Компьютерная клавиатура

Не путать с клавиатурой компьютера.

Компьютерная клавиатура-это периферийное устройство ввода, смоделированное по образцу клавиатуры пишущей машинки[1], которое использует расположение кнопок или клавиш в качестве механических рычагов или электронных переключателей. Заменив ранние перфокарты и технологию бумажной ленты, взаимодействие с помощью клавиатур в стиле телепринтера было основным методом ввода для компьютеров с 1970-х годов, дополненным компьютерной мышью с 1980-х годов.

Клавиши клавиатуры (кнопки) обычно имеют набор символов, выгравированных или напечатанных на них, и каждое нажатие клавиши обычно соответствует одному письменному символу. Однако для создания некоторых символов может потребоваться нажатие и удержание нескольких клавиш одновременно или последовательно. В то время как большинство клавиш производят символы (буквы, цифры или символы), другие клавиши (например, клавиша escape) могут предлагать компьютеру выполнять системные команды. В современном компьютере интерпретация нажатий клавиш обычно остается за программным обеспечением: информация, отправленная на компьютер, код сканирования, сообщает ему только, какая физическая клавиша (или клавиши) была нажата или отпущена.

При обычном использовании клавиатура используется в качестве интерфейса ввода текста для ввода текста, цифр и символов в прикладное программное обеспечение, такое как текстовый процессор, веб-браузер или приложение для социальных сетей.

История

В то время как пишущие машинки являются окончательным предком всех устройств ввода текста на основе клавиш, компьютерная клавиатура как устройство для электромеханического ввода данных и связи в значительной степени зависит от полезности двух устройств: телепринтеров (или телетайпов) и клавиатурных клавиатур. Именно через такие устройства современные компьютерные клавиатуры унаследовали свои раскладки.

Еще в 1870-х годах телепринтерные устройства использовались для одновременного ввода и передачи текстовых данных фондового рынка с клавиатуры по телеграфным линиям на биржевые тикеры, которые немедленно копировались и отображались на тикерной ленте. Телепринтер в его более современной форме был разработан с 1907 по 1910 год компаниейАмериканский инженер-механик Чарльз Крум и его сын Говард, с ранним вкладом инженера-электрика Фрэнка Пирна. Более ранние модели были разработаны отдельно такими людьми, как Royal Earl House и Frederick G. Creed.

Ранее Герман Холлерит разработал первые клавиатурные устройства, которые вскоре превратились в клавиши для ввода текста и цифр, похожие на обычные пишущие машинки.

Клавиатура на телепринтере играла важную роль в двухточечной и многоточечной связи на протяжении большей части 20-го века, в то время как клавиатура на устройстве keypunch играла важную роль в вводе и хранении данных так же долго. Разработка самых ранних компьютеров включала электрические клавиатуры пишущих машинок: разработка компьютера ENIAC включала устройство нажатия клавиш как для ввода, так и для вывода на бумаге, в то время как компьютер BINAC также использовал пишущую машинку с электромеханическим управлением как для ввода данных на магнитную ленту (вместо бумаги), так и для вывода данных.

Клавиатура оставалась основным, наиболее интегрированным компьютерным периферийным устройством в эпоху персональных компьютеров до появления мыши в качестве потребительского устройства в 1984 году. К этому времени текстовые пользовательские интерфейсы с разреженной графикой уступили место сравнительно богатым графикой значкам на экране. Однако клавиатуры остаются центральными для взаимодействия человека и компьютера до настоящего времени, даже когда мобильные персональные вычислительные устройства, такие как смартфоны и планшеты, адаптируют клавиатуру в качестве дополнительного виртуального сенсорного экрана.-средство ввода данных.

Типы и стандарты

Дополнительная информация: Раскладка клавиатуры

Существуют различные типы клавиатур, каждая из которых разработана с акцентом на конкретные функции, соответствующие конкретным потребностям.[8] Сегодня большинство полноразмерных клавиатур используют одну из трех различных механических компоновок, обычно называемых просто ISO (ISO/IEC 9995-2), ANSI (ANSI-INCITS 154-1988),и JIS (JIS X 6002-1980), ссылаясь примерно на организации, выпускающие соответствующие мировые, американские и японские стандарты соответственно. (На самом деле, механические макеты, такие как "ISO" и "ANSI", соответствуют основным рекомендациям в названных стандартах, в то время как каждый из этих стандартов фактически также допускает другой путь.) Стандартные буквенно-цифровые клавиатуры ANSI имеют клавиши, которые находятся на трех четвертях дюймовых центров (0,75 дюйма (19мм)), и имеют ход клавиш не менее 0,15 дюйма (3,8 мм).

Современные модели клавиатур содержат определенное количество клавиш в соответствии с заданным стандартом, описываются как 101, 104, 105 и т. Д. И продаются как "полноразмерные" клавиатуры. Современные клавиатуры, соответствующие соглашениям США, обычно имеют 104 клавиши, в то время как раскладка 105 клавиш является нормой в остальной части мира.мир. Это число не всегда соблюдается, и отдельные клавиши или целые разделы обычно пропускаются ради компактности или предпочтений пользователя. Наиболее распространенный вариант-не включать цифровую панель, которая обычно может быть полностью заменена буквенно-цифровой секцией. Ноутбуки и беспроводные периферийные устройства часто не имеют дубликатов клавиш и редко используются. Функциональные клавиши и клавиши со стрелками присутствуют почти всегда.

Еще одним фактором, определяющим размер клавиатуры, является размер и расстояние между клавишами. Сокращение ограничено практическим соображением, что клавиши должны быть достаточно большими, чтобы их можно было легко нажимать пальцами. Кроме того, инструмент используется для нажатия небольших клавиш.

Настольная или полноразмерная

Настольные компьютерные клавиатуры включают алфавитные символы и цифры, типографские символы и знаки препинания, один или несколько символов валюты и другие специальные символы, диакритические знаки и различные функциональные клавиши. Репертуар глифов, выгравированных на клавишах клавиатуры, соответствует национальным конвенциям и языковым потребностям. Компьютерные клавиатуры похожи на клавиатуры электрических пишущих машинок, но содержат дополнительные клавиши, такие как клавиша command или клавиши Windows.

Размер ноутбука

Клавиатуры на ноутбуках и ноутбуках обычно имеют меньшее расстояние перемещения для нажатия клавиши, меньшее расстояние перемещения и меньший набор клавиш. Они могут не иметь цифровой клавиатуры, а функциональные клавиши могут располагаться в местах, отличных от их расположения на стандартной полноразмерной клавиатуре. Механизм переключения клавиатуры ноутбука, скорее всего, будет ножничным переключателем, чем резиновым куполом; это противоположно тенденции для полноразмерных клавиатур.

Гибкие клавиатуры

Гибкие клавиатуры-это соединение между клавиатурами обычного типа и клавиатурами типа ноутбука: нормальная от полного расположения клавиш и ноутбук от короткого расстояния между клавишами. Кроме того, гибкость позволяет пользователю складывать/сворачивать клавиатуру для лучшего хранения и переноса. Однако для набора текста клавиатура должна опираться на твердую поверхность. Подавляющее большинство гибких клавиатур на рынке изготовлены из силикона; этот материал делает их водонепроницаемыми и пыленепроницаемыми. Это полезно в больницах, где клавиатуры подвергаются частому мытью и другим грязным или обязательным чистым средам.

Портативная

Портативные эргономичные клавиатуры предназначены для удержания как игрового контроллера и могут использоваться как таковые, вместо того, чтобы раскладываться плашмя поверх поверхности стола.

Обычно портативные клавиатуры содержат все буквенно-цифровые клавиши и символы, которые есть на стандартной клавиатуре, но доступ к ним возможен только при одновременном нажатии двух наборов клавиш; одна из них действует как функциональная клавиша, аналогичная клавише "Shift", которая позволяет использовать заглавные буквы на стандартной клавиатуре.пользователь может передвигаться по комнате или откидываться на спинку стула, а также печатать перед компьютером или вдали от него. Некоторые варианты портативных эргономичных клавиатур также включают трекбольную мышь, которая позволяет перемещать мышь и печатать, включенные в одно портативное устройство.

Размером с большой палец

Меньшие внешние клавиатуры были введены для устройств без встроенной клавиатуры, таких как КПК и смартфоны. Маленькие клавиатуры также полезны там, где есть ограниченное рабочее пространство.

Клавиатура большого пальца (thumb board) используется в некоторых персональных цифровых помощниках, таких как Palm Treo и BlackBerry, а также в некоторых ультрамобильных ПК, таких как OQO.

Цифровые клавиатуры содержат только цифры, математические символы для сложения, вычитания, умножения и деления, десятичную точку и несколько функциональных клавиш. Они часто используются для облегчения ввода данных с помощью небольших клавиатур, которые не имеют цифровой клавиатуры, обычно это портативные компьютеры. Эти клавиши в совокупности известны как цифровая клавиатура, цифровые клавиши или цифровая клавиатура, и они могут состоять из следующих типов клавиш: арифметические операторы,цифры, клавиши со стрелками, навигационные клавиши, Num Lock и клавиша Enter.

Многофункциональная

Многофункциональная клавиатура с сенсорным

Многофункциональные клавиатуры обеспечивают дополнительные функции, выходящие за рамки стандартной клавиатуры. Многие из них являются программируемыми, настраиваемыми компьютерными клавиатурами, а некоторые управляют несколькими ПК, рабочими станциями и другими источниками информации, обычно в многоэкранных рабочих средах. Пользователи имеют дополнительные функции клавиш, а также стандартные функции и обычно могут использовать одну клавиатуру и мышь для доступа к нескольким источникам.

Многофункциональные клавиатуры могут иметь индивидуальные клавиатуры, полностью программируемые функциональные или программные клавиши для макросов/предустановок, биометрических или смарт-карт, трекболов и т. Д. Многофункциональные клавиатуры нового поколения оснащены сенсорным дисплеем для потоковой передачи видео, управления аудиовизуальными средствами массовой информации и сигнализациями, выполнения входов приложений, настройки отдельных сред рабочего стола и т. Д. Многофункциональные клавиатуры могут также позволять пользователям совместно использовать доступ к ПК и другим источникам информации. Несколько интерфейсов (последовательный, USB, аудио, Ethernet и т. Д.) Используются для интеграции внешних устройств. Некоторые многофункциональные клавиатуры также используются для непосредственного и интуитивно понятного управления видеостенами.

Распространенными средами для многофункциональных клавиатур являются сложные высокопроизводительные рабочие места для финансовых трейдеров и операторов диспетчерских (аварийные службы, безопасность, управление воздушным движением; промышленность, управление коммунальными услугами и т. Д.).

Нестандартная планировка и виды специального использования

Аккорды

Основная статья: Аккордовая клавиатура

В то время как другие клавиатуры обычно связывают одно действие с каждой клавишей, аккордовые клавиатуры связывают действия с комбинациями нажатий клавиш. Поскольку существует множество доступных комбинаций, аккордовые клавиатуры могут эффективно производить больше действий на доске с меньшим количеством клавиш. Стенотипные машины судебных репортеров используют аккордовые клавиатуры, чтобы они могли вводить текст намного быстрее, набирая слог с каждым ударом вместо одной буквы за раз. Самые быстрые машинистки (по состоянию на 2007 год) используют стенограф, своего рода аккордовую клавиатуру, используемую большинством судебных репортеров и репортеров с закрытыми заголовками. Некоторые аккордовые клавиатуры также предназначены для использования в ситуациях, когда предпочтительнее меньше клавиш, например, на устройствах, которые можно использовать только одной рукой, и на небольших мобильных устройствах, которые не имеют места для больших клавиатур. Аккордовые клавиатуры менее желательны во многих случаях, потому что обычно требуется практика и запоминание комбинаций, чтобы стать опытным.

Программное обеспечение

Программные клавиатуры или экранные клавиатуры часто принимают форму компьютерных программ, которые отображают изображение клавиатуры на экране. Другое устройство ввода, такое как мышь или сенсорный экран, может использоваться для управления каждой виртуальной клавишей для ввода текста. Программные клавиатуры стали очень популярными в мобильных телефонах с сенсорным экраном из-за дополнительных затрат и требований к пространству других типов аппаратных клавиатур. Microsoft Windows, Mac OS X и некоторые разновидности Linux включают экранные клавиатуры, которыми можно управлять с помощью мыши. В программных клавиатурах мышь должна перемещаться по экранным буквам, заданным программным обеспечением. При нажатии на букву программа пишет соответствующую букву в соответствующем месте.

Проекция

Проекционные клавиатуры проецируют изображение клавиш, обычно с помощью лазера, на плоскую поверхность. Затем устройство использует камеру или инфракрасный датчик, чтобы "смотреть", куда движутся пальцы пользователя, и будет считать клавишу нажатой, когда она "видит", что палец пользователя касается проецируемого изображения. Проекционные клавиатуры могут имитировать полноразмерную клавиатуру с очень маленького проектора. Поскольку "клавиши" - это просто проецируемые изображения, их нельзя почувствовать при нажатии. Пользователи проецируемых клавиатур часто испытывают повышенный дискомфорт в кончиках пальцев из - за отсутствия "отдачи" при наборе текста. Для проецирования клавиш также требуется плоская, не отражающая поверхность. Большинство проекционных клавиатур предназначены для использования с КПК и смартфонами из-за их небольшого форм-фактора.

Технология оптической клавиатуры

Дополнительная информация: Технология клавиатуры

Также известна как фотооптическая клавиатура, светочувствительная клавиатура, фотоэлектрическая клавиатура и технология обнаружения срабатывания оптического ключа.

Технология оптической клавиатуры использует светодиоды и фотодатчики для оптического обнаружения срабатывающих клавиш. Чаще всего излучатели и датчики расположены по периметру, смонтированы на небольшой печатной плате. Свет направлен из стороны в сторону внутренней части клавиатуры, и он может быть заблокирован только приведенными в действие клавишами. Для большинства оптических клавиатур требуется как минимум 2 луча (чаще всего вертикальный луч и горизонтальный луч), чтобы определить приводимую в действие клавишу. Некоторые оптические клавиатуры используют специальную структуру клавиш, которая блокирует свет в определенном порядке, позволяя только один луч на ряд клавиш (чаще всего горизонтальный луч).

Типы клавиш

Буквенно-цифровая

Алфавитные, цифровые и пунктуационные клавиши используются так же, как клавиатура пишущей машинки, для ввода соответствующего символа в программу обработки текстов, текстовый редактор, электронную таблицу или другую программу. Многие из этих клавиш будут выдавать разные символы при нажатии клавиш-модификаторов или клавиш Shift. При нажатии клавиши Shift или Caps Lock буквенные символы становятся заглавными. При нажатии клавиши Shift цифровые символы становятся символами или знаками препинания. Алфавитные, цифровые и пунктуационные клавиши могут также выполнять другие функции, когда они нажимаются одновременно с некоторыми клавишами-модификаторами. Пробел-это горизонтальная полоса в самом нижнем ряду, которая значительно шире других клавиш. Как и буквенно-цифровые символы, она также произошла от механической пишущей машинки. Ее основное назначение-вводить пробел между словами при наборе текста. Она достаточно большая, чтобы ее можно было легко использовать большим пальцем любой руки. В зависимости от операционной системы, когда пробел используется с ключом-модификатором, таким как клавиша управления, он может иметь такие функции, как изменение размера или закрытие текущего окна, полупространство или обратное пространство. В компьютерных играх и других приложениях клавиша имеет множество применений в дополнение к своему обычному назначению при наборе текста, например, прыжки и добавление меток к флажкам. В некоторых программах для воспроизведения цифрового видео пробел используется для приостановки и возобновления воспроизведения.

Клавиши-модификаторы

Клавиши-модификаторы-это специальные клавиши, которые изменяют нормальное действие другой клавиши, когда они нажимаются в комбинации. Например, Alt+F4 в Microsoft Windows закроет программу в активном окне. Напротив, нажатие только F4 вероятно, ничего не будет делать, если не назначена определенная функция в конкретной программе. Сами по себе клавиши-модификаторы обычно ничего не делают. Наиболее широко используемые клавиши-модификаторы включают клавишу Control, клавишу Shift и клавишу Alt. Клавиша AltGr используется для доступа к дополнительным символам для клавиш, на которых напечатаны три символа. На клавиатурах Macintosh и Apple модификаторами являются клавиши Option и Command соответственно. На клавиатурах Sun Microsystems и Lisp machine в качестве модификатора используется Мета-ключ, а для клавиатур Windows-ключ Windows. Компактные раскладки клавиатуры часто используют клавишу Fn. "Мертвые клавиши" позволяют размещать диакритический знак, такой как ударение, на следующей букве (например, клавиша Compose). Клавиша Enter/Return обычно заставляет командную строку, оконную форму или диалоговое окно выполнять свою функцию по умолчанию, которая обычно заключается в завершении "записи" и начале желаемого процесса. В текстовых редакторах нажатие клавиши enter завершает абзац и начинает новый.

Клавиши курсора

Клавиши навигации или клавиши курсора включают в себя различные клавиши, которые перемещают курсор в разные положения на экране. Клавиши со стрелками запрограммированы для перемещения курсора в заданном направлении; клавиши прокрутки страницы, такие как клавиши Page Up и Page Down, прокручивают страницу вверх и вниз. Клавиша Home используется для возврата курсора в начало строки, в которой находится курсор; клавиша End помещает курсор в конец строки. Клавиша Tab перемещает курсор к следующей остановке вкладки. Клавиша Insert в основном используется для переключения между режимом overtype, в котором курсор перезаписывает любой текст, присутствующий в его текущем местоположении и после него, и режимом insert, в котором курсор вставляет символ в его текущую позицию, заставляя все символы проходить мимо него на одну позицию дальше. Клавиша Delete отбрасывает символ перед позицией курсора, перемещая все следующие символы на одну позицию "назад" к освободившемуся месту. На многих клавиатурах ноутбуков клавиша с надписью Delete (иногда Delete и Backspace печатаются на одной клавише) служит той же цели, что и клавиша Backspace. Клавиша Backspace удаляет предыдущий символ. Блокировка клавиш блокировка части клавиатуры в зависимости от выбранных настроек. Клавиши блокировки разбросаны по клавиатуре. Большинство стилей клавиатур имеют три светодиода, указывающие, какие блокировки включены, в правом верхнем углу над цифровой панелью. Клавиши блокировки включают Scroll lock, Num lock (который позволяет использовать цифровую клавиатуру) и Caps lock.

Системные команды

Команды SysRq и Print screen часто используют один и тот же ключ. SysRq использовался на более ранних компьютерах в качестве кнопки "паники" для восстановления после сбоев (и до сих пор используется в этом смысле в некоторой степени ядром Linux; см. Magic SysRq key). Команда Print screen используется для захвата всего экрана и отправки его на принтер, но в настоящем она обычно помещает скриншот в буфер обмена.

Клавиша Break

Клавиша Break/Pause больше не имеет четко определенной цели. Ее происхождение восходит к пользователям телепринтера, которые хотели ключ, который временно прервал бы линию связи. Клавиша Break может использоваться программным обеспечением несколькими различными способами, например, для переключения между несколькими сеансами входа в систему, для завершения программы или для прерывания модемного соединения. В программировании, особенно старом стиле DOS BASIC, Pascal и C, Break используется (в сочетании с Ctrl) для остановки выполнения программы. В дополнение к этому, Linux и варианты, а также многие программы DOS относятся к этой комбинации так же, как Ctrl+C. На современных клавиатурах клавиша break обычно обозначается как Pause/Break. В большинстве сред Windows комбинация клавиш Windows key+Pause вызывает свойства системы.

Клавиша Escape

Основная статья: Клавиша Esc

Клавиша escape (часто сокращенно Esc) имеет множество значений в зависимости от операционной системы, приложения или обоих. "Почти все время", сигнализирует Стоп, ВЫХОД, или "позвольте мне выйти из диалога" (или всплывающего окна).

Другим распространенным применением клавиши Esc сегодня является запуск кнопки Stop во многих веб-браузерах.

Происхождение ESC

ESC была частью стандартной клавиатуры телетайпа Model 33 (введена в 1964 году и использовалась со многими ранними миникомпьютерами).[28] DEC VT50, представленный в июле 1974 года, также имел клавишу Esc. Текстовый редактор TECO (ca 1963) и его потомок Emacs (ca 1985) широко используют клавишу Esc.

Исторически она также служила типом клавиши shift, так что один или несколько следующих символов интерпретировались по-разному, отсюда и термин escape sequence, который относится к серии символов, обычно предшествующих escape-символу.

На машинах под управлением Microsoft Windows, до внедрения клавиши Windows на клавиатурах, типичная практика для вызова кнопки "Пуск" состояла в том, чтобы удерживать клавишу управления и нажимать escape. Этот процесс все еще работает в Windows 95, 98, Me, NT 4, 2000, XP, Vista, 7, 8 и 10.

Клавиша ввода

Клавиша Enter расположена: одна в буквенно-цифровых клавишах, а другая в цифровых клавишах. Когда кто-то работал над чем-то на своем компьютере и хотел что-то сделать со своей работой, нажатие клавиши enter выполняло команду, которую они заказывали. Еще одна функция-создать пробел для следующего абзаца. Когда кто-то набрал и закончил набирать абзац, и они хотели иметь второй абзац, они могли нажать enter, и это сделало бы интервал.

Клавиша Shift

Клавиша Shift: когда вы нажимаете shift и букву, она будет заглавной буквой, нажатой клавишей shift. Другое использование-вводить больше символов, чем кажется доступным, например, клавиша апострофа сопровождается кавычкой сверху. Если вы хотите ввести кавычку, но нажали только эту клавишу, символ, который появится, будет апострофом. Кавычка появляется только в том случае, если нажата и требуемая клавиша, и клавиша Shift.

Клавиша меню

Клавиша меню или клавиша приложения-это клавиша, найденная на компьютерных клавиатурах, ориентированных на Windows. Используется для запуска контекстного меню с клавиатуры, а не с помощью обычной правой кнопки мыши. Символ клавиши обычно представляет собой небольшой значок, изображающий курсор, зависший над меню. На некоторых клавиатурах Samsung курсор в значке отсутствует, отображается только меню. Эта клавиша была создана одновременно с клавишей Windows. Эта клавиша обычно используется, когда правая кнопка мыши отсутствует на мыши. Некоторые публичные терминалы Windows не имеют клавиши меню на клавиатуре, чтобы пользователи не могли щелкнуть правой кнопкой мыши (однако во многих приложениях Windows аналогичная функциональность может быть вызвана сочетанием клавиш Shift+F10).

Цифровая клавиатура

Многие, но не все, компьютерные клавиатуры имеют цифровую клавиатуру справа от алфавитной клавиатуры, часто отделенную от других групп клавиш, таких как функциональные клавиши и клавиши системных команд, Которая содержит цифры, основные математические символы (например, сложение, вычитание и т. Д.) И Несколько функциональных клавиш.клавиши. В дополнение к ряду цифровых клавиш над верхней буквенной строкой, большинство настольных клавиатур имеют цифровую клавиатуру или клавиатуру учета, с правой стороны клавиатуры. В то время как num lock установлен, цифры на этих клавишах дублируют числовой ряд; если нет, они имеют альтернативные функции, такие как гравировка. В дополнение к цифрам, эта клавиатура имеет командные символы, связанные с вычислениями, такими как символы сложения, вычитания, умножения и деления. Клавиша enter в этих клавишах обозначает знак равенства.

Разное

На японских/корейских клавиатурах могут быть клавиши ввода языка для изменения используемого языка. Некоторые клавиатуры имеют клавиши управления питанием (например, power key, sleep key и wake key); Интернет-клавиши для доступа к веб-браузеру или электронной почте; и/или мультимедийные клавиши, такие как регуляторы громкости; или клавиши, которые могут быть запрограммированы пользователем для запуска указанного приложения или команды, например:минимизация всех окон.

Несколько раскладок

Можно установить несколько раскладок клавиатуры в операционной системе и переключаться между ними либо с помощью функций, реализованных в ОС, либо с помощью внешнего приложения. Microsoft Windows, Linux, и Mac предоставляют поддержку для добавления раскладок клавиатуры и выбора из них.

Подсветка

Клавиатуры и клавиатуры могут быть подсвечены изнутри, особенно на оборудовании для мобильного использования. Как встроенные в компьютеры, так и внешние клавиатуры могут поддерживать подсветку; внешние клавиатуры с подсветкой могут иметь проводное USB-соединение или подключаться по беспроводной сети и питаться от батарей. Подсветка облегчает использование клавиатуры или клавиатуры в темных условиях.

Для общей производительности только клавиши могут быть равномерно освещены, без отвлекающего света вокруг клавиш. Клавиши со встроенными светодиодными индикаторами

Многие игровые клавиатуры спроектированы так, чтобы иметь эстетическую и функциональную привлекательность, с несколькими цветами и цветовыми кодировками клавиш, чтобы геймерам было легче находить командные клавиши во время игры в темной комнате.[35] Многие клавиатуры, не освещенные иным образом, могут иметь небольшие светодиодные индикаторы в нескольких важных функцияхклавиши, или в другом месте на корпусе, если их функция активирована (см. фото).

См. также: ThinkLight

ТЕХНОЛОГИЯ

Основная статья: Технология клавиатуры

Клавишные переключатели

В первых электронных клавиатурах в начале 1970-х годов ключевые переключатели представляли собой отдельные переключатели, вставленные в отверстия в металлических рамах. Эти клавиатуры стоили от 80 до 120 долларов США и использовались в мэйнфреймовых терминалах передачи данных. Самыми популярными типами выключателей были герконы (контакты, заключенные в вакууме в стеклянную капсулу, на которые воздействовал магнит, установленный на плунжере выключателя).

В середине 1970-х годов были введены более дешевые переключатели с прямым контактом, но их срок службы в циклах переключения был намного короче (десять миллионов циклов), потому что они были открыты для окружающей среды. Однако в то время это стало более приемлемым для использования в компьютерных терминалах, которые стали видеть все более короткую продолжительность жизни моделей по мере их продвижения.

В 1978 году корпорация Key Tronic представила клавиатуры с емкостными переключателями, одной из первых клавиатурных технологий, не использующих автономные переключатели. На плунжере переключателя была просто губчатая прокладка с проводящим покрытием из майларового пластика и два рисунка в виде полумесяца на печатной поверхности.печатная плата ниже. Когда клавиша была нажата, емкость между плунжерной подушкой и узорами на печатной плате ниже изменилась, что было обнаружено интегральными схемами (IC). Утверждалось, что эти клавиатуры обладают такой же надежностью, как и другие "твердотельные переключатели", такие как индуктивные и холловские, но конкурентоспособны с клавиатурами прямого контакта. Были достигнуты цены в 60 долларов за клавиатуры, и Key Tronic быстро стал крупнейшим независимым производителем клавиатур.

Тем временем IBM производила собственные клавиатуры, используя собственную запатентованную технологию: клавиши на старых клавиатурах IBM[38] изготавливались с механизмом "пружины прогиба", в котором спиральная пружина под ключом прогибается под давлением пальца пользователя, приводя в действие молоток, который прижимает два пластиковых листа (мембраны). с проводящими следами вместе, завершая цепь. Это производит щелкающий звук и дает физическую обратную связь для машинистки, указывая, что клавиша была нажата.

Первые электронные клавиатуры имели расстояние перемещения клавиш пишущей машинки 0,187 дюйма (4,75 мм), keytops были высотой полдюйма (12,7 мм), а клавиатуры были толщиной около двух дюймов (5 см). Со временем на рынке было принято меньше перемещения клавиш, и в конце концов они приземлились на 0,110 дюйма (2,79 мм). По совпадению с этим, Key Tronic была первой компанией, которая представила клавиатуру толщиной всего около одного дюйма. А теперь клавиатуры имеют толщину всего около полудюйма.

Keytops являются важным элементом клавиатур. Вначале клавиатуры keytops имели "форму тарелки" сверху, как пишущие машинки до них. Условные обозначения клавиш клавиатуры должны быть чрезвычайно прочными в течение десятков миллионов углублений, так как они подвергаются экстремальному механическому износу от пальцев и ногтей, а также подвержены воздействию масел и кремов для рук, поэтому гравировка и заполнение условных обозначений клавиш краской, как это делалось ранее для отдельных переключателей, никогда не были приемлемыми. Так, для первых электронных клавиатур легенды клавиш изготавливались методом двухшотного (или двухшотного, или двухцветного) литья, где сначала формовалась либо оболочка ключа, либо внутренняя часть ключа с легендой ключа, а затем другой цвет формовался вторым. Но, чтобы сэкономить, были изучены другие методы, такие как сублимационная печать и лазерная гравировка, оба метода, которые могут быть использованы для печати всей клавиатуры одновременно.

Первоначально сублимационная печать, где специальные чернила печатаются на поверхности клавиатуры, а применение тепла заставляет молекулы чернил проникать и смешиваться с пластиковыми модулями, имела проблему, потому что пальцевые масла заставляли молекулы рассеиваться, но затем для предотвращения этого было нанесено обязательно очень твердое прозрачное покрытие. Совпадение с сублимационной печатью, которая впервые была использована IBM в больших объемах на своих клавиатурах, было введением IBM колпачков с одной изогнутой тарелкой для облегчения качественной печати ключевых легенд, имея последовательно изогнутую поверхность вместо тарелки. Но одна проблема с сублимационной или лазерной печатью заключалась в том, что процессы занимали слишком много времени, и только темные легенды могли быть напечатаны на светлых клавишах. С другой стороны, IBM была уникальна в использовании отдельных оболочек, или "keycaps", на keytop базах. Это могло бы сделать их производство различных раскладок клавиатуры более гибким, но причиной этого было то, что пластиковый материал, который необходимо было использовать для сублимационной печати, отличался от стандартного пластика ABS keytop.

Три последние механические технологии привели клавиатуры туда, где они находятся сегодня, за счет чего стоимость значительно ниже $10:

• Были разработаны конструкции "моноблочных" клавиатур, в которых отдельные корпуса выключателей были устранены, а вместо них использовался цельный корпус "моноблок". Это стало возможным благодаря методам формования, которые могли обеспечить очень жесткие допуски для отверстий плунжера переключателя и направляющих по ширине клавиатуры, чтобы зазоры между плунжером и корпусом не были слишком плотными или слишком свободными, что могло привести к связыванию клавиш.
• Применение контактно-переключающих мембранных листов под моноблок. Эта технология пришла из плоских переключающих мембран, где контакты переключателя напечатаны внутри верхнего и нижнего слоя, с разделительным слоем между ними, так что при приложении давления к области выше создается прямой электрический контакт. Мембранные слои могут быть напечатаны очень большими объемами, недорогими печатными машинами "катушка к катушке", при этом каждая мембрана клавиатуры вырезается и пробивается впоследствии.

Пластиковые материалы сыграли очень важную роль в развитии и прогрессе электронных клавиатур. Пока не появились "моноблоки", "самосмазывающийся" Делрин GE был единственным пластиковым материалом для плунжеров клавишных переключателей, который мог выдерживать избиение в течение десятков миллионов циклов пожизненного использования. Смазывать или смазывать плунжеры переключателей было нежелательно, потому что это со временем привлекло бы грязь, которая в конечном итоге повлияла бы на ощущение и даже связала бы ключевые переключатели (хотя производители клавиатур иногда прокрадывались в свои клавиатуры, особенно если они не могли контролировать допуски ключевых плунжеров и корпусов достаточно хорошо, чтобы иметь плавное нажатие клавишичувствовать или предотвращать привязку). Но Delrin был доступен только в черно-белом цвете и не подходил для keytops (слишком мягкий), поэтому keytops используют ABS-пластик. Однако, поскольку пластиковое литье продвинулось в поддержании жестких допусков, а длина перемещения ключа уменьшилась с 0,187 дюйма до 0,110 дюйма (от 4,75 мм до 2,79 мм), однокомпонентные keytop/плунжеры могут быть изготовлены из ABS, а моноблоки клавиатуры также изготовлены из ABS.

В обиходе термин "механическая клавиатура" относится к клавиатуре с отдельными механическими клавишными переключателями, каждый из которых содержит полностью заключенный плунжер с пружиной под ним и металлическими электрическими контактами сбоку. Плунжер сидит на пружине, и ключ часто закрывает контакты, когда плунжер нажат наполовину. Другие переключатели требуют, чтобы плунжер был полностью нажат. Глубина, на которой плунжер должен быть нажат для замыкания контактов, известна как расстояние активации. Также доступны аналоговые клавиатуры с ключевыми переключателями, расстояние активации которых может быть изменено с помощью программного обеспечения, оптические переключатели, которые работают, блокируя лазерные лучи, и клавиатуры с эффектом Холла, которые используют ключевые переключатели, которые используют магнит для активации датчика Холла.

Процессор управления

Компьютерные клавиатуры включают в себя управляющие схемы для преобразования нажатий клавиш в коды клавиш[40] (обычно сканкоды), которые электроника компьютера может понять. Ключевые переключатели подключены через печатную плату в электрической матрице X-Y, где напряжение последовательно подается на линии Y и, когда клавиша нажата, определяется последовательно путем сканирования линий X.

Первые компьютерные клавиатуры были для терминалов данных мэйнфреймов и использовали дискретные электронные части. Первый клавиатурный микропроцессор был представлен в 1972 году компанией General Instruments, но клавиатуры используют однокристальный вариант микроконтроллера 8048 с тех пор, как он стал доступен в 1978 году.[41] Матрица переключателя клавиатуры подключена к ее входам, она преобразует нажатия клавиш в коды клавиш, а для отдельной клавиатуры отправляеткоды по последовательному кабелю (шнуру клавиатуры) к основному процессору на материнской плате компьютера. Эта последовательная кабельная связь с клавиатурой является двунаправленной только в той мере, в какой электроника компьютера контролирует освещение ламп caps lock, num lock и scroll lock.

Одним из тестов на то, разбился ли компьютер, является нажатие клавиши caps lock. Клавиатура посылает код ключа драйверу клавиатуры, работающему на главном компьютере; если главный компьютер работает, он подает команду на включение света. Все остальные индикаторы работают аналогичным образом. Драйвер клавиатуры также отслеживает состояние Shift, alt и control клавиатуры.

Некоторые низкокачественные клавиатуры имеют несколько или ложные ключевые записи из-за неадекватных электрических конструкций. Они вызваны неадекватным переключателем клавиш или неадекватной компоновкой матрицы клавиш, которая не позволяет одновременно нажимать несколько клавиш, оба обстоятельства объясняются ниже:

При нажатии клавиши клавиши могут "отскакивать" друг от друга в течение нескольких миллисекунд, прежде чем они установятся в прочный контакт. При отпускании они подпрыгивают еще немного, пока не вернутся в неконтактное состояние. Если бы компьютер следил за каждым импульсом, он увидел бы много нажатий клавиш для того, что пользователь считал только одним. Чтобы решить эту проблему, процессор на клавиатуре (или компьютере) "разбирает" нажатия клавиш, объединяя их во времени, чтобы получить одно "подтвержденное" нажатие клавиши.

Некоторые низкокачественные клавиатуры также страдают от проблем с опрокидыванием (то есть, когда несколько клавиш нажимаются одновременно или когда клавиши нажимаются так быстро, что несколько клавиш опускаются в течение одних и тех же миллисекунд). Ранние "твердотельные" клавиатуры keyswitch не имели этой проблемы, потому что keyswitch электрически изолированы друг от друга, а ранние клавиатуры keyswitch прямого контакта избегали этой проблемы, имея изолирующие диоды для каждого keyswitch. Эти ранние клавиатуры имели опрокидывание "n-key", что означает, что любое количество клавиш может быть нажато, и клавиатура все равно распознает следующую нажатую клавишу. Но когда три клавиши нажимаются (электрически закрыты) одновременно в матрице "прямого контакта", которая не имеет изолирующих диодов, электроника клавиатуры может видеть четвертую "фантомную" клавишу, которая является пересечением линий X и Y трех клавиш. Некоторые типы схем клавиатуры будут регистрировать максимальное количество клавиш за один раз. "Трехклавишный" ролловер, также называемый "блокировкой фантомного ключа" или "блокировкой фантомного ключа", регистрирует только три клавиши и игнорирует все остальные, пока одна из трех клавиш не будет снята. Это нежелательно, особенно для быстрого набора текста (нажатие новых клавиш до того, как пальцы смогут отпустить предыдущие клавиши) и игр (предназначенных для многократного нажатия клавиш).

Поскольку мембранные клавиатуры с прямым контактом стали популярными, доступное опрокидывание клавиш было оптимизировано путем анализа наиболее распространенных последовательностей клавиш и размещения этих клавиш так, чтобы они потенциально не создавали фантомные клавиши в матрице электрических ключей (например, просто поместив три или четыре клавиши, которые могут быть нажаты одновременно на одном и том же Xили та же линия Y, так что пересечение/короткое замыкание фантомного ключа не может произойти), так что блокировка третьего ключа обычно не является проблемой. Но низкокачественные конструкции клавиатуры и неизвестные инженеры могут не знать этих трюков, и это все еще может быть проблемой в играх из-за дико разных или настраиваемых макетов в разных играх.

Типы соединений

Существует несколько способов подключения клавиатуры к системному блоку (точнее, к его контроллеру клавиатуры) с помощью кабелей, включая стандартный разъем AT, обычно встречающийся на материнских платах, который со временем был заменен PS/2 и USB-соединением. До появления линейки систем iMac Apple использовала фирменную настольную шину Apple для своего разъема клавиатуры.

Беспроводные клавиатуры стали популярными. Беспроводная клавиатура должна иметь встроенный передатчик и приемник, подключенный к порту клавиатуры компьютера; он обменивается либо радиочастотными (RF), либо инфракрасными (IR) сигналами. Беспроводная клавиатура может использовать стандартную радиосвязь Bluetooth, и в этом случае приемник может быть встроен в компьютер. Беспроводные клавиатуры нуждаются в батареях для питания и могут подвергаться риску подслушивания данных. Беспроводные солнечные клавиатуры заряжают свои батареи от небольших солнечных панелей, используя естественный или искусственный свет. Портативный абрикос 1984 года является ранним примером ИК-клавиатуры.

Альтернативные способы ввода текста

Оптическое распознавание символов (OCR) предпочтительнее, чем rekeying для преобразования существующего текста, который уже записан, но не в машиночитаемом формате (например, линотипная книга 1940-х годов). Другими словами, чтобы преобразовать текст из изображения в редактируемый текст (то есть строку кодов символов), человек может повторно ввести его, или компьютер может посмотреть на изображение и вывести, что представляет собой каждый символ. Технология OCR уже достигла впечатляющего состояния (например, Google Book Search) и обещает еще больше на будущее.

Распознавание речи преобразует речь в машиночитаемый текст (то есть строку кодов символов). Эта технология также достигла продвинутого состояния и реализована в различных программных продуктах. Для определенных целей (например, транскрипция медицинского или юридического диктанта; журналистика; написание эссе или романов) распознавание речи начинает заменять клавиатуру. Однако отсутствие конфиденциальности при выдаче голосовых команд и диктовки делает этот вид ввода непригодным для многих сред.

Указывающие устройства могут использоваться для ввода текста или символов в контекстах, где использование физической клавиатуры было бы неуместным или невозможным. Эти аксессуары обычно представляют символы на дисплее в макете, который обеспечивает быстрый доступ к более часто используемым символам или комбинациям символов. Популярными примерами такого ввода являются граффити, Dasher и экранные виртуальные клавиатуры.

Другие вопросы

Регистрация нажатий клавиш

Известно, что незашифрованные беспроводные клавиатуры Bluetooth уязвимы для кражи сигнала, помещая скрытое подслушивающее устройство в ту же комнату, что и клавиатура, чтобы нюхать и записывать пакеты Bluetooth с целью регистрации ключей, набранных пользователем. Задокументирована уязвимость беспроводных клавиатур Microsoft 2011 и более ранних версий[42].

Регистрация нажатий клавиш (часто называемая кейлоггингом) - это метод захвата и записи нажатий клавиш пользователем. Хотя она используется легально для измерения производительности сотрудников на определенных канцелярских задачах или правоохранительными органами, чтобы узнать о незаконной деятельности, она также используется хакерами для различных незаконных или вредоносных действий. Хакеры используют кейлоггеры как средство получения паролей или ключей шифрования и таким образом обходят другие меры безопасности.

Регистрация нажатий клавиш может быть выполнена как аппаратными, так и программными средствами. Аппаратные регистраторы ключей подключаются к кабелю клавиатуры или устанавливаются внутри стандартных клавиатур. Программные кейлоггеры работают в операционной системе целевого компьютера и получают несанкционированный доступ к оборудованию, подключаются к клавиатуре с функциями, предоставляемыми ОС, или используют программное обеспечение удаленного доступа для передачи записанных данных с целевого компьютера в удаленное место. Некоторые хакеры также используют беспроводные снифферы кейлоггеров для сбора пакетов данных, передаваемых с беспроводной клавиатуры и ее приемника, а затем взламывают ключ шифрования, используемый для обеспечения беспроводной связи между двумя устройствами.

Антишпионские приложения способны обнаруживать многие кейлоггеры и очищать их. Ответственные поставщики программного обеспечения для мониторинга поддерживают обнаружение антишпионских программ, тем самым предотвращая злоупотребление программным обеспечением. Включение брандмауэра не останавливает кейлоггеры как таковые, но, возможно, может предотвратить передачу зарегистрированного материала по сети при правильной настройке. Сетевые мониторы (также известные как обратные брандмауэры) могут использоваться для оповещения пользователя всякий раз, когда приложение пытается установить сетевое соединение. Это дает пользователю возможность запретить кейлоггеру "звонить домой" с его или ее введенной информацией. Программы автоматического заполнения форм могут полностью предотвратить кейлоггинг, если вообще не использовать клавиатуру. Большинство кейлоггеров можно обмануть, попеременно вводя учетные данные для входа и вводя символы где-то еще в окне фокуса.

Известно также, что клавиатуры излучают электромагнитные сигнатуры, которые могут быть обнаружены с помощью специального шпионского оборудования для восстановления нажатых клавиш на клавиатуре. Нил О'Фаррелл, исполнительный директор Совета по краже личных данных, рассказал InformationWeek, что "Более 25 лет назад пара бывших шпионов показала мне, как они могут захватить PIN-код банкомата пользователя из фургона, припаркованного через улицу, просто захватив и декодировав электромагнитные сигналы, генерируемые каждым нажатием клавиши,- сказал О'Фаррелл. "Они могли даже захватывать нажатия клавиш с компьютеров в соседних офисах, но технология не была достаточно сложной, чтобы сосредоточиться на каком-либо конкретном компьютере".

Физическая травма

Правильный эргономичный дизайн компьютерных клавиатурных столов необходим для предотвращения повторяющихся травм напряжения, которые могут развиться со временем и привести к долгосрочной инвалидности.[45] Исследования показывают, что вертикальное положение, ранее защищавшееся, может привести к дегенеративному заболеванию диска, и что 45-градусное наклонное положение является более здоровым.[

Использование любой клавиатуры может привести к серьезным травмам (то есть синдрому запястного канала или другой повторяющейся травме напряжения) кистей, запястий, рук, шеи или спины. Риск травм можно уменьшить, делая частые короткие перерывы, чтобы встать и пройтись пару раз в час. Кроме того, пользователи должны варьировать задачи в течение дня, чтобы избежать чрезмерного использования рук и запястий. При вводе на клавиатуре человек должен держать плечи расслабленными, локти в стороне, а клавиатуру и мышь расположить так, чтобы не было необходимости дотягиваться. Высоту стула и лоток для клавиатуры следует регулировать так, чтобы запястья были прямыми, а запястья не опирались на острые края стола. При наборе текста не следует использовать подставки для запястий или ладоней.

Некоторые адаптивные технологии, начиная от специальных клавиатур, заменителей мыши и интерфейсов для планшетов и заканчивая программным обеспечением для распознавания речи, могут снизить риск получения травм. Программное обеспечение Pause напоминает пользователю часто делать паузы. Переключение на гораздо более эргономичную мышь, такую как вертикальная мышь или мышь с джойстиком, может обеспечить облегчение.

Используя тачпад или стилус с графическим планшетом вместо мыши, можно уменьшить повторяющуюся нагрузку на руки и кисти[50].

См. Также

• Цифровая ручка
• Дворжак
• Клавиатура IBM PC
• Протектор клавиатуры
• Мальтрон
• Наложение клавиатуры
• Таблица сочетаний клавиш

Пруф

pcworld.com/article/535879/the_10_worst_pc_keyboards_of_all_time.html

• .dribin.org/dave/keyboard/one_html/
• /archive.ph/20121212184655/http://maven.smith.edu/~thiebaut/ArtOfAssembly/CH20/CH20-1.html
• /computer.howstuffworks.com/keyboard.htm
• //deskthority.net/