Какой принцип работы клавиатуры компьютера или ноутбука. Так же необходимо узнать историю компьютерной клавиатуры от и до.
Для начала поговорим о раскладке и появлении QWERTY клавиатуры, далее о принципе работы.
История клавиатуры – появление раскладки QWERTY
Появление компьютеров навсегда изменило жизнь нашего общества. Мы пользуемся этими машинами постоянно и уже не представляем своей деятельности без этого помощника. Сам внешний вид настольного компьютера или ноутбука для нас настолько привычен, что невозможно представить его другим. Хотя все его комплектующие прошли долгий путь к объединению в персональный компьютер.
Например, первая клавиатура QWERTY была использована в 1873 году для электрической печатной машинки Кристофера Скоулза. Разработанная им раскладка была призвана замедлить работу машинисток. Если бы буквы на клавиатуре располагались в алфавитном порядке, соседние клавиши слишком часто задевали бы друг друга, и от этого машины могло заклинить. Хотя такой проблемы уже давно не существует, и были разработаны более эргономичные раскладки, QWERTY остаётся самой популярной раскладкой мира.
В ту же эпоху люди впервые задумались об объединении механической печатной машинки с другим, электронным устройством. В результате их усилий была создана машина Бодо, которая позволяла подключить печатную машинку к системе телеграфа. Это новое устройство зашифровывало напечатанный текст с помощью пятибитного кода и передавало его по телеграфной линии.
В это же время телеграфист на другой стороне должен был включать устройство приёма, которое фиксировало передаваемый текст. Со временем техника позволила отказаться от синхронной работы устройств ввода и вывода. Так появился телетайп.
К началу 20-х годов ХХ века имел широкое применение в сферах финансов и политики. Со временем исчезла необходимость выводить текст на бумагу – его стали хранить в электронном виде и распечатывать только при необходимости.
В 1943 году была введена в эксплуатацию машина ЭНИАК, которую принято считать одним из первых компьютеров. Её разработали для разнообразных расчётов, связанных с военной техникой. Но в принципе ЭНИАК мог решать широчайший круг задач.
Ввод информации в ЭНИАК производился не через привычную для нас клавиатуру, а с помощью переключения специальных штекеров и наборных панелей.
Появление функциональных клавиш на клавиатуре
После Второй мировой войны началась разработка вычислительных машин для ещё более широкого применения. К коммерческим электронно-вычислительным машинам УНИВАК и БИВАК можно было подключить электронную пишущую машинку, но она не была основным устройством ввода. В 1960 году была создана ёмкостная клавиатура. Это позволило более эффективно использовать печатные Enter машинки в сфере ЭВМ и ускорить работу машинисток.
1980 год стал ключевым в истории персонального компьютера. Именно тогда к раскладке печатной машинки были добавлены клавиши Control, Alt и Enter, позволяющие не только вводить текст, но и давать компьютеру функциональные команды. Так компьютерная клавиатура стала многофункциональной. Клавиша тогда ещё означала конец ввода и находилась в углу клавиатуры, а сама клавиатура была намертво вмонтирована в тело ПК. Всего на ней было 83 клавиши: буквенные, цифровые и служебные.
Клавиатуры новейшего образца
Первая клавиатура для ПК была неудобной в использовании. В 80-х годах предпринималось немало попыток её усовершенствовать. Некоторые предложения, например, расположение клавиши в алфавитном порядке, не нашли отклика, а вот увеличение и перемещение клавиши Enter быстро прижилось. К 1987 году на клавиатуре появились функциональные клавиши, а их общее число составило 101. Так она обрела вид, известный нам сегодня.
В наши дни наряду с классической проводной PS/2 клавиатурой используют устройства с разъёмами под USB. Также есть беспроводные клавиатуры на аккумуляторах, работающие через Bluetooth или инфракрасный порт. Важным показателем для последних является расстояние, на котором устройство может поддерживать связь с персональным компьютером.
Определённую нишу на рынке заняли также эргономичные клавиатуры. Клавиши на них расположены нелинейно, что позволяет предотвратить появление туннельного синдрома. Это уменьшает нагрузку на руки и позвоночник оператора ПК. Размер таких устройств чуть больше стандартного. Другие видоизменённые формы: мультимедийные и интернет-клавиатуры позволяют регулировать уровень звука в колонках компьютера, перезагружать ПК или переводить его в ждущий и спящий режим.
С появлением ноутбуков распространились и новые клавиатуры – плоские и без отдельной цифровой панели. Сегодня рынок заполнили КПК и коммуникаторы. Подключать к ним классическую клавиатуру бессмысленно: она в несколько раз больше и тяжелее самого компьютера. В этих устройствах нового поколения есть лишь виртуальная клавиатура, которая появляется на сенсорном экране по требованию оператора. Поразительно, но английская раскладка на ней та же самая, что и на первой печатной машинке – QWERTY.
Вот такая небольшая история раскладки клавиатуры здесь приведена. Далее мы рассмотрим принцип ее работы.
Общий принцип работы клавиатуры
Если кому неизвестно, но внутри корпуса клавиатуры также имеется процессор для обработки данных. Эта микросхема называется контроллер и способна отслеживать, какие клавиши были нажаты, а затем отправить эти данные основному процессору.
В клавиатуре имеются датчики, которые определяют давление на клавиши. В свою очередь замыкается электрическая цепь. Ранее клавиатуры создавались с датчиками механического типа, сейчас же – мембранного типа. В верхней части переключатель активный, а в нижней – пассивный.
Также внутри корпуса имеются и электронные микросхемы дешифрации сигнала.
Данные между процессором и клавиатурой происходит в виде 11-битовых блоков (служебные данные и 8 плюсовых разрядов) по 2-х проводному кабелю.
Принцип действия клавиатуры в том, что при нажатии происходит сканирование и преобразование введенного символа в двоичный код, затем он передается процессору для последующей обработки. Вот и все.
Для вывода данных код преобразуется в специальную кодировку, чтобы мы могли видеть символ таким, как он изображен на клавише. Сейчас самая известная и популярная кодировка ASCII (American Standart Code for Information Interchange – американский стандарт кодов для обмена информацией).
Кодировка ASCII представляет собой таблицу из 128 символов, разделенных на группы:
- Символы пишущей машинки (строчные, прописные и латинские буквы, цифры, знаки.).
- Специальные управляющие символы.
Когда клавиша нажата, создается сигнал прерывания, передающийся центральному процессору. Данный сигнал как бы приостанавливает деятельность CPU, заставляя его переключиться на обработку сигналов с клавиатуры.
В это же время, когда клавиша нажата, сведения о нажатии передаются в буфер обмена самой клавиатуры. Когда сигнал нажатия будет передан уже непосредственно процессору, то буфер очищается.
Существует так называемый 7-ми разрядный скан-код, который имеется на каждой клавише. Он анализируется CPU и преобразуется в символ. Кстати говоря, когда клавиша отпускается, то процессору посылается еще один сигнал прерывания. В двух случаях – нажатие и отпускание генерируется однобайтный код. Это нужно, чтобы процессора знал, нажата ли клавиша или отпущена.
Из чего состоит клавиатура – типы клавиши
- Клавиши функционального типа. Расположены от F1 до F12 Предназначение каждой клавиши прописано в документации к вашему компьютеру или ноутбуку, где должна быть инструкция к клавиатуре. Обычно работа функциональной клавиши зависит от программы или операционной системы. Например, запуск музыки, если открыт плеер или музыкальная вкладка в браузере. На ноутбуках так же существует клавиша FN и она тоже функциональная. Зачем она нужна читаем по ссылке.
- Клавиши служебного типа – это Enter, Ctrl, Shift, Alt, Esc, Tab, Backspace, Print Screen, Scroll Lock, Pause или
- Символы пишущей машинки – или попросту алфавитно-цифровые кнопки. Все буквы, цифры и знаки препинания английской и русской раскладки.
- Управление курсором – в некоторых программах с помощью клавиш можно управлять перемещением между окнами и в самих окна без использования курсора. К таким клавишам относятся Home и End – переводят курсор в начало или конец строки. Клавиша Insert – переключает режим ввода данных. Клавиша Delete – удаляет текст или прочие элементы, где это возможно.
- Дополнительная панель – На многих клавиатурах ноутбуков и ПК справа имеется панель, дублирующая некоторые клавиши. Обычно цифры, некоторые знаки и
Можно ли изменить раскладку клавиатуры? Да, почти любую клавишу можно изменить на любую другую с помощью программ. Ссылку на более подробную информацию скоро предоставлю.
По какому принципу буквы расположены на клавиатуре
Мы узнали историю появления клавиатуры раскладки QWERTY. Многие думают, что расположение букв таким образом, как видим мы их сейчас на клавиатуре – нерациональное. Существует много других раскладок, более удобных.
Одной из таких наработок было представлено Артуром Двораком – профессором Вашингтонского университета. Он разработал вариант раскладки, где часто употребляемые символы расположены в верхних и средних рядах. Рядом с левой рукой среднего ряда находятся клавиши с гласными. Рядом с правой рукой находятся согласные.
Статистика показала, что руки при работе за такой клавиатурой гораздо меньше подвержены нагрузкам. Получается так, что на клавиатуре Дворака мы свершаем почти в три раза меньше телодвижений, чем на стандартной клавиатуре QWERTY. На раскладке Дворака выходит около двух километров перемещений пальцев, за 8 часов работы, а на QWERTY – около семи километров.
В русской раскладке тоже немало недостатков. Например, есть запятая. Чтобы ввести этот символ нужно нажать две клавиши, хотя можно было бы придумать для нее отдельную кнопку.
Таким вот образом мы выяснили, историю и предназначение, а самое главное – принцип работы клавиатуры. А также почему клавиши расположены так, как видим мы их на современных клавиатурах.