Клавиатура. Назначение, состав и принцип работы.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Существует три основных типа механизма клавиш: мембранный, полумеханический и механический. Мембранные клавиатуры обычно дешевле механических в несколько раз.

Мембранные клавиатуры

Название происходит оттого, что при нажатии клавиши замыкаются две мембраны. Возврат клавиши осуществляется резиновым куполом (с «шахтой» в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями.

Так как мембраны находятся на внутренних сторонах пленок, то конструкция хорошо защищена, например, от пролитого кофе.

В более защищенной реализации все выглядит как единый резиновый коврик с выступающими куполами, расположенными под клавишами.

Плюсами мембранного типа клавиш являются защищенность, низкий шум и цена.

Минус данного типа — недолговечность.

Полумеханические клавиатуры

В этих клавиатурах используются более долговечные и не протирающиеся металлические контакты. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом.

Механические клавиатуры

В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной.

Механические клавиатуры не требуют полного нажатия «до упора» чтобы зарегистрировать сигнал, потому сила для сдвижения клавиши с места является единственной силой, которую вам требуется приложить для регистрирования сигнала. Бить клавишу о каркас клавиатуры уже не обязательно.

Минусы такого механизма: отсутствие герметичности, стоимость.

Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены.

Долговечность (число нажатий, при котором обеспечивается надежный контакт):

для мембранных клавиатур: 10—30 млн;

для механических (полумеханических): 50 млн и даже 100 млн для позолоченных контактов.

Для обычного пользователя 20 млн при обычной работе хватит на 10 лет и более. За это время сменится минимум 2 поколения клавиатур.

 

 

Принцип действия.

Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверов.

Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ (Постоянное Запоминающие Устройство) в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Контролер процессора сканирует переключатели клавиш и при нажатии на любую клавишу, передается уникальный скан-код размером один байт. Когда скан-код попадает в процессор инициализируется аппаратное прерывание. Скан-код анализируется процессором и преобразуется в код символа. Далее полученный код символа помещается в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет 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.

Каждой клавише присвоен уникальный цифровой код и существуют специальные таблицы кодировки клавиатуры, как правило, они записана в специальную микросхему – знакогенератор процессора. Для смены кодировки клавиатуры применяются специальные программы – клавиатурные драйверы. Современные клавиатуры способны не только передавать данные в процессор, но и воспринимать команды от него.

Состав клавиатуры.

Функциональные клавиши

Дополнительная панель

Алфавитно-цифровые клавиши

Клавиши управления курсором

 

АЛФАВИТНО - ЦИФРОВЫХ КЛАВИШИ

Предназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ (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. F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

СЛУЖЕБНЫЕ КЛАВИШИ

SHIFT; ENTER; ALT; CTRL; TAB; ESC; BACKSPACE;

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/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.

УПРАВЛЕНИЕ КУРСОРОМ

Курсор - экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации, используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.

UP / DOWN / LEFT / RIGHT

HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

INSERT переключает режим ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.

DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.

 

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.