Общие сведения о клавиатурах
Санкт-Петербургский
государственный морской технический университет
Среднетехнический
факультет
Реферат
на тему:
«Общие
сведения о клавиатурах»
Выполнил
Загребельный Иван Александрович
Санкт-Петербург
2007
Содержание:
Определение
Рождение и эволюция
Первые клавиатуры
Отделение клавиатуры
Взгляд в будущее
Заключение
Список литературы
Клавиатура компьютера - устройство, содержащее комплект
расположенных в определенном порядке клавиш, нажатие на которые обеспечивает
ввод в компьютер символов или команд. Клавиатура может быть создана путем
изображения на экране.
Расположение
клавишей на клавиатуре соответствует принятым стандартам, определяет
используемые ключи и генерируемые коды.[2]
Эволюция
компьютерной клавиатуры
Что бы вы ни
делали за компьютером, играли или программировали, печатали бы документ или
просто общались в чате, вы используете один из самых незаменимых девайсов –
клавиатуру. Как и любая вещь, клавиатура имеет свою историю.
Рождение
Корни современной
компьютерной клавиатуры уходят далеко в 19 век. Все началось с появления
простой пишущей машинки. В 1868 году Кристофер Латам Шольз (Christopher Sholes)
запатентовал свою пишущую машинку. Основным ключевым моментом этого этапа
явилось зарождение первой раскладки. Она выглядела как совокупность символов,
располагавшихся в алфавитном порядке. Как оказалось позже, это, мягко говоря,
неудобно, так как редко используемые символы находились на самых видных местах
и наоборот. В 1890 году придумали раскладку «QWERTY», которую мы используем и
до сих пор при наборе текста латинскими буквами. А русскую раскладку клавиш,
как ни парадоксально, придумали в Америке в конце 19 века. С тех пор она не
претерпела сильных изменений.
Телетайп
Ключевым моментом
превращения печатной машинки в компьютерную клавиатуру стало изобретение в конце
19 века телепечатной машины Бодо. Этот метод заменил телеграф, в котором
информация кодировалась двухбитовым методом («точка-тире», а позднее «наличие
сигнала – отсутствие сигнала»). В связи Бодо для кодирования букв алфавита
использовался пятибитовый код, при помощи которого сложные электромеханические
устройства печатали принимаемый текст на бумагу.
Связь была
синхронной, и телеграфист должен был нажимать на кнопку только при получении
специального звукового сигнала. Позднее передача данных стала асинхронной, и
такой способ связи получил название «телетайп» (дословно – «печать на
расстоянии»). В 1920-х годах телетайп уже широко использовался для передачи
финансовой и политической информации. Позднее принимающие устройства стали
электронными, и в целях экономии бумаги текст выводился на экран и
распечатывался только при необходимости.
Первые
компьютерные клавиатуры
1943 год
ознаменовался появлением компьютера ENIAC, который произвел фурор в мире науки.
Этот компьютер использовался военными для баллистических расчетов. Исходные
данные он получал посредством перфокарт и телетайпных лент. Программное
управление операциями осуществлялось при помощи переключения штекеров и
наборных панелей.
В 1948 году
начинается разработка компьютеров UNIVAC и BINAC, предназначенных не для
единичного, а для относительно более массового производства. Отдельное внимание
в этих машинах было уделено устройствам ввода-вывода. Средствами ввода-вывода
для них служили телетайпы или табуляторы-перфораторы. BINAC мог записывать информацию
на магнитную ленту.
Емкостная
клавиатура
1960 год является
переломным моментом в истории развития компьютерных клавиатур – на рынок
выходит электрическая печатная машинка. Она имела емкостную клавиатуру.
Емкостная
клавиатура производилась на печатных текстолитовых платах. Название технологии
говорит само за себя – этот тип работает за счет конденсаторов, расположенных в
устройстве. Две площадки из олова и никелированной меди, которые, кстати, никак
не соединены друг с другом, ни механически, ни электрически, формируют каждую
клавишу. Рассмотрим, как это работает. Мы нажимаем клавишу – расстояние между
площадками уменьшается, при этом изменяется электрическая емкость, которая при
нажатом состоянии равна приблизительно 2 пикофарадам, а при не нажатом – 20
пикофарадам.
Уменьшение
емкости создает поток заряженных частиц, который обрабатывается контроллером
клавиатуры, который, в свою очередь, генерирует код нажатой клавиши. Кажется
долго, но при этом такая клавиатура позволяет вводить текст со скоростью до 300
символов в секунду.
Итак, вернемся к
нашей печатной машинке. Главным ее плюсом стала легкость ввода текста – теперь,
чтобы печатать, не нужно было прикладывать столько усилий, как например, на
классической машинке Шольза.
В 1965 году
лаборатории компаний Bell и General Electric объединились, чтобы создать
принципиально новый вид многопользовательской операционной системы MULTICS
(Multiplexed Information and Computing Service) (http://www.multicians.org),
которая впоследствии привела к появлению ОС UNIX. Главной чертой проекта стало
создание нового пользовательского интерфейса – видеотерминального показа.
Теперь пользователи могли видеть, какой текст они набирают, и при этом имели
возможность его сходу редактировать.
Первые
персоналки
Примерно в конце
1970-ых и в начале 1980-ых годов производители стали выпускать компьютеры,
которые могли себе позволить не только офисы крупных компаний, но и простые
смертные для домашнего использования. Разновидностей и различных линеек было
разработано предостаточно. Может, и в вашем доме когда-то стоял, например,
Amiga или Spectrum. Эти компьютеры представляли собой обычную клавиатуру, в
которую был встроен сам компьютер (процессор, ПЗУ, ОЗУ и несколько модулей для
дополнительных устройств). Все это было выполнено компактно и не занимало много
места. Безусловно, клавиатуры этих машин по функциям и по количеству клавиш
превосходили электрические печатные машинки. Так, например, был добавлен ряд
клавиш типа Control, Alt.
Клавиша с
изогнутой стрелкой стала называться Enter и выполнять функцию не только
возврата каретки, но и завершения ввода данных. Для работы с электронными
документами были добавлены стрелки управления курсором, но пока они находились
на цифрах. Эти элементы нашли свое активное применение в графических
интерфейсах и, конечно же, компьютерных играх, которые активно начали
развиваться, как только персональные компьютеры получили широкое
распространение.
Отделение
клавиатуры
Следующий этап
связан с развитием модульных ПК, которые имели возможность апгрейда. Самые
яркие их представители – компьютеры компании Apple (Apple PC), Commandore, IBM
PC. Все главные компоненты, такие как процессор, ОЗУ, были спрятаны в отдельный
корпус, и, соответственно, клавиатура была сделана отдельно от них, то есть
стала полноценным устройством. К компьютеру она подключалась с помощью шнура
через коннектор Din-5 и выглядела следующим образом: всего 83 клавиши,
разделенные на два блока. Первый блок – алфавитно-цифровой, на нем также
располагались стрелки управления, и второй блок – служебный (для системных
клавиш). Эта клавиатура не имела функции индикации положения клавиш заглавного
регистра Caps Lock, а также блокировки служебно-цифровой клавиатуры Num Lock и
блокировки просмотра Scroll Lock. Основным недостатком было размещение
элементов управления. До функциональных клавиш приходилось тянуться, и печатать
становилось просто неудобно, а кнопка Enter болталась где-то в уголке и не
выделялась своими размерами среди остальных. Этот период тоже можно отнести к
ключевому в истории клавиатур – ведь клавиатура стала полноценным устройством.
Недалекое
прошлое – АТ
В начале 1980-х
был разработан стандарт архитектуры IBM PC, компьютеры потеряли определенную
марку, и уже полностью устоялся магистрально-модульный принцип построения. Теперь
производители занимались не выпуском конкретных компьютеров, а изобретали и
усовершенствовали все новые и новые устройства. Разумеется, это касалось и
клавиатур. Такие компании, как Cherry, Focus Electronic, KeyTronic и другие
занимались и сейчас занимаются выпуском этих устройств. Прогресс не стоит на
месте – новые компьютеры, соответственно, и новые клавиши.
В период, когда
для AT были выпущены только 286 процессоры, производители подстраивались под
стандарты. Но для того, чтобы хоть как-то выделиться, а может и опасаясь
критики (оказывается, были еще и противники раскладки «QWERTY», которые хотели
расположения в алфавитном порядке), производители начали вносить некоторые
коррективы: например, была реализована смена раскладки прямо на ходу, для этого
даже придумали отдельную клавишу. Некоторые фирмы разрабатывали универсальные
клавиатуры, например, двухстандартная клавиатура AT простым переключением
тумблера превращалась в РС/ХТ-совместимый девайс. Но с приходом новых
технологий о PC/XT забыли.
Расширенная
клавиатура
Настал 1987 год и
хотя выпуск АТ-клавиатур продолжался, на конвейер была поставлена новая
разработка. Ее стали называть расширенной клавиатурой. Несмотря на то, что в
плане электроники это устройство было копией своего родителя AT, на нем поменяли
расположение клавиш. Их число тоже увеличили, и новая клавиатура приобрела уже
привычный для наших дней вид – 101 клавиша. Добавили «F11» и «F12» (кстати, все
«функционалы» вынесли в отдельный верхний ряд), клавиши управления курсора были
выделены в отдельный блок, клавиши Ctrl и Alt были продублированы и разнесены
по обе стороны основного блока.
Жесткоконтактная
клавиатура
Производители
всегда стараются удешевить и упростить производство. Вот и пришла смена
технологии. Новинка получила название «жесткоконтактная клавиатура».
Производство емкостной клавиатуры являлось сложным процессом и, соответственно,
достаточно дорогим. Новая технология пришла на помощь потребителю. В
жесткоконтактной клавиатуре каждая клавиша работает, как маленький выключатель.
При нажатии клавиши в замкнутых проводниках начинает проходить электрический
ток, и специальная цепь фиксирует его наличие. Далее сигнал передается
микропроцессору самой клавиатуры и генерируется код, который отправляется в
центральный процессор компьютера. Простота исполнения делает такой вид
клавиатур очень дешевым. Например, клавиатура PCjr стала эталоном простоты. В
ней даже использовались резиновые прокладки (вместо пружинок) для возвращения
клавиш в исходное положение. Главным минусом такого решения является
недолговечность самого устройства, зато дешево и сердито. Данная технология
применяется в большинстве современных клавиатур.
Кстати, для PCjr
компания IBM сделала попытку создать беспроводную клавиатуру: она разместила в
ней инфракрасный датчик: излучатель на задней панели клавиатуры подавал сигнал,
а приемник, подключенный к порту, его принимал. Для работы устройству
требовалось 4 батарейки АА. Клавиатуру можно было использовать как со шнуром,
так и без. При подключении провода запитка от батареек прекращалась, что
позволяло экономить заряд.
Защита от
пользователя
Не секрет, что
лучше работается с чашкой кофе и свежим пончиком, поэтому пользователи часто
закусывают перед компьютером, и, естественно, проливают сладкую жидкость и
роняют жирную еду на несчастную клаву – она ведь ближе всего. От этого
контактная пленка слипается, и клавиши перестают нажиматься. Производители
начали делать между пленкой и клавишами еще один слой пластмассы, клавиши
приобрели длинные штырьки, а отверстия для них были приподняты над
поверхностью. Таким образом, залить современную клавиатуру киселем – непросто,
хотя, если очень постараться, все же можно.
АТХ-клавиатуры
Новые компьютеры
принесли нам, в первую очередь, улучшенный интерфейс управления питанием.
Компьютер стало можно выключать и включать программно. Как известно, лень –
двигатель прогресса, и чтобы не тянуться к кнопке на корпусе или не проделывать
несколько операций мышкой, на клавиатуре добавили клавишу Power, по нажатию
которой можно было выключить питание. Кнопка Sleep вводит компьютер в спящий
режим, а также выводит из него. В свое время эти кнопки попортили немало нервов
пользователям, привыкшим к 101-кнопочной клаве, пока их не догадались сделать
меньше, скруглить и больше утопить в корпус.
Также изменился
разъем подключения клавиатуры. Второе «рождение» получил PS/2, разработанный в
первой половине 1980-х годов сразу вслед за стандартом IBM PC. Он намного
меньше по сравнению со своим собратом Din-5 от АТ-клавиатуры.
Мультимедийные
и Win-клавиатуры
Не только с
развитием железа, но и с улучшением программного обеспечения в клавиатуру
старались запихнуть все больше клавиш. Компания Microsoft, которая всю жизнь занималась производством программного
обеспечения, стала выпускать клавиатуры и также приложила руку к появлению
новых клавиш. Расположила она их между клавишами Control и Alt. Одна клавиша
открывает меню «Пуск», а другая эмулирует нажатие правой кнопки мыши. Пришлось
«откусить» кусок у клавиши пробела. На некоторых моделях клавиатур встраивают сенсорную
панель для управления мышиным курсором.
Также появились
кнопки управления мультимедиа, например, с помощью мультимедийной клавиатуры
можно одним нажатием отрегулировать звук или получить полное управление над
Windows Media Player. Примерно в то же время на клавиатуру были вынесены
основные функции управления браузером.
Эргономика
клавиатур
Для тех, кто не
знает, поясним: эргономика – это приспособленность устройства под биологические
особенности человека. Это то, что мы ощущаем, насколько нам комфортно, как
эффективно мы можем использовать устройство, и насколько все это красиво
выглядит.
Первыми
эргономичными клавиатурами стала заниматься компания Cherry, и это несмотря на
то, что она как никто другой всегда соблюдала классический стиль, вплоть до
цвета девайса. Ее устройство выглядело следующим образом: главный буквенный
блок разделен пополам, эти половинки чуть разведены под небольшим углом (этот
угол фиксации можно было регулировать), в центре имеется горб. С этого момента
пошла новая мода на создание эргономичных клавиатур. Эстафету подхватили
компании Microsoft, Logitech, BTC (Behavior Tech Computer), и до сегодняшнего
времени они являются лидерами в производстве подобных устройств.
Взгляд в
будущее
Теперь поговорим
о других разработках, которые уже вовсю производятся и продаются, только пока
недостаточно распространены. В некоторые клавиатуры сейчас встраивают
считыватели смарт-карт. Они служат, якобы, для безопасности, выполняя функцию
ключа: вставил – вошел в операционную систему, не вставил – не вошел. Также
появились User-to-interface устройства, в частности, DataHand System не совсем
клавиатура – больше напоминает терминал управления космическим кораблем. Кнопок
как таковых нет, зато есть десять дырок, куда надо просовывать пальцы. Пальцами
можно двигать в пяти направлениях, таким образом и надо печатать. Пока выучишь
такой метод, да еще и с новой раскладкой... Разработчик ставил себе целью
сократить до минимума количество выполняемых пальцами движений, но при этом
сохранить возможность работать как с клавиатурой, так и с мышкой, причем
одновременно.
Складывающаяся
Ultra Slim Keyboard
Сенсорная
клавиатура нового поколения – это уже вовсе не клавиатура. Есть только два
сенсора, которые надо одевать на обе руки и печатать по воздуху. Если привыкнуть,
то очень удобно будет использовать девайс для мобильных решений. Работает эта
футуристическая разработка следующим образом: устройство объединяет сенсорную
технологию с искусственной нейронной сетью, с помощью чего приемник точно
отслеживает движения пальцев печатающего человека. Датчики реагируют на
движения пальцев и преобразуют их в буквы. Новинка поддерживает раскладку
«QWERTY»[1].
Китайская
компания Tianyu Technology предлагает новую модель гибкой силиконовой
клавиатуры с внутренней подсветкой, позволяющей пользователю эффективно
работать даже в полной темноте. Благодаря возможности быть свернутой в рулон
Illuminated Flexible Silicone Keyboard очень компактна и удобна в эксплуатации.
Новое устройство
ввода выпускается в модификациях с 85 и 109 клавишами, обладает стойкостью к
воздействиям влаги и пыли, имеет округлый эргономичный дизайн и доступно в
любом цветовом исполнении вплоть до прозрачного. Мягкие и практически бесшумные
кнопки имеют цветоустойчивые символы и обладают большим запасом прочности. [3]
Заключение
Заглянув чуть
вперед, можно увидеть, сколько еще клавиатуре предстоит пройти, и как она еще
будет эволюционировать. И стоит только вспомнить, с чего это все начиналось. С
одной стороны, Кристофер Латам Шольз с печатной машинкой, а с другой –
сенсорная клавиатура нового поколения.[1]