Головна функція клавіатури - служити засобом введення. Клавіатура дозволяє набирати текст, використовувати «гарячі» клавіші для швидкого виклику функцій і меню, грати в комп'ютерні ігри і виконувати цілий ряд інших завдань. Залежно від виробника, цільової операційної системи і типу клавіатури (підключається до комп'ютера або вбудована в ноутбук) набір кнопок може дещо відрізнятися. Але в основному розмір і форма клавіш (або клавішевих ковпачків, як їх ще іноді називають) повторюються від клавіатури до клавіатури, так само як і їх положення і відстань між ними, незалежно від мови і алфавіту.
Як влаштована клавіатура
У більшості клавіатур налічується від 80 до 110 клавіш, в тому числі:
- текстові клавіші;
- числові клавіші;
- функціональні клавіші;
- клавіші управління.
Текстові клавіші представляють букви алфавіту, розташовані, як правило, в тому ж порядку, що і на друкарських машинках. Прийнято вважати, що традиційна розкладка, яку називають QWERTY по перших шести буквах, була покликана уповільнити швидкість друку для запобігання зіткнення і поломки металевих важелів механічних друкарських машинок при наборі. Деякі, правда, ставлять цей факт під сумнів, але, так чи інакше, розкладка QWERTY стала стандартною задовго до появи комп'ютерних клавіатур.
Клавіші можуть розташовуватися в клавіатурах і по-іншому. Найвідоміший альтернативний варіант розкладки - клавіатура Дворака, названа так на прізвище її творця серпня Дворака (August Dvorak). У такій розкладці всі голосні розташовані в лівій частині клавіатури, а найпоширеніші приголосні - у правій. Найбільш часто використовувані букви знаходяться в основному ряду, де встановлені пальці користувача при друку. Прихильники розкладки Дворака стверджують, що вона значно підвищує швидкість друку і знижує стомлюваність рук. Відомі й інші варіанти розкладки - ABCDE, XPeRT, QWERTZ і AZERTY (за першими літерами). Останні дві особливо поширені в Європі.
Панель числових клавіш з'явилася на комп'ютерних клавіатурах відносно недавно. По мірі все більшого поширення комп'ютерів у бізнесі різко зросла потреба в прискоренні введення, а оскільки основний масив даних, що вводяться представлений цифрами, було вирішено додати до традиційних клавішах ще сімнадцять числових кнопок, розташованих точно так само, як на рахункових машинках і калькуляторах.
У 1986 році компанія IBM доповнила стандартну клавіатуру функціональними клавішами і кнопками управління. Функціональні клавіші використовуються для виконання певних команд в операційних системах і додатках, а клавіші управління призначені для управління курсором і екраном.
Чотири клавіші зі стрілками, розташовані у формі перевернутої букви «Т» між полями текстових і числових клавіш, дозволяють переміщати курсор по екрану з невеликим кроком.
Інші клавіші управління:
- [Home];
- [End];
- [Insert];
- [Delete];
- [PageUp];
- [Page Down];
- [Control] ([Ctrl]);
- [Alternate] ([Alt]);
- [Escape] ([Esc]).
У клавіатурах Windows використовуються також додаткові клавіші управління: дві кнопки [Windows] або [Start] і клавіша [Application]. У клавіатурах Apple передбачені клавіші [Command] (вони ж [Apple]). Клавіатури для Linux оснащені спеціальними «гарячими» клавішами, в тому числі кнопкою із зображенням пінгвіна Тих - символу Linux.
Комп'ютерна клавіатура: погляд зсередини
Клавіатура - це свого роду мініатюрний комп'ютер. У неї є власний процесор і електричний ланцюг, що відповідає за обмін даними між клавішами, процесором і комп'ютером. Основна частка цього ланцюга припадає на клавіатурну матрицю.
Клавіатурна матриця - це набір електросхем, розташованих під клавішами. У всіх клавіатурах (крім ємнісних, про які піде мова в наступному розділі) під кожною клавішею ланцюг розривається. Коли користувач натискає кнопку, вона натискає на перемикач і замикає ланцюг, пропускаючи невелика кількість струму. Механічне дію перемикача викликає легку вібрацію (віддачу), яка фільтрується процесором. Коли клавішу натискають і утримують, процесор сприймає це як багаторазове натискання клавіші.
Коли процесор виявляє, що мета замкнулася, він обчислює її положення на клавіатурній матриці по таблиці кодів символів, яка зберігається в його постійної пам'яті (ROM, ПЗУ). Таблиця кодів символів - це. по суті, схема порівняння або таблиця пошуку. У ній містяться відомості про становище кожної клавіші на клавіатурній матриці і про те, чому кожна з клавіш або клавішних поєднань відповідає. За допомогою таблиці кодів процесор дізнається, що натискання однієї клавіші відповідає, наприклад, малої букві «а», а в поєднанні з клавішею (Shift) - вже прописаний «А».
З'єднання клавіатури з комп'ютером
Принаймні введення процесор клавіатури аналізує клавіатурну матрицю і визначає, які символи відправляти комп'ютера. Ці дані зберігаються в буфері пам'яті і потім передаються на комп'ютер.
Більшість клавіатур підключається до комп'ютера кабелем через роз'єм PS / 2 або порт USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина). У ноутбуках використовуються вбудовані конектори. Який би механізм не застосовувався, кабель відповідає за харчування клавіатури і передачу сигналів з неї на комп'ютер.
Бездротові клавіатури з'єднуються з комп'ютером по інфрачервоній (IR), радіочастотної зв'язку (RF) або Bluetooth. Інфрачервоне і радіочастотне з'єднання діють точно так само, як в пультах дистанційного управління. У будь-якому випадку, який би тип сигналу не використовувався для бездротової клавіатури необхідний ресивер - вбудований або підключений до USB-порту комп'ютера. Оскільки бездротові клавіатури фізично не з'єднані з комп'ютером, вони оснащені власним джерелом живлення - акумуляторами або електропроводів для включення в мережу.
Як би клавіатура ні з'єднувалася з комп'ютером, за її сигналом спостерігає клавіатурний контролер -інтегральна мікросхема, яка обробляє дані клавіатури і передає їх в операційну систему. Коли операційна система отримує дані з клавіатури, вона насамперед перевіряє, чи не є ці дані системної командою типу [Ctrl] + [Alt] + [Delete] в Windows, яка перезавантажує комп'ютер. Потім операційна система передає дані активному додатком.
Додаток також перевіряє, чи є дані клавіатури командою типу (Alt] + [f). яка відкриває меню «Файл» (File) в програмах Windows. Якщо це не команда, додаток сприймає дані як контент, під яким можна розуміти що завгодно - від тексту до адреси URL або цифр. Якщо активне застосування не допускає клавіатурного введення, воно ці дані просто ігнорує. Весь процес - від натискання клавіші до введення даних в додаток - відбувається практично миттєво.
Клавіатурні перемикачі
У клавіатурах застосовуються перемикачі двох основних типів: механічні та немеханічні. Ємнісні перемикачі вважаються немеханічними, оскільки не замикають ланцюг фізично, на відміну від більшості інших клавіатурних механізмів. У ємнісних клавіатурах через всю клавіатурну матрицю постійно проходить струм, а кожна клавіша закріплена на пружинці, до якої в свою чергу кріпиться крихітна пластинка. При натисканні клавіші ця платівка зближується з іншого платівкою, розташованої під нею. При цьому кількість струму, що проходить через матрицю, змінюється. Процесор реєструє це зміна та інтерпретує його як натискання відповідної клавіші. Клавіатури з ємнісними перемикачами коштують дорого, але зате служать набагато довше всіх інших і не викликають віддачі, оскільки поверхні в них фактично не стикаються.
Всі інші типи клавіатурних перемикачів - за своєю суттю механічні, однак виробляють різні тактильні і звукові відчуття. Механічні перемикачі можна розбити на наступні групи:
- з гумовими ковпачками;
- мембранні;
- з металевими контактами;
- з поролоном.
Найбільш поширені перемикачі з гумовими ковпачками. У таких клавіатурах під кожною клавішею розташований невеликий гнучкий гумовий ковпачок з твердою вугільної серединкою. При натисканні клавіші розташований всередині неї стрижень натискає на ковпачок, а той стикається з рівною твердою поверхнею клавіатурній матриці. При цьому вугільна серединка ковпачка замикає ланцюг. Коли клавішу відпускають, гумовий ковпачок розправляється і повертає кнопку в початковий стан. Клавіатури з гумовими ковпачками коштують дуже дешево, забезпечують прекрасний тактильний відгук, стійкі до вологи і корозії, оскільки клавіатурна матриця надійно захищена шаром гуми. У мембранних клавіатурах замість окремих перемикачів для кожної з клавіш використовується цільна мембрана від краю до краю. Надрукована на мембрані схема замикає ланцюг при натисканні клавіш. У деяких мембранних клавіатурах замість клавішевих ковпачків навіть використовуються плоскі панелі із зображеними на них клавішами. Мембранні клавіатури не забезпечують віддачі, а без спеціальних пристосувань навіть не виробляють клацають звуки при друку, який так подобається багатьом користувачам. Зате вони дуже недорого коштують.
Клавіатури з металевими контактами і поролоном поширені набагато менше двох попередніх типів. У першому випадку кожна клавіша кріпиться до пружинці, на іншому кінці якої закріплена смужка металу, що замикає ланцюг при натисканні. У другому випадку штифт клавіші відділяється від металевої смужки шматочком пружного поролону, який забезпечує відчутний тактильний відгук. Клавіатури обох конструкцій приємні на дотик, видають гучні клацання при друку і коштують дуже недорого. Недолік подібних перемикачів в тому, що їх компоненти швидко зношуються і ніяк не перешкоджають проникненню вологи і пилу на клавіатурну матрицю.
Джерело: , №4, лютий, стор. 4-5. Стаття "Як працює комп'ютерна клавіатура".