Реферат: Клавиатура

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Магнитогорский Государственный Университет

Кафедра информатики

Реферат

Клавиатура (принцип устройства, разновидности), преобразование сигнала от нажатия клавиши до формирования ASCII кода. Устройство и разновидности манипуляторов (мышь, джойстик, световое перо и т.д.)

Магнитогорск
2002

Оглавление

Клавиатура. 3

ASCII. 3

Специальные клавиши клавиатуры. 6

Манипуляторы.. 6

Мышь. 6

Джойстик. 7

Сетевые перья. 8

Дигитайзер. 8

Литература. 9

Клавиатура

Трудно сказать, может ли существовать более важное и универсальное устройство ввода информации в компьютер, чем клавиатура. Вполне возможно, в скором будущем, когда человек будет общаться со своим компьютером посредством жестов, мимики, графических образов, видеоизображений и речи, клавиатуру потеснят другие средства ввода информации. Однако сегодня, когда текст и символы как носители ценной информации еще столь важны, клавиатура обязательно входит в конфигурацию поставляемых персональных компьютеров.

По расположению клавиш настольные клавиатуры делятся на два основных типа, функционально ничуть не уступающие друг другу. В первом варианте функциональные клавиши располагаются в двух вертикальных рядах, а отдельных группы клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре 84 клавиши. Этот стандарт использовался в компьютерах типа IBM PC, XT и AT до конца 80‑х годов. Поэтому этот стандарт считается устаревшим.

Второй вариант клавиатуры, которую принято называть усовершенствованной, имеет 101 или 102, 104 клавиш. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольные персональные компьютеры. Профессионалы не любят эту клавиатуру из-за того, что к функциональным клавишам приходиться далеко тянуться, в самый верхний ряд клавиш, через всю буквенную клавиатуру.

Клавиатуры портативных компьютеров в той или иной степени похожи на оба типа клавиатур настольных компьютеров, хотя из-за недостатка места в самих компактных моделях компьютеров типа subnotebook и palmtop конструкторы вынуждены идти на сокращения количества и размеров клавиш.

Стандартизация в размере и расположении клавиш нужна для того, чтобы пользователь на любой клавиатуре мог без переучивания работать «слепым методом». Слепой десятипальцевый метод работы является наиболее продуктивным, профессиональным и эффективным. Увы, клавиатура из-за низкой производительности пользователя оказывается сегодня самым «узким местом» быстродействующей вычислительной системы.

ASCII

Нажатие одной или некоторой их определенной комбинации означает посылку в оперативную память одного или двух байтов информации. Чтобы каждому символу клавиатуры поставить в соответствие определенный байт информации, используют специальную таблицу кодов ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандарт кодов для обмена информацией, применяемой на большинстве компьютеров. Таблица кодировки определяет взаимное соответствие изображений символов на экране дисплея с их числовыми кодами.

После нажатия клавиши клавиатура посылает процессору сигнал прерывания и заставляет процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. Процессор воспринимает каждое нажатие на клавишу и выдает scan-код. Scan-код – это однобайтное число, младшие 7 битов которого представляют собой идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. Клавиатура, в зависимости от того нажата ли клавиша, посылает одинаковый scan-код, дополняя предварительно кодом F0H, когда она отпускается.

Как написано выше клавиатура использует для обмена с компьютером набор 7-битовых ASCII-кодов. Их значения приведены в таблице.

Таблица 1 Стандартный набор символов ASCII

Примечание.

NUL – пустой символ (null)

SOH – начало заголовка (start of heading)

STX – начало текста (start of text)

ETX – конец текста (end of text)

EOT – запрос подтверждения (enquiry)

ACK – подтверждение (acknowledge)

BEL – звуковой сигнал (bell)

BS – возврат на одну позицию (backspace)

HT – горизонтальная табуляция (horizontal tabulation)

VT – вертикальная табуляция (vertical tabulation)

FF – переход к новой странице (form feed)

CR – возврат каретки (carriage return)

SO – нижний регистр (shift out)

SI – верхний регистр (shift in)

DL – завершение сеанса связи (data link escape)

DC – управление устройством (device control)

NAK – ошибка передачи (negative acknowledge)

SYN – холостые данные синхронной передачи (synchronous idle)

ETB – конец передаваемого блока (end of transmission block)

CAN – отмена (cancel)

EM – конец носителя данных (end of medium)

SUB – подстановка (substitute)

ESC – прекращение (escape)

FS – разделитель файлов (file separator)

GS – разделитель групп (group separator)

RS – разделитель записей (record separator)

US – разделитель элементов (unit separator)

SP – пробел (space)

Del – удаление (delete)

Наряду с обычными буквами, цифрами и знаками набор кодов ASCII содержит управляющие символы, например символ возврата каретки, перехода на следующую строку. К ним принадлежат некоторые символы, используемые в коммуникационных протоколах, например символы начала текста и конца передачи.

Однако для представления всего набора генерируемых клавиатурой кодов таблицы ASCII не хватает и используется набор из 256 кодов, называемых расширенной системой ASCII. В этой системе кодирование клавиш производится с помощью двух байт. Младший из двух байт группы называют главным, старший байт вспомогательным. Например, код 0:30 представляет Alt-A.

Заметим, что даже если название клавиш на клавиатуре совпадают, то их скэн-код все-таки различен, и поэтому в принципе это совершенно разные клавиши. Этот факт используется при написании специальных программ, определяющих реакцию процессора на нажатие определенной клавиши на клавиатуре.

Клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

Кроме нажатия клавиатура отмечает также и отпускание каждой клавиши, посылая процессору свой сигнал прерывания с соответствующим кодом. Таким образом, компьютер «знает», держат клавишу или она уже отпущена. Это свойство используется при переходе на другой регистр. Кроме того, если клавиша нажата дольше определенного времени, обычно около половины секунды, то клавиатура генерирует повторные коды нажатия этой клавиши.

Ввод символов с клавиатуры осуществляется только в той точке экрана, где располагается курсор.

Специальные клавиши клавиатуры.

Специальные (служебные) клавиши выполняют следующие основные функции: {ENTER} - ввод команд на выполнение процессором; {ESC} - отмена какого-либо действия; {TAB} - перемещение курсора на позицию табуляции; {INS} - переключение режима вставки символа в положении курсора в ражим забоя символа в положении курсора;

{DEL}- удаление символа в положении курсора;

{BACKSPACE} – удаление символа слева от курсора;

{HOME} – перемещение курсора в начало текста;

{END} – перемещение курсора в конец текста;

{PGUP} – перемещение курсора на одну экранную страницу по тексту вверх;

{PGDN} – перемещение курсора на одну экранную страницу по тексту вниз;

{ALT} и {CTRL} – при одновременном нажатии этих клавиш с какой-либо другой вызывается изменение действия последней;

{SHIFT} – удержание этой клавиши в нажатом состоянии обеспечивает смену регистра;

{CAPS LOCK} – фиксация/расфиксация регистра заглавных букв.

Ряд изменений, связанных с клавиатурами, связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интенсивной работе со старыми, плоскими клавиатурами у операторов ЭВМ начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук. Изогнутая модель Microsoft Natural Keyboard была признана одним из лучших продуктов 1997 года. Довольно популярны клавиатуры со встроенным манипулятором – трекболом, заменяющим мышь.

Манипуляторы

Мышь

Популярность мыши берет свое начало с момента выхода на рынок разработки фирмы Apple компьютера Apple Lisa, в котором впервые была использована «мышь» для работы с пиктограммами.

Существуют два основных варианта конструкции мыши: механический и оптический. Механическая мышь использует свободно вращающийся шарик, расположенный внизу и касающийся поверхности. Шарик в результате трения во время движения по поверхности переворачивается. Управляющие схемы мыши реагируют на это, подсчитывают число оборотов шарика и передают информацию компьютеру.

Оптическая мышь работает по другому принципу. Она работает на специальной панели. Луч света, излучаемый мышью, отражается равномерно нанесенными на панель штрихами. При этом специальное устройство, расположенное внутри мыши, определяет пройденное расстояние и направление и посылает эту информацию компьютеру.

Пока менее распространены беспроводная (инфракрасная), принцип работы которой похож на действие пультов дистанционного управления, и радиомышь.

Первой, что определяет тип мыши – количество кнопок. «Классическим» считается трехкнопочный тип, хотя при работе с большинством программ мы используем всего лишь две крайние. Одним из хитов 1997 года стала разработка фирмы Microsoft под названием Microsoft Intelli Mouse, между клавишами которой было колесико, которое в сочетании с необходимым программным обеспечением делало более удобное обращение с окнами броузеров, и офисных программ. Вслед за Microsoft, компания Genius выпустила мышь Genius Net Mouse, у которой вместо колесика была вмонтирована клавиша.

Еще один важный показатель мыши – эргономика. Наиболее популярный модели – мыши Genius, Logitech, Microsoft и русской фирмы Диалог.

Джойстик

К ручным манипуляторам относится и джойстик, который распространен в области компьютерных игр.

Создавался джойстик в сугубо военных целях: в то время еще не шла речь о массовых играх-имитаторах самолета или танка. Зато такие «игрушки» в изобилии применялись на специальных тренажерах, обучающих правильному обращению с вверенной им военной техникой. Тогда же было сформулировано главное качество джойстика: он должен максимально близко подходить на реальные средства управления той или иной машины. И утверждены основные принципы его конструкции. Любой джойстик состоит из двух элементов: координатной части – ручки или руля, – перемещение которой меняет положение вашего виртуального двойника или машины в пространстве, и функциональных кнопок, количество которых может варьироваться от 3 до 6 и более.

В игровых приставках используются цифровые джойстики, а в компьютерах – аналоговые. Аналоговый джойстик имеет период цифровым множество преимуществ, самыми главными из которых являются более широкая точность управления и отсутствие необходимости в применении специальной карты и переходника для подключения к компьютеру.

Лидеры рынка джойстиков средней ценовой категории – QuickShot и Genius. Более дорогие – устройства от Thrusthmaster, Microsoft, Advanced Gravis и Logitech.

Сетевые перья.

Для ввода рисунков в ПК может использоваться, так называемое, световое перо. Оно применяется сравнительно редко, так как пригодно для работы с крупными объектами, но очень ненадежно при выборе малых объектов.

Световое перо получило дальнейшее развитие при его совместном использовании с дигитайзером (диджитайзером), где пером просто пишут, затем специальные программы переводят рукописный текст или рисунок в цифровой код. Профессиональные световые перья могут определить толщину линий, силу нажатия на перо и другие параметры.

Дигитайзер

Является стандартным устройством ввода для профессиональных графических работ. С помощью программного обеспечения движение руки преобразовывается в формат векторной графики. Дигитайзер способен определять и обрабатывать абсолютно точные координаты, что недоступно другим устройством ввода.

Литература

1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд.7-е, переработанное и допополненное – М: ИНФРА-М, 1997. – 640 с.
2. Виталий Леонтьев. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2002. – М.: Олма-Пресс, 2002. – 640 с.
3. Аппаратные средства ПЭВМ: методические материалы. Справочное руководство по IBM PC. Часть 2. // Составители: ТПП «Сфера» авторский коллектив. – М. – 302 с.