Главная arrow Микрокомпьютер arrow Устройство клавиатуры
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Устройство клавиатуры Печать
Вероятно, наиболее важная отличительная особенность современных компьютеров заключается в возможности почти мгновенного взаимодействия между системой и оператором-человеком. В большинстве систем это взаимодействие осуществляется при помощи клавиатуры и монитором. На протяжении многих лет механизмы связи между компьютером и пишущей машинкой, а также между компьютером и телевизором непрерывно видоизменялись, все более совершенствуясь. В результате этой эволюции компьютерные клавиатуры, мониторы и принтеры превратились в сложные, совершенные устройства ввода и вывода информации.

Клавиатуру и монитор можно связать с компьютером как отдельные устройства для ввода и вывода соответственно или соединить в терминал, связанный с компьютером как единое целое. (Терминалы широко применяются в системах коллективного пользования, с которыми могут одновременно работать сотни людей, разделяя между собой ресурсы одного и того же центрального компьютера.)

Компьютерные клавиатуры имеют ряд существенных отличий от обычной пишущей машинки. Во-первых, у компьютерной клавиатуры есть несколько дополнительных клавиш, выполняющих специальные функции в процесс взаимодействия человека с машиной. Кроме того, клавиатуры оснащены собственными микропроцессорами, координирующими прохождение цифровых сигналов между клавиатурой и компьютером. Коды сигналов сами по себе не имеют фиксированного значения - компьютер интерпретирует их в зависимости от принятых соглашений и от выполняемой программы.

Наконец, в компьютерной системе процессы набора текста на клавиатуре и печати его на бумаге разделены и независимы друг от друга, тогда как в пишущей машинке они неразрывно связаны. Когда мы нажимаем клавишу на компьютерной клавиатуре, символ появляется на экране, а не на бумаге, заряженной в принтер. Чтобы вывести текст на печать, требуется специальная команда. Это свойство во многом определяет те удобства при работе с текстом, которые обеспечивает компьютер. Например, оператор может составить письмо-формуляр, записать его в память и затем отпечатать нужное число экземпляров со скоростью, намного превышающей возможности человека, печатающего на машинке.
 
Секреты компьютерной клавиатуры

Компьютерная клавиатура выглядит, как передняя половина пишущей машинки: она представляет собой панель с клавишами, которые обозначены буквами, цифрами, названиями команд и другими символами. Но на этом сходство кончается. Клавиша пишущей машинки действует просто как спусковой механизм - стоит нажать на нее, как на бумаге появляется соответствующий символ. Клавиши компьютерной клавиатуры имеют более общее назначение: они возбуждают электрические сигналы, фиксирующие положение клавиш и порядок, в котором нажимал на них оператор. В дальнейшем компьютер интерпретирует эти сигналы тем или иным образом, причем оператор может даже не видеть немедленного результата.

Хотя чаще всего компьютерные клавиатуры имеют такие же клавиши, как у пишущих машинок, существует много клавиатур другой конструкции - мембранного типа. Под сплошной пластмассовой поверхностью, на которой изображены знаки, находятся чувствительные к прикосновению переключатели. Мембранные панели чаще всего применяются, когда компьютер управляется относительно небольшим количеством входных сигналов. И на заводах, и в ресторанах клавиши могут быть помечены одинаковыми командами, например СТАРТ или СТОП, либо, скажем, символическими обозначениями имеющихся в меню блюд - сосисок или мороженого. Поскольку мембранные панели чрезвычайно чувствительны к прикосновению пальцев и не годятся для слепой печати, ими не пользуются в системах, где требуется ввод большого количества данных.
 
Под компьютерной клавиатурой находится решетка проводников. Каждая клавиша расположена над пересечением двух проводников и при нажатии замыкает электрическую цепь. Поскольку ток при этом проходит как по вертикальному, так и по горизонтальному проводнику решетки, микропроцессору, встроенному в клавиатуру, достаточно следить лишь за строками решетки, которых меньше, чем «столбцов». Микропроцессор проверяет, не нажата ли какая-нибудь клавиша, посылая ток по каждой строке тысячи раз в секунду. Такое опрашивание происходит непрерывно независимо от того, работает оператор с клавиатурой или нет.
Получив после непрерывного опрашивания решетки миллионы отрицательных результатов, микропроцессор, возможно, обнаружит наконец строку, цепь которой замкнута. Чтобы выяснить, какая из множества клавиш, находящихся в этой строке, вызвала замыкание цепи, микропроцессор, запомнив номер строки, начинает теперь опрашивать столбцы.
Поскольку лишь одна клавиша может замкнуть одновременно цепи строки и столбца, микропроцессор однозначно определяет ее, как только обнаруживает активный столбец. Запомнив нажатую клавишу, микропроцессор передает ее «код» компьютеру. В поисках новой нажатой клавиши микропроцессор «игнорирует» уже обнаруженную до тех пор, пока оператор не отпустит ее. Таким образом, клавиатура фиксирует новые удары по клавишам, хотя первая нажатая клавиша еще не отпущена.
 
От кодов клавиш к их значению

Когда микропроцессор клавиатуры посылает сигнал компьютеру, он лишь сообщает положение нажатой клавиши. Чтобы обработать сигнал, компьютер должен перевести его код в смысловое значение, соответствующее данной клавише. В специальном электронном списке - таблице перекодировки - каждому коду, описывающему расположение клавиши, поставлено в соответствие двоичное число, служащее кодом определенного символа, например буквы или цифры. В дальнейшем в процессе обработки данных используется именно это двоичное число.

Таблица перекодировки может храниться в постоянной памяти компьютера или его клавишного устройства. Обычно она определяет значения клавиш согласно стандартным функциям большинства компьютеров: например, вводу числовых данных или обработке текстов с использованием определенного алфавита. Однако некоторые программы требуют других таблиц перекодировки, в которых клавишам ставятся в соответствие новые значения. Так, компьютер, обычно интерпретирующий нажатие клавиш как буквы латинского алфавита и цифры, может истолковывать нажатие тех же клавиш как коды товаров, имеющихся в продаже, или как математические символы.

Как правило, во многих странах компьютеры, предназначенные для конторского применения, преобразуют коды клавиш в коды ASCII . В этом стандарте используется 128 различных двоичных чисел для представления строчных и прописных букв латинского алфавита, арабских цифр, типографских знаков и ряда кодов команд, по которым компьютер выполняет такие функции, как возврат на одну позицию на экране или звуковой сигнал. Существуют стандартные коды и для других алфавитов. Они были установлены международной организацией стандартов (International Standards Organization, ISO).
 
 Получив код расположения клавиши, компьютер обращается к специальной таблице, хранящейся в его памяти, чтобы определить значение клавиши. В данном случае таблица перекодировки дает код, соответствующий букве R - это двоичное число 01010010.
 Если работа ведется на языке, в котором не используется латинский алфавит, то компьютер обращается к другой таблице перекодировки. В рассматриваемом здесь случае таблица содержит коды букв греческого алфавита. Прописной букве (Тета) в двоичном представлении соответствует 01001011.
 Клавише не обязательно должна соответствовать буква. Например, специальная таблица для клавиатуры кассового аппарата, используемого в ресторане, может присвоить клавише значение «мороженое». При 8-битном двоичном коде компьютер может распознавать таким образом 256 различных наименований.