназначены для ввода цифр, букв и знаков препинания. Зачастую, они нарисованы на клавишах;
  • Функциональные клавиши — несут ответственность за выполнения определенного действия по их нажатию (практически на всех ноутбуках есть клавиша Fn – функция, которая в сочетании с F1, F2, F3 и т.д. выполняет определенное действие в системе, такое как увеличить или уменьшить звук, яркость и т.п.);
  • Клавиши для комфортного чтения страниц, документов. Это клавиши: Page Up, Page Down, Home, End;
  • Вспомогательная цифровая клавиатура. Чаще всего находиться в правой части основной и напоминает клавиатуру калькулятора;
  • Кнопки, функционал которых соответствует их названию. Так, кнопка «Space» создает этот самый «Спейс» — пробел и т.д.

Также, на многих клавиатурах присутствуют дополнительные кнопки с абсолютно различным функционалом, начиная от проигрывания музыки, заканчивая выключением компьютера.

Виды клавиатур

Делить клавиатуры по видам можно многими способами, рассмотрим самые распространенные.

По типу конструкции механизма клавиш клавиатуры делятся на:

  • Мембранные — построены на основе эластичной мембраны, которая продавливается во время нажатия клавиши, вызывая этим замыкание контакта на печатной плате. Достоинством такого типа клавиатур можно считать только лишь цену, так как работают они существенно меньше, чем остальные два типа, да и по тактильным ощущениям не так приятно «клацаются».

кompjuternaja-klaviatura_3-630x349.png

  • Ножничные — имеют ряд преимуществ перед мембранными, такие как: повышенный отклик, работают примерно в два раза дольше, клавиши не шатаются, а надежно крепятся к своему месту. Чаще всего встречаются в ноутбуках, однако некоторые производители делают и обычные клавиатуры по этой технологии. Устройство идеально подойдет для любителей быстро печатать, ведь тактильные ощущения от кнопок очень положительные.

кompjuternaja-klaviatura_4.png

  • Механические – эталон качества. Каждая клавиша — это переключатель с металлическими контактами и пружиной, благодаря чему срок службы такой клавиатуры превышает ножничной в 5 раз. Из других достоинств можно отметить стабильность в нажатии (то есть вы как жали уверенно кнопку на новой клавиатуре, также и будите ее жать через 3 года), приятное ощущение после работы;

кompjuternaja-klaviatura_5-630x315.png

По способу подключения к компьютеру клавиатуры бывают:

  • Проводные — подключаются при помощи провода с USB или PS/2 разъемом;
  • Беспроводные — не имеют лишних проводов, а конектятся с ПК или ноутбуком по радиоканалу (Bluetooth). Самым большим плюсом можно назвать отсутствие провода, что позволяет использовать клавиатуру на большом расстоянии от ПК.

Также клавиатуры делятся на типы по функциональности и количеству клавиш. Из самых распространённых на сегодня бывают:

  • 101-104 клавишные — стандартные, самые простые клавиатуры, которые имеют основной набор клавиш: печатные, функциональные и дополнительные цифровые. В 104 — клавишной есть две дополнительных кнопки Win (с логотипом Windows), а также клавиша Application;
  • Мультимедийные — получили название благодаря тому, что имеют дополнительные клавиши для управления различными функциями ПК: громкостью, плеером (play, пауза, переключение треков), сетевым подключением, некоторыми программами и даже включением и выключением самого компьютера;
  • Игровые — в большинстве своем мало чем отличаются от стандартных клавиатур, но могут иметь дополнительные программируемые клавиши, для более удобной игры;

И еще одним способом деления клавиатур на виды является тип корпуса:

  • Стандартные — классические прямоугольные устройства ввода, еще их называют PC/AT или просто AT;

кompjuternaja-klaviatura_6.png

  • Эргономичные — имеют изогнутую форму, часто еще и горб в центральной части, нестандартно размещенный блок печатных клавиш (как правило они разделены на два отдельных блока под каждую руку), могут иметь специальную подставку под запястья. Сделано это все для того, чтобы сделать работу за компьютером наиболее комфортной;

кompjuternaja-klaviatura_7-630x363.png

  • Гибкие — да, есть клавиатуры, которые можно спокойно скрутить в рулон и в таком виде перевозить в рюкзаке. Кроме этого они еще обладают влаго и пыле защитой.

По вопросу видов клавиатур, думаю все ясно, идем дальше.

Характеристики компьютерных клавиатур

Итак, основные характеристики клавиатур:

  • Механизм клавиш — мембранный или механический. Влияет на стоимость и строку службы;
  • Тип корпуса — также писали выше — стандартный, эргономичный или гибкий;
  • Способ подключения — провод или беспровод. Последний позволяет пользоваться клавиатурой на расстоянии. Проводная клавиатура может подключаться как по PS/2, так и по USB. Второй вариант более универсален, поскольку у пользователя не возникнет проблем при подключении клавиш к ноутбуку, PS/2 разъем же встречается на них очень редко;
  • Количество клавиш — в итоге влияет на удобство работы за компьютером;
  • Материалы — клавиатуры могут быть выполнены как из пластика, так и с использованием различных металлов. От этого будет зависеть цена и прочность устройства ввода.

Кроме сказанного, многие производители делают компьютерные клавиатуры с подсветкой, возможностью смены клавиш и т.п. Данный момент также требует внимания, поскольку такие же функции мало влияют на удобство работы, однако существенно увеличивают стоимость периферии.

Выводы

Подводя итоги стоит сказать, что компьютерная клавиатура – необходимая часть ПК, без которой комфортная и плодотворная работа за ним будет невозможна. Сегодня существует множество видов и моделей этих периферийных устройств.

Можно найти простую мембранную клавиатуру для офиса, а можно приобрести и настоящее произведение искусства с разноцветной подсветкой, реагирующей на каждое нажатие механических клавиш. Подобные модели могут иметь фантастические, футуристические формы и радовать владельца не только качественной работой, но также и внешним видом, отлично дополняя интерьер комнаты.

Компью́терная клавиату́ра — устройство, позволяющее пользователю вводить информацию в компьютер (устройство ввода). Представляет собой набор клавиш (кнопок), расположенных в определённом порядке.

История

im244-542px-Adm3aimage.jpgВидеотерминал ADM-3A — таким пользовался Билл Джой, когда разрабатывал текстовый редактор vi

Первые компьютеры клавиатуры не имели: данные вводились в компьютер либо установкой механических переключателей и проводов, либо с помощью перфокарт (пример — ENIAC). По мере повышения производительности ЭВМ, а особенно с появлением режима разделения времени появилась необходимость вводить команды, не прерывая работу машины. Первоначально для этой цели использовались электромеханические телетайпы, позже их сменили специализированные видеотерминалы. В таком терминале клавиатура являлась его частью, даже если выполнялась в отдельном корпусе. Никаких стандартов как по электрической части, так и по составу и расположению кнопок не было. Такие терминалы могли иметь отдельные клавиши для управления курсором, прокрутки текста на экране или подачи управляющих сигналов.

im244-320px-Space-cadet.jpgКлавиатура Symbolics LM-2 «space-cadet» со множеством управляющих клавиш и клавиш-модификаторов, специфичных для этой машины. Под эту клавиатуру писался редактор Emacsim244-Apple_Macintosh_Plus_Keyboard.jpgКлавиатура Macintosh 128K

С появлением мини- и микрокомпьютеров клавиатура могла подключаться непосредственно к компьютеру. Однако эти клавиатуры также не были законченными универсальными устройствами: они подключались, напрямую или через согласующие устройства, к портам компьютера, на нажатие клавиш либо генерировалось прерывание, либо загруженная в компьютер программа периодически производила опрос матрицы клавиш. Компьютеры разных архитектур использовали уникальные, несовместимые друг с другом клавиатуры. У некоторых компьютеров, преимущественно одноплатных, таких как ZX80, клавиатура располагалась на корпусе, у других — соединялась многожильным кабелем с системным блоком. Некоторые клавиатуры содержали минимум клавиш — алфавитно-цифровые, Enter и несколько управляющих. Другие, как space-cadet для лисп-машинMIT, содержали большое количество управляющих клавиш, специфичных для данной архитектуры. Также стали появляться функциональные клавиши, не имевшие предопределённого назначения. Проводились эксперименты по использованию аккордных клавиатур.

im244-320px-IBM_Model_F_XT.png83-клавишная «XT» — клавиатура

Единый стандарт клавиатуры, как и многие другие стандарты компьютерного оборудования, связан с компьютером IBM PC. Первая версия клавиатуры для IBM PC, так называемая «XT-клавиатура» заметно отличалась от последующих как по раскладке, так и по протоколу обмена с компьютером: на ней было 83 клавиши (из них 10 — функциональных), отсутствовали индикаторы режимов ввода. В 1984 году вместе с компьютером IBM PC/AT появился и новый, получивший в дальнейшем широкое распространение стандарт клавиатуры — протокол обмена стал двусторонним, что позволило разместить над цифровым блоком три светодиодных индикатора режима ввода. Однако раскладка изменилась незначительно: была добавлена клавиша SysRq, цифровой блок был отделён от основного буквенно-цифрового, некоторые клавиши были перенесены на другие места. Несмотря на внешнее сходство и использование одинакового разъёма DIN, новая клавиатура была несовместима с прежними моделями компьютеров IBM PC и IBM PC/XT — для подключения к ним у некоторых клавиатур был специальный переключатель. Следующее поколение клавиатур началось с представления в 1986 году клавиатуры «Model M», имевшей в зависимости от локализации от 101 (в американской раскладке) до 106 (в японской) клавиш, и стало стандартом. Дальнейшее развитие клавиатур шло от модели «Model M»: порт подключения был заменён на PS/2 и USB, были добавлены клавиши Windows и меню, на некоторых — мультимедийные клавиши. В ноутбуках и на компактных клавиатурах расположение клавиш может отличаться; некоторые клавиши могут быть доступны с помощью модификатора Fn, но большинство компьютеров использует клавиатуру, произошедшую от компьютеров IBM PC, за исключением клавиатур от Apple и клавиатур от специализированных рабочих станций, наподобие терминалов Блумберга.

Раскладка 105-клавишной клавиатурыIBM/Windows
Esc F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 PrtScSysRq
450px-KB_Eng-Rus_QWERTY%28%D0%99%D0%A6%D0%A3%D0%9A%D0%95%D0%9D%29.svg.png Ins Home PgUp NumLk / *
Del End PgDn 7 8 9 +
4 5 6
1 2 3 Ent
,

Устройство

im244-320px-Klavye_13.JPGМембрана плёночной клавиатуры с дорожками и контактными площадкамиОсновная статья: Технологии клавиатур

В большинстве компьютерных клавиатур контакты клавиш соединены в матрицу. Контроллер клавиатуры последовательно подаёт потенциал на ряды клавиш и по появлению сигнала на выходном шлейфе распознаёт, какая клавиша нажата. Нажатие трёх клавиш, одна из которых находится на пересечении дорожек, ведущих к двум другим клавишам, приводит к регистрации фантомного нажатия четвёртой. В недорогих клавиатурах производится оптимизация разводки с целью не допустить подобных случаев для наиболее распространённых сочетаний, а в неоднозначных случаях нажатие третьей клавиши игнорируется. Более дорогие клавиатуры могут иметь на каждой клавише диод[1].

Наиболее распространённый тип клавиатур — мембранные с резиновыми толкателями, служащими одновременно и для создания усилия нажатия на мембрану и возврата после отпускания клавиши. Более дорогие модели могут использовать подпружиненные металлические контакты, герконы или ёмкостные сенсоры.

За опрос матрицы клавиш, формирование скан-кодов и передачу их в компьютер по протоколу PS/2 или USB, а также за индикацию режимов ввода отвечает контроллер клавиатуры. Многие микрокомпьютеры 1970-80-х не имели отдельного контроллера клавиатуры: клавиатуру опрашивал центральный процессор. В клавиатурах стандарта IBM PC/AT опросом клавиатуры занимается микроконтроллер, аналогичный Intel 8042[2]. Клавиатуры, подключаемые к компьютеру через порт PS/2, генерируют прерывание при нажатии, длительном удержании и отпускании клавиш. Клавиатуры, подключаемые к компьютеру через порт USB, передают состояние клавиатуры после каждого цикла опроса.

Группы клавиш

im424-640px-Qwerty.svg.pngКлавиатура, соответствующая стандарту PC/AT. 104 клавиши расположены согласно раскладкеQWERTY

По своему назначению клавиши на клавиатуре условно делятся на основные группы:

  • буквенно-цифровые клавиши ;
  • клавиши цифровой клавиатуры (англ. numeric keypad) [⇨];
  • клавиши управления, клавиши-модификаторы [⇨];
  • функциональные клавиши [⇨];
  • клавиши управления курсором;

Дополнительные группы:

Эта страница в последний раз была отредактирована 27 октября 2019 в 04:59. Клавиатура — стандартное клавишное устройство управления ПК, позволяющее пользователю вводить алфавитно-цифровые (знаковые) данные, а также команды управления компьютерной системой.461811.jpg Представляет собой набор клавиш (более 100), в зависимости от назначения разделенных по нескольким группам (буквенно-цифровые, клавиши управления, клавиши модификаторы, функциональные клавиши и т.д.) и расположенных в определенном порядке. В совокупности с монитором обеспечивает простейший интерфейс пользователя.

В настоящее время на рынке можно встретить большое число моделей клавиатур, различающихся по различным критериям: интерфейсу подключения (проводные и беспроводные), раскладке клавиатуры (например, ЙЦУКЕН и фонетическая (ЯВЕРТЫ) для русского языка; QWERTY, Дворака и Colemak для английского языка), типу выключателей (мембранная, резиновая, механическая, магнитная и т.д.).

%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0.jpg

Несмотря на развитие альтернативных устройств ввода, таких как компьютерная мышь, сенсорный экран, стилус устройств, распознавание символов и распознавание речи, клавиатура остается наиболее часто используемым устройством для прямого ввода алфавитно-цифровых данных в компьютер.

Виды клавиатур

В зависимости от конструкции клавиш

%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0.jpeg

  • Механические клавиатуры. Механические клавиши представляют собой совокупность металлических контактных площадок и пружины, которая возвращает клавишу в исходное положение. Иногда конструкцию дополняет металлическая пластина, прогибающаяся при нажатии клавиши. При этом ощущается сопротивление клавиши и издается характерный щелчок. Клавиатуры данного типа очень надежные (выдерживают до 20 млн. срабатываний), но не очень распространены в связи с их дороговизной.
  • Полумеханические клавиатуры. Полумеханические клавиши также имеют металлические контактные площадки. Разница (по сравнению с механическими) состоит в том, что вместо металлической пружины используется упругий элемент, изготовленный из резины или другого подобного материала.
  • Мембранные клавиатуры. Контактные площадки клавиш данного типа состоят из токопроводящего полимерного материала, а роль упругого элемента выполняет полимерная пленка. Хотя клавиатуры с мембранными клавишами уступают механическим и полумеханическим конструкциям по надежности (в среднем мембранные клавиши выдерживают около 10 млн. нажатий), но из-за своей дешевизны они наиболее распространенные. Кроме того мембранные клавиатуры более устойчивые к загрязнению и воздействию влаги.

В зависимости от типа подключения

  • Проводные клавиатуры. Подключение проводных клавиатур может осуществляться через два вида разъемов: USB и PS/2. При подключении через USB, необходимо отметить тот факт, что этот порт применяется также для работы других периферийных устройств, что зачастую приводит к ошибкам в работе системы. Порт PS/2 рассчитан только на работу клавиатуры, поэтому отмечается стабильность подключение и отсутствие ошибок. Как правило, этот порт имеет выраженный фиолетовый цвет[Источник 1]. 104-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%88%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_Windows.jpg
  • Беспроводные клавиатуры. Беспроводное подключение клавиатуры не так распространено, как проводное. Такие клавиатуры могут работать по Bluetooth или радиоканалу и питаться от обычных батареек.

В зависимости от количества клавиш

  • 101-клавишная расширенная клавиатура. Время изготовления — 1986 год (компания IBM (International Business Machines)). Была стандартом клавиатур для всех PC-совместимых систем, пока не появилась 104-клавишная клавиатура Windows.

101-клавишная клавиатура может быть условно разделена на следующие области:

  1. область печатных символов;
  2. дополнительная цифровая клавиатура;
  3. область управления курсором и экраном;
  4. функциональные клавиши.

%D0%98%D0%B3%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0.jpg

  • 104-клавишная клавиатура Windows. Время изготовления – 1995 год (была представлена вместе с Windows 95). Сравнительно с 101 – клавишной клавиатурой используются три новые клавиши, используемые при работе с Windows (левая и правая Windows-клавиша и клавиша Application (приложение)).
  • Мультимедийные клавиатуры. Современные клавиатуры, помимо ста четырёх клавиш, очень часто снабжаются дополнительными клавишами. Эти клавиши предназначены для упрощённого управления некоторыми функциями (основными или наиболее использованными) компьютера: управление громкостью звука, проигрывателем, сетевыми возможностями компьютера, наиболее популярными программами, управление состоянием окон операционной системы (свернуть, закрыть, перейти к следующему или к предыдущему), управление состоянием компьютера (ждущий режим, спящий режим, выключить компьютер). Многие из этих функций относятся к сфере мультимедиа – отсюда и название.
  • Игровые клавиатуры. Отличаются от обычной, тем, что игровая может выдерживать большие нагрузки во время «ожесточенных онлайн-битв», также на игровой клавиатуре могут присутствовать дополнительные кнопки (для макросов, переключения различных режимов), а клавиши W,A,S,D выделены другим цветом. Также отличия могут быть в необычной форме клавиатуры.

Состав клавиатуры

В настоящее время на клавиатуре расположено более сотни клавиш, которые в зависимости от выполняемой функции можно разделить на несколько основных групп:

799px-Qwerty.svg.pngКлавиатура с разделением клавиш на функциональные группы

Алфавитно-цифровые клавиши

Данный тип клавиш используется пользователем для ввода информации и команд с помощью букв и цифр. Каждая из клавиш данной группы может функционировать в разных регистрах, а также обозначать несколько символов. Смена регистра (выбор строчных и прописных символов) производится путем удержания клавиши Shift (нефиксированное переключение). Для постоянной смены регистра используется Caps Lock (фиксированное переключение).

Функциональные клавиши

Функциональные клавиши располагаются в верхней части клавиатуры и представлены клавишами F1-F12. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80_%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%88_F1-F12.pngПример расположения и функций клавиш F1-F12

Специальные (служебные) клавиши

Служебные клавиши находятся рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. По сравнению с другими клавишами, они имеют увеличенный размер, что связано с высокой частотой их использования. К ним относятся клавиши Shift и Enter, регистровые клавиши Alt и Ctrl (их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд), клавиша Tab (для ввода позиций табуляции при наборе текста), клавиша Esc для отказа от исполнения начатой операции и клавиша Backspace для удаления только что введенных знаков. Служебные клавиши Print Screen, Scroll Lock и Pause/Break размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функции, зависящие от действующей операционной системы. Общепринятыми являются следующие действия:

  • Print Screen — печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).
  • Scroll Lock — переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.
  • Pause и Break — приостановка/прерывание текущего процесса (для MS-DOS)[Источник 2].

Клавиши управления курсором

Данные клавиши располагаются в правой верхней части клавиатуры и служат для управления экранным элементом, фиксирующим место ввода информации – курсором. К ним относятся: Page Up и Page Down (перевод курсора на одну страницу вверх или вниз); Home и End (переводят курсор в/начало или конец текущей, строки соответственно); клавиши со стрелками (выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой).

Группа клавиш дополнительной панели

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для использования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу-переключатель Num Lock.

Принцип работы клавиатуры в операционной системе

Все современные клавиатуры работают по тому же принципу, что и первые контактные. Выполнение клавиатурой своих основных функций не требует наличия специальных системных программ (драйверов), т.к. необходимое программное обеспечение, устанавливающее связь с компьютером, изначально содержится в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS).

%D0%A3%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%8B.jpeg

Процесс обработки клавиатурного ввода обеспечивается двумя микроконтроллерами – специальными микросхемами, предназначенными для управления электронными устройствами и осуществления их взаимодействия. Один расположен на материнской плате компьютера, второй встроен непосредственно в саму клавиатуру (специализированный процессор).В старых ЭВМ контроллер клавиатуры представлял из себя отдельный чип, например, VT82C42 или Intel 8042. Cовременные персональные компьютеры обычно оснащаются суперконтроллерами ввода/вывода на одном чипе — Super I/O controllers, например, VT1211, взаимодействующими с ЦПУ через интерфейс LPC (Low Pin Count).Именно контроллер клавиатуры осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Контроллер клавиатуры постоянно анализирует состояние клавиш, поочередно подавая сигналы на каждый из горизонтальных проводов (входов матрицы) и проверяя состояния вертикальных (ее выходов). Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице. Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля, клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу.

Дальнейший принцип работы клавиатуры в операционной системе можно разделить на несколько основных шагов:

  1. При осуществлении нажатия на клавишу или группу клавиш контроллер клавиатуры генерирует скан-код (от англ. глагола to scan — просматривать, сканировать) – жестко привязанный к каждой клавише на аппаратном уровне её номер в матрице (однобайтовое число), с помощью которого драйвер клавиатуры распознает, какая клавиша была нажата.[1]. Каждая клавиша основного поля клавиатуры генерирует два типа скэн-кодов: «код нажатия», когда клавиша нажимается, и «код отпускания (освобождения)», когда клавиша отпускается. Скан-коды отпускания отличаются от скан-кодов нажатия. Код отпускания для клавиатур IBM PC на 80h больше кода нажатия[2].
  2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры и интегрированную в материнскую плату компьютера. В случае, если клавиша удерживается в течение определенного времени, действует функция автоповтора – передача кода в контроллер на материнской плате повторяется. Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена[Источник 3].
  3. Порт клавиатуры выдает процессору прерывание с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания — 9 (Interrupt 9, Int9). Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область ОЗУ, в которой находится вектор прерывания, чтобы определить адрес начала программы. Таким образом, начинается работа программы обработки прерываний, которая является частью операционной системы.
  4. В ходе выполнения программы процессор анализирует скан-код, в результате чего он преобразуется в код символа (так называемые коды ASCII). Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем)

[Источник 4]. При этом в процессе обработки определяется состояние других клавиш и переключателей (Caps Lock,Shift), чтобы правильно получить вводимый код (например, «ф» или «Ф»). Таким образом, преобразование скан-кода в ASCII-код не однозначно, т.к. одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений.[3]

  1. Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в буфер клавиатуры, который представляет собой небольшую область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов. Буфер организован по принципу FIFO (First In First Out) (первый вошел- первый вышел). Выполнив возложенную на него функцию, обработчик прекращает свою работу с одновременным уведомлением об этом процессора.
  2. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной программе.
  3. Введенные символы продолжают храниться в буфере клавиатуры до тех пор, пока не будут переданы в программу, для которой они предназначены (например, в текстовый редактор). При этом возможна ситуация переполнения буфера в случае, если символы поступают в него быстрее, чем забираются программой. Тогда ввод символов временно прекращается, а пользователь слышит соответствующий звуковой сигнал.

Настройка клавиатуры

Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода. При этом настраиваемыми параметрами являются:

  • интервал времени после нажатия, по истечении которого начнется автоматический повтор кода;
  • темп повтора (количество знаков в секунду).

Средства настройки клавиатуры относятся к системным и обычно входят в состав операционной системы. Кроме параметров режима повтора, настройке подлежат также используемые раскладки и органы управления, используемые для переключения раскладок [Источник 5].

Примечания

  1. Особое положение занимают клавиши «Print Screen» (печать экрана) и «Pause» (пауза). Им соответствуют довольно длинные последовательности скэн-кодов, имитирующие одновременное нажатие нескольких клавиш. Это необходимо для совместимости с ранними вариантами компьютера, в которых для выполнения аналогичных функций требовалось нажимать такие комбинации клавиш.
  2. Данные коды приведены в справочной литературе.
  3. Специальные функции и символы верхнего регистра можно получить нажатием клавиш Shift, Ctrl, Alt и одного или более символов. BIOS центрального процессора проверяет наличие сигнала специальной клавиши (Shift/Ctrl/Alt) при нажатии других клавиш. Этот сигнал и код сканирования символьной клавиши в результате порождают специальную функцию или символ верхнего регистра.

Источники

  1. Виды клавиатур для компьютера // Сopyprinter: сайт. [2017-2017]. Дата обновления: 26.08.2017. URL: http://copyprinter.ru/pressroom/articles/vidy-klaviatur/ (дата обращения: 05.03.2017).
  2. Клавиатура компьютера: раскладка, клавиши, символы и знаки // Where-money: сайт. [2017-2017]. Дата обновления: 28.08.2017. URL: http://where-money.com/raznoe/klaviatura-kompyutera-raskladka-klavishi-simvoly-i-znaki (дата обращения: 04.03.2017).
  3. Принцип работы клавиатуры // Arxitektura-pk: сайт. [2017-2017]. Дата обновления: 28.08.2017. URL: http://arxitektura-pk.26320-004georg.edusite.ru/p133aa1.html (дата обращения: 04.03.2017).
  4. Клавиатура // Tofmal: сайт. [2017-2017]. Дата обновления: 28.08.2017. URL: http://www.tofmal.ru/projects/contest/ber/keyboard.html (дата обращения: 04.03.2017).
  5. Настройка средств ввода-вывода данных // 256bit: сайт. [2017-2017]. Дата обновления: 28.08.2017. URL: http://256bit.ru/informat/eu_Windows/win15.htm (дата обращения: 04.03.2017).

Ссылки/Литература

  1. Таненбаум, Э, Остин Т.Архитектура компьютера.6-ое изд. — СПб.: Питер, 2013. — 816 с. ISBN 978-5-496-00337-7
  2. Паттерсон Д., Хеннеси Д.Архитектура компьютеров и проектирование компьютерных систем. 4-ое изд. — СПб.: Питер, 2012. — 784 с. ISBN 978-5-459-00291-1

Используемые источники:

  • https://geekkies.in.ua/pc/кompjuternaja-klaviatura.html
  • https://wiki2.org/ru/компьютерная_клавиатура
  • https://ru.bmstu.wiki/клавиатура

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Андрей Ульянов
Наш эксперт
Написано статей
168
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации