Классификация клавиатур

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Забайкальский  государственный университет» 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

по дисциплине: Информатика

на тему: «Классификация клавиатур» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы ТБ_з-11 Муриков А.П.

            Проверил: Шестакова О.Н. 
 
 
 

Чита  2012 г.

     Содержание 

      Введение

     В наше время информационного века наличие умения работы на электронных  устройствах и компьютерах в частности очень важно. Совершенно очевидно, что компьютер служит для хранения и обработки информации, однако информация не может взяться из неоткуда. Для внесения информации в компьютер или другое электронное устройство вроде коммуникатора, терминала, записной книжки используются различные устройства ввода (Input Devices). К таким устройствам относятся все возможные клавиатуры, мышки, джойстики, микрофоны, устройства чтения компакт дисков и многие другие устройства. Каждому пользователю компьютеров обязательно знакома клавиатура. Клавиатура – основной посредник между человеком и электронной техникой множества разновидностей: от персональных компьютеров до мобильных телефонов.

     Это устройство ввода информации от пользователя в компьютер. Клавиатура - это одна из основных частей компьютера. Обычно клавиатура компьютера - это самостоятельный конструктивный блок. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Однако, несмотря на то, что все мы знаем что такое клавиатура, мы чаще всего не задумываемся о том, как она работает. Конечно понятно что «теоретически», при нажатии клавиши происходит замыкание контактов, в результате чего в цепи образуется напряжение, которое передается контроллеру клавиатуры, там обрабатывается и посылается на контроллер материнской платы в виде двоичной команды, где обрабатывается по таблице символов UNICOD, и после этого уже выполняется действие, привязанное на эту команду               (в данном случае вывод буквы в программу).

     Целью данной работы является изучение принципа работы клавиатуры, классификация,  назначение, тенденции развития и применение полученных знаний в повседневной жизни.

     Назначение

     Клавиатура  предназначена для ввода в  компьютер текстовой информации (букв, цифр, знаков) и управление его работой, т. е. ее назначение состоит в том, чтобы передавать команды или информацию в компьютер, для дальнейшей ее обработки.

     Наиболее распространенным стандартом расположения символьных клавиш является раскладка QWERTY (ЙЦУКЕН), которая при необходимости может быть перепрограммирована на другую раскладку.

       Несмотря на почтенный возраст  клавиатуры (она использовалась  на печатных машинках еще до возникновения компьютеров) и развитие альтернативных, «гуманных» интерфейсов – координатных устройств и технологий распознавания речи, без клавиатуры на компьютере очень сложно работать. Разумной альтернативы клавиатурам пока нет, есть лишь их разнообразные модификации и разновидности, выполняющие одни и те же основные функции и некоторое количество дополнительных – в зависимости от запросов пользователя.

     Классификация клавиатур

     Компьютерные клавиатуры классифицируются по нескольким признакам:

• конструкция клавиатуры;
• количество клавиш;
• интерфейс для подключения клавиатур к ПК;
• тип корпуса клавиатуры.

     По  своей конструкции клавиатуры делятся  на сенсорные и кнопочные. 

     Сенсорные модели не содержат механических элементов (токопроводящие контакты у этих устройств выполнены в виде двух пластин, разделенных небольшим зазором), за счет чего такие клавиатуры работают бесшумно и весьма долговечны (ведь они защищены от пыли и других внешних воздействий). Эти устройства не имеют клавиш как таковых, поэтому тактильные ощущения пользователя от работы с ними принципиально иные. Широкого распространения сенсорные клавиатуры не получили в связи с необходимостью привыкания.

     Большинство пользователей имеют дело с традиционными  – кнопочными клавиатурами. Стандартные кнопочные клавиатуры всех видов имеют схожие габариты (приблизительно 450х150х15 мм) и заключены в прямоугольные пластиковые или металлические корпуса разной степени прочности и герметичности. Кнопки на них расположены в определенном порядке, имеют (за исключением наиболее часто используемых) одинаковые размеры и форму, величину хода, а также находятся на одинаковом расстоянии друг от друга (все эти параметры и допустимые вариации их значений регулируются отраслевыми стандартами, в частности ISO 9241-4).

     Кнопочные клавиатуры в свою очередь подразделяются на мембранные, полумеханические и механические. В моделях первого типа при нажатии клавиши смыкаются две мембраны. За возврат клавиши отвечает эластичный купол (с шахтой в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями. Благодаря тому, что контакты находятся на внутренних сторонах пленок, эта конструкция хорошо защищена от пыли и влаги. В максимально герметизированной реализации мембранная клавиатура содержит внутри единый резиновый «коврик» с расположенными под клавишами выступающими куполами. К плюсам мембранных клавиатур можно отнести тихую работу, «мягкость» (легкость нажатия на клавиши), защищенность от внешних воздействий. К недостаткам можно отнести меньшую, по сравнению с другими типами конструкций, долговечность (20–30 млн. нажатий – около года интенсивной эксплуатации). В полумеханических клавиатурах используются более долговечные (50–100 млн. нажатий) металлические контакты, распаянные на печатной плате. В остальном, они не отличаются от мембранных: в исходное состояние клавиши в них также возвращаются с помощью эластичного пластикового купола. В механических клавиатурах кнопка после нажатия возвращается пружиной. Плюсами таких устройств являются долговечность и надежность, а также отсутствие эффекта «усталости» конструкции (в механических клавиатурах сопротивление нажатиям практически не зависит от их количества, чего нельзя сказать о мембранных и полумеханических клавиатурах). Серьезный минус моделей данного типа – достаточно шумная работа.

     В зависимости от количества клавиш клавиатуры делятся на:

• 83-клавишная клавиатура PC и XT;
• 84-клавишная клавиатура AT;
• 101-клавишная расширенная клавиатура;
• 104-клавишная расширенная клавиатура Windows.
• мультимедийные клавиатуры

     Рассмотрим  три последних типа клавиатур, потому что первые два практически не используются.

     101-клавишная  расширенная клавиатура может быть условно разделена на следующие области: область печатных символов, дополнительная цифровая клавиатура, область управления курсором и экраном, функциональные клавиши.

     В 104-клавишная клавиатуре Windows используются три новые клавиши, используемые при работе с Windows.

     Мультимедийный клавиатуры, помимо ста четырёх клавиш, 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.

     По  способу подключения к ПК клавиатуры бывают проводные и беспроводные. 

     Для подключения клавиатуры к компьютеру используются два проводных интерфейса. Большинство старых моделей ориентировано на интерфейс PS/2. Соответствующий круглый 6-контактный разъем присутствует на большинстве материнских плат и обычно выведен на заднюю панель системного блока в виде порта из фиолетового пластика.  Соединение через порт имеет ряд преимуществ. Например, USB-клавиатуру можно подключать и отключать в «горячем» режиме (выполнение данной операции с клавиатурой стандарта PS/2 может привести к системному сбою или повреждению контроллера на материнской плате). 

     Беспроводные  клавиатуры вместо кабельных интерфейсов для связи с компьютером используют радиоканал. Для соединения с ПК такие устройства комплектуются адаптером, подключаемым к порту USB. В качестве стандарта радиосвязи нередко выступает Bluetooth, но достаточно распространены и решения, в которых применен уникальный фирменный радиоинтерфейс. Модели второго типа имеют более широкий радиус действия – до 60 м. Питаются они либо от встроенного аккумулятора, либо от сменных батарей.

     В зависимости от типа корпуса клавиатуры делятся на: традиционные, эргономичные, дизайнерские, лазерные.

     Традиционные (стандартные) – обычные  AT-клавиатуры.

     Конструкции эргономичных  клавиатур учитывают естественное положение рук во время набора. Эргономичная клавиатура дает возможность повысить производительность и избежать опасности некоторых хронических заболеваний.

     Для особо требовательных к внешнему виду техники пользователей существуют эксклюзивно оформленные модели клавиатур - дизайнерские. Многие компании специализируются на создании необычных клавиатур, но практической пользы в декорировании клавиатур нет.

     Единственным  осязаемым компонентом лазерной клавиатуры является компактная «коробочка» проектора. Испускаемый ею луч света «рисует» клавиши на поверхности стола, а инфракрасные датчики следят за тем, когда и какую из них «нажимает» пользователь.

     Принцип работы

      Принцип работы клавиатуры можно рассмотреть с  помощью блок-схемы (рис.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 1 – блок-схема

     Следует понимать, что данная блок схема весьма упрощена, и создана в первую очередь для того, чтобы близко понять, как работает клавиатура. Описание работы клавиатуры:

1. При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру. Выдаёт так называемый скан-код
2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функцию порта клавиатуры. Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.
3. Порт клавиатуры выдаёт процессору прерывания с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания-9.
4. Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний - это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслуживать прерывание с номером, совпадающим с номером записи.
5. Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникновение прерываний, процессор переходит к её исполнению. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания "защита" в микросхему ПЗУ, но программисты могут "подставить" в место неё свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.
6. Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.
7. Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об это процессор.
8. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задачи.
9. Введённый символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберёт оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

     Рассмотрим  упрощенную принципиальную схему клавиатуры (рис. 2), представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы: