Компьютерная клавиатура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

История[править | править код]

Видеотерминал ADM-3A[en] — 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.

Клавиатура Symbolics[en] LM-2 «space-cadet[en]» со множеством управляющих клавиш и клавиш-модификаторов, специфичных для этой машины. Под эту клавиатуру писался редактор Emacs
Клавиатура 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[en] для лисп-машин MIT, содержали большое количество управляющих клавиш, специфичных для данной архитектуры. Также стали появляться функциональные клавиши, не имевшие предопределённого назначения. Проводились эксперименты по использованию аккордных клавиатур.

83-клавишная «XT» — клавиатура

Единый стандарт клавиатуры, как и многие другие стандарты компьютерного оборудования, связан с компьютером IBM PC. Первая версия клавиатуры для IBM PC[en], 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 отделён от основного буквенно-цифрового, некоторые клавиши перенесены на другие места. Несмотря на внешнее сходство и использование одинакового разъёма DIN, новая клавиатура была несовместима с прежними моделями IBM PC и IBM PC/XT — для подключения к ним у некоторых клавиатур был специальный переключатель. Но по-настоящему стандартом стало следующее поколение клавиатур, представленное в 1986 году клавиатурой Model M[en], имевшей, в зависимости от локализации, от 101 (в американской раскладке) до 106 (в японской) клавиш. Дальнейшее развитие клавиатур шло от этой модели: изменился порт подключения, на PS/2 и USB, добавились клавиши Windows и меню, на некоторых — мультимедийные клавиши. В ноутбуках и компактных клавиатурах расположение клавиш может отличаться, некоторые клавиши могут быть доступны с помощью модификатора Fn, но за исключением клавиатур от Apple и специализированных рабочих станций, наподобие терминалов Блубмерга, большинство компьютеров используют клавиатуру, произошедшую от IBM PC.

Раскладка 105-клавишной клавиатуры IBM/Windows
Esc F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 PrtSc
SysRq
Scroll
Lock
Pause
Break
ТильдаВосклицательный знак@КавычкиЗнак решёткиЗнак номераСимвол доллараТочка с запятойЗнак процентаЦиркумфлексДвоеточиеАмперсандВопросительный знакЗвёздочка (типографика)Круглые скобкиКруглые скобкиПодчёркиваниеСложениеBackspaceМашинописный обратный апострофЁ (кириллица)1 (цифра)2 (цифра)3 (цифра)4 (цифра)5 (цифра)6 (цифра)7 (цифра)8 (цифра)9 (цифра)0 (цифра)ДефисЗнак равенстваBackspaceТабуляцияQWE (латиница)RT (латиница)Y (латиница)UI (латиница)O (латиница)P (латиница)Фигурные скобкиФигурные скобкиКлавиша вводаТабуляцияЙЦУ (кириллица)К (кириллица)Е (кириллица)Н (кириллица)ГШЩЗКвадратные скобкиХ (кириллица)Квадратные скобкиЪКлавиша вводаCaps LockA (латиница)SDFGH (латиница)JK (латиница)LДвоеточиеКавычкиВертикальная чертаКосая чертаКлавиша вводаCaps LockФЫВ (кириллица)А (кириллица)ПР (кириллица)О (кириллица)ЛДТочка с запятойЖМашинописный апострофЭОбратная косая чертаВвод (клавиша)ShiftВертикальная чертаZX (латиница)C (латиница)VB (латиница)NM (латиница)Угловые скобкиУгловые скобкиВопросительный знакЗапятаяShiftShiftОбратная косая чертаЯЧС (кириллица)М (кириллица)ИТ (кириллица)ЬЗапятаяБТочка (знак препинания)ЮКосая чертаТочка (знак препинания)ShiftCtrlWindows (клавиша)AltПробелAlt GrWindows (клавиша)Menu (клавиша)CtrlKB Eng-Rus QWERTY(ЙЦУКЕН).svg
Ins Home PgUp NumLk / *
Del End PgDn 7 8 9 +
4 5 6
1 2 3 Ent
0 ,

Устройство[править | править код]

Мембрана плёночной клавиатуры с дорожками и контактными площадками

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 70-80-х не имели отдельного контроллера клавиатуры, в них клавиатуру опрашивал непосредственно центральный процессор. В клавиатурах стандарта IBM PC/AT для этой цели используется микроконтроллер, аналогичный Intel 8042[2]. Клавиатуры, покдлючаемые через PS/2 генерируют прерывание при нажатии, длительном удержании и отпускании клавиш, в то время как USB передаёт состояние клавиатуры после каждого цикла опроса.

Группы клавиш[править | править код]

Клавиатура, соответствующая стандарту PC/AT. 104 клавиши расположены согласно раскладке QWERTY

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

Дополнительные группы:

Некоторое количество (в PC/AT-клавиатуре — двенадцать) функциональных клавиш расположено в верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а у самого правого края клавиатуры — цифровая панель, которая может выполняться съёмной.

Буквенно-цифровой блок[править | править код]

Буквенно-цифровые клавиши также именуются алфавитно-цифровыми клавишами, клавишами данных, клавишами для ввода данных. Основу этого блока составляет набор, аналогичный пишущей машинке. Обычно к одной клавише данных привязано несколько букв, цифр, знаков препинания и символов. Какая будет введена буква, определяется заданным регистром клавиатуры — режимом работы клавиатуры, установленным клавишами управления или клавишами переключения регистра.[3][4]

К алфавитно-цифровому блоку относятся клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и символов основных[en] арифметических действий, а также специальных символов. В стандартной клавиатуре PC/AT этот блок включает в себя 47 клавиш. Для некоторых языков, где число букв в алфавите больше 26, производители клавиатур выпускают клавиатуры с дополнительными клавишами в алфавитно-цифровом блоке — например, на клавиатурах для украинского языка (33 буквы) их уже 48 (см.: Украинская раскладка клавиатуры). Для русского алфавита с его 33 буквами специальные клавиатуры не производятся — все буквы русского алфавита размещены на клавишах стандартной клавиатуры PC/AT.

Клавиши алфавитно-цифрового блока делятся по рядам и по зонам.[источник не указан 1665 дней] Нижний ряд блока находится над клавишей «пробел» и клавишами-модификаторами Ctrl, Alt, AltGr. Он считается первым. Выше — второй, в методе слепой десятипальцевой печати также называемый «домашним» рядом[источник не указан 1665 дней]. Ещё выше — третий. Самый верхний ряд клавиш блока — четвёртый — в латинской раскладке QWERTY не содержит клавиш для ввода букв, но включает все клавиши ввода цифр. По этой причине его часто называют цифровым рядом[источник не указан 1665 дней]. Зоной называется совокупность клавиш, закреплённых в методе слепой десятипальцевой печати за пальцами каждой из рук. Нумерация зон идёт слева направо.[источник не указан 1665 дней]

Результат действия алфавитно-цифровых клавиш зависит от регистра (нижний или верхний) и уровня (первый или второй), в котором осуществляется нажатие этих клавиш.

Клавиши управления[править | править код]

Клавиши управления (англ. control keys) предназначены для выполнения определенных действий. Они могут использоваться отдельно или в сочетании с другими клавишами[3]. К ним относятся: Esc, Tab ↹, Ctrl, Alt, ← Backspace, ↵ Enter, PrtSc, Ins, Num Lock, Del, Scroll Lock, Break[5], ⊞ Win[3].

Клавиши-модификаторы

К числу клавиш-модификаторов относятся клавиши Shift, Ctrl, Caps Lock, Alt и AltGr (правая Alt). Они предназначены для изменения (модификации) действий других клавиш. Включение верхнего регистра клавиш (при отключённом ⇪ Caps Lock) осуществляется нажатием и удержанием клавиши ⇧ Shift. Нажатие и удержание клавиши AltGr используется для перехода на второй уровень клавиатуры.

Клавиши-модификаторы используются наиболее часто, поэтому они имеют увеличенный размер. К тому же клавиши ⇧ Shift и Ctrl продублированы по обеим сторонам блока алфавитно-цифровых клавиш.

Клавиши системных команд

К ним относятся: SysRq, Esc, PrtSc, Pause, Break, ≣ Menu.

Функциональные клавиши[править | править код]

Также на PC/AT клавиатуре в верхней части клавиатуры располагается блок так называемых функциональных клавиш — от F1 до F12. (На клавиатурах PC/XT было 10 функциональных клавиш от F1 до F10, расположенных в два столбца в левой части клавиатуры.) Функции этих клавиш определяются в зависимости от системного или прикладного ПО: программой конфигурации материнской платы (Setup BIOS) и, в последующем, запущенной операционной системой.

Функции отдельных функциональных клавиш, комбинации функциональных клавиш с клавишами Shift, Ctrl и Alt и «обычными» клавишами составляют часть интерфейса пользователя и, как правило, являются постоянными для отдельно взятого вида ПО. Существует ряд универсальных назначений, применяемых наиболее широко: зачастую при нажатии F1 на экран выводится встроенный справочник по программе (часто уже открытый на странице, соответствующей режиму программы, в котором она находится), а нажатие ESC приводит к прерыванию текущей операции.

Цифровая клавиатура[править | править код]

Основу этого блока составляет набор из 17 клавиш, аналогичный применяемым в калькуляторах, кассовых аппаратах и тому подобном. Основное назначение клавиш цифровой клавиатуры — дублирование функций клавиш алфавитно-цифрового блока в части ввода цифр и символов основных арифметических действий. Клавиши этой панели более удобны для ввода цифр и арифметических знаков, нежели клавиши алфавитно-цифрового блока. В отключенном режиме дублирует клавиши управления курсором.

Специализированные клавиши[править | править код]

Мультимедийные клавиатуры[править | править код]

Мультимедийная компьютерная клавиатура, способная управлять громкостью звука и сетевым поведением компьютера

Многие современные компьютерные клавиатуры, помимо стандартного набора из 104 клавиш, снабжаются дополнительными клавишами (как правило, другого размера и формы), которые предназначены для упрощённого управления некоторыми основными функциями компьютера:

  • управление громкостью звука: громче, тише, включить или выключить звук;
  • управление лотком в приводе для компакт-дисков: извлечь диск, принять диск;
  • управление аудиопроигрывателем: играть, поставить на паузу, остановить воспроизведение, промотать аудиозапись вперёд или назад, перейти к следующей или предыдущей аудиозаписи;
  • управление сетевыми возможностями компьютера: открыть почтовую программу, открыть браузер, показать домашнюю страницу, двигаться вперёд или назад по истории посещённых страниц, открыть поисковую систему;
  • управление наиболее популярными программами: открыть калькулятор, открыть файловый менеджер;
  • управление состоянием окон операционной системы: свернуть окно, закрыть окно, перейти к следующему или к предыдущему окну;
  • управление состоянием компьютера: перевести в ждущий режим, перевести в спящий режим, пробудить компьютер, выключить компьютер.

Так как многие из этих функций (управление звуком и воспроизведением звукозаписей, управление компакт-дисками и т. п.) относятся к сфере мультимедиа, то такие клавиатуры часто называются «мультимедийными клавиатурами».

Фирменные драйверы таких клавиатур, как правило, не предоставляют пользователям возможности управлять назначением большинства дополнительных клавиш (кроме, возможно, специальной группы «пользовательских клавиш»), а также не дают возможности определять дополнительные сочетания, состоящие из нескольких клавиш (с участием мультимедийных) и назначать им новые специальные функции. Однако эта проблема может быть решена при помощи независимых универсальных драйверов от сторонних разработчиков.

Программируемые клавиатуры[править | править код]

Разработаны[6] клавиатуры, в которых назначение и внешний вид клавиш изменяется программным образом в зависимости от выбранного набора символов и даже от запущенного в текущий момент приложения. Каждая клавиша фактически представляет собой мини-дисплей, отображающий её текущее назначение. Это могут быть не только символы различных алфавитов, но и пиктограммы «горячих» клавиш приложения.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. https://www.dribin.org/dave/keyboard
  2. В.А. Авдеев, В.Ф. Гузик. Компьютеры: шины, контроллеры, периферийные устройства. — Таганрог : ТРТУ, 2001.
  3. 1 2 3 Использование клавиатуры. Справка Windows. support.microsoft.com. Проверено 17 декабря 2016.
  4. С. И. Адян. Математический энциклопедический словарь. — Сов. энцикл., 1988-01-01. — С. 823. — 856 с.
  5. Brice Carnahan, James O. Wilkes. The IBM Personal Computers and the Michigan Terminal System. — UM Libraries, 1987-01-01. — 366 с.
  6. Студия Артемия Лебедева — Клавиатура «Оптимус Популярис»

Ссылки[править | править код]