Компьютерная клавиатура — это периферийное устройство ввода , смоделированное по образцу клавиатуры пишущей машинки [1] [2] , которая использует набор кнопок или клавиш, действующих как механические рычаги или электронные переключатели . Заменив ранние технологии перфокарт и бумажной ленты , взаимодействие с помощью клавиатур в стиле телепринтера стало 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. [3] В то время как большинство клавиш создают символы ( буквы , цифры или символы), другие клавиши (например, клавиша Escape ) могут побуждать компьютер выполнять системные команды. В современном компьютере интерпретация нажатий клавиш, как правило, остается за программным обеспечением: информация, отправляемая на компьютер, скан-код , сообщает ему только, какая физическая клавиша (или клавиши) была нажата или отпущена. [4]
При обычном использовании клавиатура используется как интерфейс ввода текста для ввода текста, цифр и символов в прикладное программное обеспечение, такое как текстовый процессор , веб-браузер или приложение социальных сетей . Сенсорные экраны используют виртуальные клавиатуры .
Пишущие машинки являются окончательными предками всех устройств ввода текста с помощью клавиш, но клавиатура компьютера как устройство для электромеханического ввода данных и связи в значительной степени происходит от использования двух устройств: телепринтеров (или телетайпов) и перфораторов . Именно через такие устройства современные компьютерные клавиатуры унаследовали свои раскладки.
Еще в 1870-х годах устройства, похожие на телетайпы, использовались для одновременного набора и передачи текстовых данных фондового рынка с клавиатуры по телеграфным линиям на тикерные машины для немедленного копирования и отображения на ленте тикера . [ требуется ссылка ] Телетайп в его более современной форме был разработан в 1907–1910 годах американским инженером-механиком Чарльзом Крамом и его сыном Говардом, при раннем участии инженера-электрика Фрэнка Пирна. Более ранние модели были разработаны по отдельности такими людьми, как Ройал Эрл Хаус и Фредерик Г. Крид .
Ранее Герман Холлерит разработал первые устройства с клавишным перфоратором, которые вскоре, к 1930-м годам, стали включать клавиши для ввода текста и цифр, аналогичные клавишам обычных пишущих машинок. [5]
Клавиатура на телепринтере играла важную роль в двухточечной и многоточечной связи большую часть 20-го века, в то время как клавиатура на кейп-перфораторе играла важную роль во вводе и хранении данных так же долго. Разработка некоторых из самых ранних компьютеров включала в себя клавиатуры электрических пишущих машинок: разработка компьютера ENIAC включала кейп-перфоратор как в качестве устройства ввода и вывода на бумаге, а компьютер BINAC использовал электромеханически управляемую пишущую машинку как для ввода данных на магнитную ленту (вместо бумаги), так и для вывода данных. [6]
Клавиатура оставалась основным, наиболее интегрированным периферийным устройством компьютера вплоть до появления мыши в качестве потребительского устройства в 1984 году. К этому времени текстовые пользовательские интерфейсы с редкой графикой уступили место сравнительно богатым графикой значкам на экране . [7] Тем не менее, клавиатура по-прежнему остается центральным элементом взаимодействия человека с компьютером и по сей день, хотя мобильные персональные вычислительные устройства, такие как смартфоны и планшеты, используют виртуальную клавиатуру .
Доступны различные типы клавиатур, и каждая из них разработана с упором на определенные функции, которые соответствуют конкретным потребностям. Сегодня большинство полноразмерных клавиатур используют одну из трех различных механических раскладок, обычно называемых просто ISO ( ISO/IEC 9995 -2), ANSI ( ANSI - INCITS 154-1988) и JIS ( JIS X 6002-1980), что примерно соответствует организациям, выпускающим соответствующие мировые, американские и японские стандарты соответственно. (На самом деле, механические раскладки, называемые, например, «ISO» и «ANSI», соответствуют основным рекомендациям в названных стандартах, в то время как каждый из этих стандартов фактически допускает и другой способ.) Стандартные буквенно-цифровые клавиатуры ANSI имеют клавиши, которые находятся на трехчетвертных центрах дюйма (0,75 дюйма (19 мм)), и имеют ход клавиш не менее 0,15 дюйма (3,8 мм). [ необходима цитата ]
Современные модели клавиатур содержат установленное количество клавиш в соответствии с их заданным стандартом, описываемым как 101, 104, 105 и т. д., и продаются как клавиатуры «полноразмерные». [8] Современные клавиатуры, соответствующие американским конвенциям, обычно имеют 104 клавиши, в то время как раскладка из 105 клавиш является нормой в остальном мире. Это число не всегда соблюдается, и отдельные клавиши или целые разделы обычно пропускаются ради компактности или предпочтений пользователя. Наиболее распространенным выбором является не включать цифровую клавиатуру, которую обычно можно полностью заменить буквенно-цифровой секцией; такие конструкции называются «без десятиклавишными» (или TKL). [9] Ноутбуки и беспроводные периферийные устройства часто не имеют дублирующих клавиш, а некоторые используются редко. Функциональные и клавиши со стрелками присутствуют почти всегда.
Другим фактором, определяющим размер клавиатуры, является размер и расстояние между клавишами. Уменьшение ограничено практическим соображением, что клавиши должны быть достаточно большими, чтобы их можно было легко нажимать пальцами. В качестве альтернативы для нажатия маленьких клавиш используется инструмент.
Клавиатуры настольных компьютеров включают в себя алфавитные символы и цифры (и обычно дополнительно цифровую клавиатуру ), типографские символы и знаки препинания , один или несколько символов валют и другие специальные символы, диакритические знаки и различные функциональные клавиши . Репертуар глифов , выгравированных на клавишах клавиатуры, соответствует национальным соглашениям и языковым потребностям. Клавиатуры компьютеров похожи на клавиатуры электрических пишущих машинок, но содержат дополнительные клавиши, такие как клавиша Command или клавиши Windows .
Клавиатуры на ноутбуках и портативных компьютерах обычно имеют более короткое расстояние хода для нажатия клавиши, более короткое расстояние хода и сокращенный набор клавиш. Они могут не иметь цифровой клавиатуры , а функциональные клавиши могут быть размещены в местах, которые отличаются от их размещения на стандартной полноразмерной клавиатуре. Механизм переключения для клавиатуры ноутбука, скорее всего, будет ножничным переключателем, чем резиновым куполом; это противоположно тенденции для полноразмерных клавиатур.
Гибкие клавиатуры представляют собой переход между обычным типом и клавиатурами ноутбука: обычные — с полным расположением клавиш, а ноутбуки — с коротким расстоянием между клавишами. Кроме того, гибкость позволяет пользователю складывать/сворачивать клавиатуру для лучшего хранения и переноски. Однако для набора текста клавиатура должна лежать на твердой поверхности. Подавляющее большинство [10] гибких клавиатур на рынке изготовлены из силикона; этот материал делает их водо- и пыленепроницаемыми. Это полезно в больницах, [11] где клавиатуры подвергаются частой мойке, и других грязных или требующих очистки средах.
Эргономичные портативные клавиатуры [12] [13] предназначены для удержания в руке как игровой контроллер и могут использоваться как таковые, а не просто лежать на поверхности стола.
Обычно портативные клавиатуры содержат все буквенно-цифровые клавиши и символы, которые есть на стандартной клавиатуре, но к ним можно получить доступ только путем нажатия двух наборов клавиш одновременно; один из них действует как функциональная клавиша, похожая на клавишу «Shift», которая позволяет вводить заглавные буквы на стандартной клавиатуре. [14] Портативные клавиатуры позволяют пользователю перемещаться по комнате или откидываться на спинку стула, а также печатать перед компьютером или вдали от него. [15] Некоторые разновидности портативных эргономичных клавиатур также включают в себя мышь с трекболом, которая позволяет перемещать мышь и печатать в одном портативном устройстве. [16]
Внешние клавиатуры меньшего размера были введены для устройств без встроенной клавиатуры, таких как КПК и смартфоны. Маленькие клавиатуры также полезны там, где ограничено рабочее пространство. [17]
Клавиатура для 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 меньших клавиатур, которые не имеют цифровой клавиатуры, обычно тех, что есть на ноутбуках. [18] Эти клавиши в совокупности известны как цифровая клавиатура, цифровые клавиши или цифровая клавиатура, и она может состоять из следующих типов клавиш: арифметические операторы , цифры , клавиши со стрелками , клавиши навигации, Num Lock и клавиша Enter .
Многофункциональные клавиатуры предоставляют дополнительные функции помимо 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 ключевые функции, а также стандартные функции и обычно могут использовать одну клавиатуру и мышь для доступа к нескольким источникам.
Многофункциональные клавиатуры могут иметь настраиваемые клавиатуры, полностью программируемые функциональные или программные клавиши для макросов/предустановок, биометрические или смарт-карты считыватели, трекболы и т. д. Многофункциональные клавиатуры нового поколения оснащены сенсорным дисплеем для потоковой передачи видео, управления аудиовизуальными носителями и сигналами тревоги, выполнения ввода приложений, настройки индивидуальных сред рабочего стола и т. д. Многофункциональные клавиатуры также могут 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 прямого и интуитивного управления видеостенами.
Распространенной средой применения многофункциональных клавиатур являются сложные, высокопроизводительные рабочие места финансовых трейдеров и операторов диспетчерских (аварийные службы, безопасность, управление воздушным движением, промышленность, управление коммунальными службами и т. д.).
Многие клавиатуры были разработаны для работы одной рукой. Первая, аккордовая клавиатура, была изобретена Дугласом Энгельбартом . Другие типы одноручных клавиатур включают FrogPad , Half-keyboard , [19] и одноручные раскладки клавиатуры Дворака, разработанные для печати одной рукой .
В то время как другие клавиатуры обычно связывают одно действие с каждой клавишей, аккордовые клавиатуры связывают действия с комбинациями нажатий клавиш. Поскольку доступно много комбинаций, аккордовые клавиатуры могут эффективно производить больше действий на доске с меньшим количеством клавиш. Стенографические машины судебных репортеров используют аккордовые клавиатуры, чтобы иметь возможность вводить текст намного быстрее, печатая слог каждым ударом вместо одной буквы за раз. Самые быстрые машинистки (по состоянию на 2007 год) используют стенограф, разновидность аккордовой клавиатуры, используемой большинством судебных репортеров и репортеров субтитров. Некоторые аккордовые клавиатуры также созданы для использования в ситуациях, когда предпочтительнее меньшее количество клавиш, например, на устройствах, которые можно использовать только одной рукой, и на небольших мобильных устройствах, на которых нет места для больших клавиатур. Аккордовые клавиатуры менее желательны во многих случаях, потому что обычно требуется практика и запоминание комбинаций, чтобы стать опытным.
Виртуальные клавиатуры , иногда называемые экранными клавиатурами (реже программными клавиатурами), состоят из 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. Виртуальные клавиатуры стали очень популярны в сотовых 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 них мышь должна быть перемещена на экранные буквы, заданные программным обеспечением. При щелчке буквы программное обеспечение пишет соответствующую букву в соответствующем месте.
Проекционные клавиатуры проецируют изображение клавиш, обычно с помощью лазера, на плоскую поверхность. Затем устройство использует камеру или инфракрасный датчик, чтобы «следить», куда движутся пальцы пользователя, и будет считать клавишу нажатой, когда «увидит», 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 проекционных клавиатур часто испытывают повышенный дискомфорт в кончиках пальцев из-за отсутствия «отдачи» при печати. Для проецирования клавиш также требуется плоская, неотражающая поверхность. Большинство проекционных клавиатур предназначены для использования с КПК и смартфонами из-за их небольшого форм-фактора.
Также известна как фотооптическая клавиатура, светочувствительная клавиатура, фотоэлектрическая клавиатура и технология оптического обнаружения срабатывания клавиш.
Технология оптической клавиатуры [20] [ нужен лучший источник ] использует светодиоды и фотодатчики для оптического обнаружения задействованных клавиш. Чаще всего излучатели и датчики располагаются по периметру, монтируются на небольшой печатной плате . Свет направлен из стороны в сторону внутренней части клавиатуры и может быть заблокирован только задействованными клавишами. Большинству оптических клавиатур [21] требуется не менее 2 лучей (чаще всего вертикальный луч и горизонтальный луч) для определения задействованной клавиши. Некоторые оптические клавиатуры используют специальную структуру клавиш, которая блокирует свет в определенном порядке, пропуская только один луч на ряд клавиш (чаще всего горизонтальный луч).
.jpg/1280px-Greek_Keyboard_(Macbook_Pro).jpg)
Буквенные, цифровые и пунктуационные клавиши используются так же, как клавиатура пишущей машинки, для ввода соответствующих символов в текстовый редактор, электронную таблицу или другую программу. Многие из этих клавиш будут воспроизводить различные символы при нажатии клавиш-модификаторов или клавиш Shift. Буквенные символы становятся заглавными при нажатии клавиши Shift или клавиши Caps Lock. Цифровые символы становятся символами или знаками препинания при нажатии клавиши Shift. Буквенные, цифровые и пунктуационные клавиши также могут иметь другие функции, если они нажимаются одновременно с некоторыми клавишами-модификаторами.
Клавиша пробела — 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 во время набора текста. Она достаточно большая, чтобы ее можно было легко использовать большим пальцем любой руки. В зависимости от операционной системы, когда клавиша пробела используется с клавишей-модификатором, такой как клавиша Ctrl, она может иметь такие функции, как изменение размера или закрытие текущего окна, половинный интервал или возврат на одну позицию. В компьютерных играх и других приложениях клавиша имеет множество применений в дополнение к своему обычному назначению при наборе текста, например, для перехода и добавления отметок в флажки. В некоторых программах для воспроизведения цифрового видео клавиша пробела используется для приостановки и возобновления воспроизведения.
Модификаторы клавиш — это специальные клавиши, которые изменяют обычное действие другой клавиши, когда они нажимаются в сочетании. Например, Alt+ F4в Microsoft Windows закроет программу в активном окне . Напротив, нажатие just, скорее всего, ничего не сделает, если только не назначена определенная функция в конкретной программе. Сами по себе модификаторы клавиш обычно ничего не делают.F4
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 клавишами-модификаторами являются клавиша Option и клавиша Command соответственно. На клавиатурах Sun Microsystems и Lisp machine в качестве модификатора используется клавиша Meta , а для клавиатур Windows есть клавиша Windows . Компактные раскладки клавиатуры часто используют клавишу Fn . « Мертвые клавиши » позволяют размещать диакритический знак, такой как ударение, на следующей букве (например, клавиша Compose ).
Клавиша ввода/возврата обычно заставляет командную строку, форму окна или диалоговое окно выполнять свою функцию по умолчанию, которая обычно заключается в завершении «ввода» и начале желаемого процесса. В приложениях для обработки текстов нажатие клавиши ввода завершает абзац и начинает новый.
Клавиши навигации или клавиши курсора включают в себя различные клавиши, которые перемещают курсор в различные позиции на экране. [22] Клавиши со стрелками запрограммированы на перемещение курсора в указанном 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, где находится курсор; клавиша End помещает курсор в конец строки. Клавиша Tab перемещает курсор на следующую позицию табуляции. Клавиша Insert в основном используется для переключения между режимом замены, в котором курсор перезаписывает любой текст, который присутствует в текущем положении и после него, и режимом вставки, в котором курсор вставляет символ в его текущую позицию, заставляя все символы после него перемещаться на одну позицию дальше. Клавиша Delete отбрасывает символ перед позицией курсора, перемещая все последующие символы на одну позицию «назад» к освобожденному месту. На многих клавиатурах ноутбуков клавиша с надписью Delete (иногда Delete и Backspace печатаются на одной клавише) выполняет ту же функцию, что и клавиша Backspace. Клавиша Backspace удаляет предыдущий символ. Клавиши блокировки блокируют часть клавиатуры в зависимости от выбранных настроек. Клавиши блокировки разбросаны по клавиатуре. Большинство стилей клавиатур имеют три светодиода, указывающих, какие блокировки включены, в правом верхнем углу над цифровой клавиатурой. Клавиши блокировки включают Scroll Lock , Num Lock (которая позволяет использовать цифровую клавиатуру) и Caps Lock . [23]
Команды SysRq и Print screen часто используют одну и ту же клавишу. SysRq использовалась в ранних компьютерах как кнопка «паники» для восстановления после сбоев (и она до сих пор в некотором смысле используется в этом смысле ядром Linux ; см. Magic SysRq key ). Команда Print screen использовалась для захвата всего экрана и отправки его на принтер, но в настоящее время она обычно помещает снимок экрана в буфер обмена .
Клавиша Break /Pause больше не имеет четко определенного назначения. Ее истоки восходят к пользователям телетайпов, которым нужна была клавиша, которая временно прерывала 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 в старых BASIC, Pascal и C в стиле DOS, Break используется (в сочетании с Ctrl) для остановки выполнения программы. В дополнение к этому, Linux и его варианты, а также многие программы DOS обрабатывают эту комбинацию 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 ( ) имеет множество значений в зависимости от операционной системы, приложения или и того, и другого. «Почти всегда» [24] она сигнализирует Stop , [25] QUIT , [26] или «позвольте мне выйти из диалогового окна» (или всплывающего окна). [24] [27] Она запускает функцию Stop во многих веб-браузерах. [28]esc
Клавиша Escape была частью стандартной клавиатуры Teletype Model 33 (представленной в 1964 году и использовавшейся во многих ранних миникомпьютерах). [29] DEC VT50 , представленный в июле 1974 года, также имел клавишу Esc. Текстовый редактор TECO (около 1963 года) и его потомок Emacs (около 1985 года) широко используют клавишу Esc.
Исторически он также служил своего рода клавишей Shift, так что один или несколько следующих друг за другом символов интерпретировались по-разному, отсюда и термин « последовательность управления» , который относится к серии символов, обычно предшествуемых символом управления . [30] [31]
На машинах под управлением Microsoft Windows, до внедрения клавиши Windows на клавиатурах, типичной практикой вызова кнопки «Пуск» было удерживание клавиши Control и нажатие Escape. Этот процесс все еще работает в Windows 95, 98, Me, NT 4, 2000, XP, Vista, 7, 8 и 10. [32]
Клавиша «Enter» ⌅ Enterи клавиша «Return» ↵ Return— это две тесно связанные клавиши с перекрывающимися и различными функциями в зависимости от операционной системы и приложения . На полноразмерных клавиатурах есть две такие клавиши, одна среди буквенно-цифровых клавиш, а другая среди цифровых клавиш. Назначение клавиши Enter — подтвердить то, что было набрано. Клавиша Return основана на оригинальной функции перевода строки / возврата каретки пишущих машинок : во многих текстовых процессорах, например, клавиша Return завершает абзац; в электронной таблице она завершает текущую ячейку и переходит к следующей ячейке.
Форма клавиши Enter различается на клавиатурах ISO и ANSI: в последней клавиша Enter расположена в одном ряду (обычно третья снизу), тогда как в первой она занимает два ряда и имеет форму перевернутой буквы L.
Назначение клавиши — вызвать первую альтернативную функцию клавиши, с которой она нажата одновременно. Для буквенных клавиш shift+буква дает заглавную версию этой буквы. Для других клавиш на клавише выгравированы символы как для неперемещенного, так и для перемещенного результата. При использовании в сочетании с другими управляющими клавишами (например , , или ) эффект зависит от системы и приложения.⇧ ShiftCtrlAltAltGr
Клавиша меню или клавиша приложения — это клавиша, которая находится на компьютерных клавиатурах, ориентированных на Windows. Она используется для запуска контекстного меню с помощью клавиатуры, а не с помощью обычной правой кнопки мыши. Символ клавиши обычно представляет собой небольшую иконку, изображающую курсор, парящий над меню. На некоторых клавиатурах Samsung курсор на иконке отсутствует, показывая только меню. Эта клавиша была создана одновременно с клавишей Windows. Эта клавиша обычно используется, когда на мыши отсутствует правая кнопка мыши. Некоторые общедоступные терминалы Windows не имеют клавиши меню на своей клавиатуре, чтобы пользователи не могли щелкнуть правой кнопкой мыши (однако во многих приложениях Windows похожую функцию можно вызвать с помощью сочетания клавиш Shift+F10 ).
Многие, но не все, компьютерные клавиатуры имеют цифровую клавиатуру справа от буквенной клавиатуры, часто отделенную от других групп клавиш, таких как функциональные клавиши и системные командные клавиши, которые содержат цифры, основные математические символы (например, сложение, вычитание и т. д.) и несколько функциональных клавиш. В дополнение к ряду цифровых клавиш над верхним алфавитным рядом, большинство настольных клавиатур имеют цифровую клавиатуру или учетную клавиатуру с правой стороны клавиатуры. Пока установлен num lock , цифры на этих клавишах дублируют числовой ряд; если нет, они имеют альтернативные функции, как выгравировано. В дополнение к цифрам, эта клавиатура имеет командные символы, связанные с вычислениями, такими как символы сложения, вычитания, умножения и деления. Клавиша ввода на этих клавишах обозначает знак равенства.
На японских/корейских клавиатурах могут быть клавиши ввода языка для смены используемого языка.
На некоторых клавиатурах имеются клавиши управления питанием (например, клавиша питания, клавиша перехода в спящий режим и клавиша пробуждения); клавиши Интернета для доступа к веб-браузеру или электронной почте ; и/или мультимедийные клавиши, такие как регуляторы громкости; или клавиши, которые пользователь может запрограммировать для запуска определенного приложения или команды, например, сворачивания всех окон.
В операционной системе можно установить несколько раскладок клавиатуры и переключаться между ними либо с помощью функций, реализованных в ОС, либо с помощью внешнего приложения. Microsoft Windows, [33] Linux, [34] и Mac [35] поддерживают добавление раскладок клавиатуры и выбор из них.
Клавиатуры и кнопочные панели 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-подключение или подключаться беспроводным способом и работать от батареек. Подсветка облегчает использование клавиатуры или кнопочной панели в темных помещениях.
Для обеспечения общей производительности можно равномерно подсвечивать только клавиши, не допуская отвлекающего света вокруг клавиш.
Многие игровые клавиатуры разработаны так, чтобы иметь как эстетическую, так и функциональную привлекательность, с несколькими цветами и цветными клавишами, чтобы геймерам было легче находить клавиши управления во время игры в темной комнате. [36] Многие клавиатуры без подсветки могут иметь небольшие светодиодные индикаторы на нескольких важных функциональных клавишах или в других местах на корпусе, если их функция активирована (см. фото).
В первых электронных клавиатурах в начале 1970-х годов переключатели клавиш представляли собой отдельные переключатели, вставленные в отверстия в металлических рамах. Такие клавиатуры стоили от 80 до 120 долларов США и использовались в терминалах обработки данных мэйнфреймов. Самыми популярными типами переключателей были герконовые переключатели (контакты, заключенные в вакууме в стеклянной капсуле, на которые воздействовал магнит, установленный на плунжере переключателя). [ необходима цитата ]
В середине 1970-х годов были введены недорогие прямые контактные переключатели, но их срок службы в циклах переключения был намного короче (оценено десять миллионов циклов), поскольку они были открыты для окружающей среды. Однако это стало более приемлемым для использования в компьютерных терминалах того времени, которые начали видеть все более короткие сроки жизни моделей по мере их развития. [37]
В 1978 году корпорация Key Tronic представила клавиатуры с емкостными переключателями, одну из первых технологий клавиатур, не использующих автономные переключатели. [ требуется цитата ] На плунжере переключателя была просто губчатая прокладка с проводящим покрытием из майларового пластика и два рисунка полумесяца на печатной плате ниже. При нажатии клавиши емкость между площадкой плунжера и рисунками на печатной плате ниже изменялась, что было обнаружено интегральными схемами (ИС). Утверждалось, что эти клавиатуры имеют такую же надежность, как и другие клавиатуры с «твердотельными переключателями», такие как индуктивные и с эффектом Холла, но конкурентоспособны с клавиатурами с прямым контактом. Цены на клавиатуры были достигнуты в 60 долларов, и Key Tronic быстро стала крупнейшим независимым производителем клавиатур.
Тем временем IBM изготовила собственные клавиатуры, используя собственную запатентованную технологию: клавиши на старых клавиатурах IBM [38] были сделаны с механизмом «сгибающейся пружины» , в котором спиральная пружина под клавишей сгибается под давлением пальца пользователя, запуская молоток, который прижимает два пластиковых листа (мембраны) с проводящими дорожками вместе, замыкая цепь. Это производит щелчок и дает физическую обратную связь для машинистки, указывая, что клавиша была нажата. [39]
Первые электронные клавиатуры имели ход клавиш пишущей машинки 0,187 дюйма (4,75 мм), высота клавиш составляла полдюйма (12,7 мм), а толщина клавиатур составляла около двух дюймов (5 см). Со временем на рынке стали принимать меньший ход клавиш, и в итоге он составил 0,110 дюйма (2,79 мм). Одновременно с этим Key Tronic стала первой компанией, представившей клавиатуру толщиной всего около одного дюйма. А сейчас толщина клавиатур составляет всего около половины дюйма.
.jpg/1280px-Cherry_MX_Brown_switch_(composite).jpg)
Клавишные поверхности являются важным элементом клавиатур. Вначале клавиши клавиатуры имели «форму тарелки» сверху, как у пишущих машинок до них. Надписи на клавишах клавиатуры должны быть чрезвычайно прочными в течение десятков миллионов нажатий, поскольку они подвергаются сильному механическому износу от пальцев и ногтей, а также воздействию масел и кремов для рук, поэтому гравировка и заполнение надписей на клавишах краской, как это делалось ранее для отдельных переключателей, никогда не были приемлемы. Поэтому для первых электронных клавиатур надписи на клавишах изготавливались методом двухкратного (или двухкратного, или двухцветного) формования , когда либо оболочка клавиши, либо внутренняя часть клавиши с надписью клавиши формовались первыми, а затем вторыми формовались другие цвета. Но, чтобы сэкономить, были исследованы другие методы, такие как сублимационная печать и лазерная гравировка , оба метода могли использоваться для печати всей клавиатуры одновременно.
Первоначально сублимационная печать, при которой специальные чернила печатаются на поверхности колпачков клавиш, а применение тепла заставляет молекулы чернил проникать и смешиваться с пластиковыми модулями, имела проблему, поскольку жир с пальцев заставлял молекулы рассеиваться, но затем для предотвращения этого было нанесено обязательно очень твердое прозрачное покрытие. Одновременно с сублимационной печатью, которая впервые была использована в больших объемах IBM на своих клавиатурах, IBM представила колпачки клавиш с одной изогнутой чашей для облегчения качественной печати надписей клавиш за счет использования последовательно изогнутой поверхности вместо чаши. Но одна из проблем с сублимационной или лазерной печатью заключалась в том, что процессы занимали слишком много времени, и на светлых клавишах можно было напечатать только темные надписи. С другой стороны, IBM была уникальна в использовании отдельных оболочек, или « колпачков клавиш », на основаниях клавиш. Это могло бы сделать их производство различных раскладок клавиатуры более гибким, но причина этого заключалась в том, что пластиковый материал, который требовался для сублимационной печати, отличался от стандартного пластикового материала для клавиш из АБС.
Три последние механические технологии привели клавиатуры к тому, чем они являются сегодня, снизив стоимость значительно ниже 10 долларов:
Пластиковые материалы играли очень важную роль в разработке и прогрессе электронных клавиатур. До появления «моноблоков» «самосмазывающийся» Delrin от GE был единственным пластиковым материалом для плунжеров переключателей клавиатуры, который мог выдерживать удары в течение десятков миллионов циклов использования в течение всей жизни. Смазывание или промасливание плунжеров переключателей было нежелательным, поскольку со временем это притягивало грязь , что в конечном итоге влияло на ощущения и даже заедало переключатели клавиш (хотя производители клавиатур иногда тайком добавляли это в свои клавиатуры, особенно если они не могли достаточно хорошо контролировать допуски плунжеров клавиш и корпусов, чтобы обеспечить плавное нажатие клавиш или предотвратить заедание). Но Delrin был доступен только в черном и белом цветах и не подходил для поверхностей клавиш (слишком мягкий), поэтому для поверхностей клавиш использовался АБС- пластик. Однако по мере совершенствования формования пластика с целью обеспечения жестких допусков и сокращения длины хода клавиш с 0,187 дюйма до 0,110 дюйма (с 4,75 мм до 2,79 мм) появилась возможность изготавливать цельные поверхности клавиш/плунжеры из АБС, а моноблоки клавиатуры также изготавливать из АБС.
В общем смысле термин «механическая клавиатура» относится к клавиатуре с отдельными механическими клавишными переключателями, каждый из которых содержит полностью закрытый плунжер с пружиной под ним и металлическими электрическими контактами сбоку. Плунжер сидит на пружине, и клавиша часто замыкает контакты, когда плунжер нажимается наполовину. Другие переключатели требуют, чтобы плунжер был полностью нажат. Глубина, на которую должен быть нажат плунжер, чтобы контакты закрылись, известна как расстояние активации. Аналоговые клавиатуры с клавишными переключателями, расстояние активации которых можно перенастроить с помощью программного обеспечения, оптические переключатели, которые работают, блокируя лазерные лучи, и клавиатуры с эффектом Холла, которые используют клавишные переключатели, которые используют магнит для активации датчика Холла, также доступны.
Некоторые клавиатуры, называемые чувствительными к давлению, позволяют изменять ввод в зависимости от расстояния нажатия, аналогично аналоговому джойстику . [40]
Компьютерные клавиатуры включают в себя схему управления для преобразования нажатий клавиш в коды клавиш [41] (обычно сканкоды ), которые может понимать электроника компьютера. Переключатели клавиш подключаются через печатную плату в электрическую матрицу XY, где напряжение подается последовательно на линии Y и, когда клавиша нажата, обнаруживается последовательно путем сканирования линий X.
Первые компьютерные клавиатуры предназначались для терминалов данных мэйнфреймовых компьютеров и использовали дискретные электронные детали. Первый микропроцессор клавиатуры был представлен в 1972 году компанией General Instruments, но клавиатуры используют вариант с одним чипом микроконтроллера 8048 с тех пор, как он стал доступен в 1978 году. [ необходима цитата ] Матрица переключателей клавиатуры подключена к своим входам, она преобразует нажатия клавиш в коды клавиш и, для отсоединенной клавиатуры, отправляет коды по последовательному кабелю (шнуру клавиатуры) на главный процессор на материнской плате компьютера. Эта последовательная связь кабеля клавиатуры является двунаправленной только в той степени, в которой электроника компьютера управляет подсветкой индикаторов Caps Lock, Num Lock и Scroll Lock.
Одним из тестов на сбой компьютера является нажатие клавиши Caps Lock. Клавиатура отправляет код клавиши драйверу клавиатуры, работающему на главном компьютере; если главный компьютер работает, он дает команду на включение света. Все остальные индикаторы работают аналогичным образом. Драйвер клавиатуры также отслеживает состояние Shift, alt и control клавиатуры.
Некоторые клавиатуры низкого качества имеют множественные или ложные нажатия клавиш из-за неадекватной электрической конструкции. Это вызвано неадекватным "отскакиванием" клавишных переключателей или неадекватной матрицей клавишных переключателей, которая не позволяет нажимать несколько клавиш одновременно, оба обстоятельства описаны ниже:
При нажатии клавиши клавиатуры контакты клавиш могут «отскакивать» друг от друга в течение нескольких миллисекунд, прежде чем они установятся в прочный контакт. При отпускании они отскакивают еще немного, пока не вернутся в состояние отсутствия контакта. Если бы компьютер следил за каждым импульсом, он бы увидел много нажатий клавиш, хотя пользователь думал, что это всего одно. Чтобы решить эту проблему, процессор в клавиатуре (или компьютере) « отскакивает » от нажатий клавиш, объединяя их во времени для создания одного «подтвержденного» нажатия клавиши.
Некоторые низкокачественные клавиатуры также страдают от проблем с ролловером (то есть, когда одновременно нажимается несколько клавиш или когда клавиши нажимаются так быстро, что несколько клавиш нажимаются в течение тех же миллисекунд). Ранние клавиатуры с «твердотельными» клавишными переключателями не имели этой проблемы, поскольку клавишные переключатели электрически изолированы друг от друга, а ранние клавиатуры с «прямым контактом» клавишных переключателей избегали этой проблемы, имея изолирующие диоды для каждого клавишного переключателя. Эти ранние клавиатуры имели «n-клавишный» ролловер, что означает, что можно нажать любое количество клавиш, и клавиатура все равно распознает следующую нажатую клавишу. Но когда одновременно нажимаются три клавиши (электрически замкнуты) в матрице клавишных переключателей «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 одновременно. "Трехклавишная" синхронизация, также называемая "фантомной блокировкой клавиш" или "фантомной блокировкой клавиш", регистрирует только три клавиши и игнорирует все остальные, пока одна из трех клавиш не будет отпущена. Это нежелательно, особенно для быстрого набора текста (нажатие новых клавиш до того, как пальцы успеют отпустить предыдущие клавиши) и игр (разработанных для многократного нажатия клавиш).
По мере того, как стали популярными мембранные клавиатуры с прямым контактом, доступное нажатие клавиш было оптимизировано путем анализа наиболее распространенных последовательностей клавиш и размещения этих клавиш таким образом, чтобы они потенциально не создавали фантомные клавиши в матрице электрических клавиш (например, просто размещая три или четыре клавиши, которые могут быть нажаты одновременно, на одной и той же линии X или Y, чтобы не могло произойти пересечение/короткое замыкание фантомных клавиш), так что блокировка третьей клавиши обычно не является проблемой. Но низкокачественные конструкции клавиатур и некомпетентные инженеры могут не знать этих трюков, и это все еще может быть проблемой в играх из-за сильно отличающихся или настраиваемых раскладок в разных играх.
_2012.jpg/1280px-Apple_Wireless_Keyboard_(German_QWERTZ_layout)_2012.jpg)
Существует несколько способов подключения клавиатуры к системному блоку (точнее, к контроллеру клавиатуры ) с помощью кабелей, включая стандартный разъем AT, обычно встречающийся на материнских платах, который в конечном итоге был заменен на PS/2 и USB- подключение. До появления линейки систем iMac Apple использовала фирменную шину Apple Desktop Bus для своего разъема клавиатуры.
Беспроводные клавиатуры стали популярными. Беспроводная клавиатура должна иметь встроенный передатчик и приемник, подключенный к порту клавиатуры компьютера; она взаимодействует либо с помощью радиочастотных (РЧ), либо инфракрасных (ИК) сигналов. Беспроводная клавиатура может использовать стандартную в отрасли радиосвязь Bluetooth , в этом случае приемник может быть встроен в компьютер. Беспроводным клавиатурам нужны батареи для питания, и существует риск перехвата данных . Беспроводные солнечные клавиатуры заряжают свои батареи от небольших солнечных панелей, используя естественный или искусственный свет. Apricot Portable 1984 года является ранним примером ИК-клавиатуры.
Оптическое распознавание символов (OCR) предпочтительнее повторного набора для преобразования существующего текста, который уже записан, но не в машиночитаемом формате (например, книга, набранная на линотипе 1940-х годов). Другими словами, чтобы преобразовать текст из изображения в редактируемый текст (то есть строку кодов символов), человек может перепечатать его, или компьютер может посмотреть на изображение и определить, что представляет собой каждый символ. Технология OCR уже достигла впечатляющего уровня (например, Google Book Search ) и обещает больше в будущем.
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 медицинских или юридических диктантов; журналистика; написание эссе или романов) распознавание речи начинает заменять клавиатуру. Однако отсутствие конфиденциальности при подаче голосовых команд и диктовке делает этот тип ввода непригодным для многих сред.
Указывающие устройства могут использоваться для ввода текста или символов в ситуациях, когда использование физической клавиатуры было бы неуместным или невозможным. Эти аксессуары обычно представляют символы на дисплее в макете, который обеспечивает быстрый доступ к наиболее часто используемым символам или комбинациям символов. Популярные примеры такого ввода — Graffiti , Dasher и экранные виртуальные клавиатуры .
Известно, что незашифрованные беспроводные клавиатуры Bluetooth уязвимы для кражи сигнала путем размещения скрытого прослушивающего устройства в той же комнате, что и клавиатура, для прослушивания и записи пакетов Bluetooth с целью регистрации клавиш, набираемых пользователем. Беспроводные клавиатуры Microsoft 2011 года и более ранних версий имеют эту уязвимость. [42]
Регистрация нажатий клавиш (часто называемая кейлоггерством) — это метод захвата и записи нажатий клавиш пользователем. Хотя он используется законно для измерения производительности сотрудников при выполнении определенных канцелярских задач или правоохранительными органами для обнаружения незаконной деятельности, он также используется хакерами для различных незаконных или вредоносных действий. Хакеры используют кейлоггеры как средство получения паролей или ключей шифрования и, таким образом, обхода других мер безопасности.
Регистрация нажатий клавиш может осуществляться как аппаратными, так и программными средствами. Аппаратные кейлоггеры подключаются к кабелю клавиатуры или устанавливаются внутри стандартных клавиатур. Программные кейлоггеры работают на операционной системе целевого компьютера и получают несанкционированный доступ к оборудованию, подключаются к клавиатуре с помощью функций, предоставляемых ОС, или используют программное обеспечение удаленного доступа для передачи записанных данных с целевого компьютера в удаленное местоположение. Некоторые хакеры также используют беспроводные кейлоггеры-снифферы для сбора пакетов данных, передаваемых с беспроводной клавиатуры и ее приемника, а затем взламывают ключ шифрования, используемый для защиты беспроводной связи между двумя устройствами.
Антишпионские приложения способны обнаруживать множество кейлоггеров и очищать их. Ответственные поставщики программного обеспечения для мониторинга поддерживают обнаружение антишпионскими программами, тем самым предотвращая злоупотребление программным обеспечением. Включение брандмауэра не останавливает кейлоггеры как таковые, но может предотвратить передачу записанного 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 не дать кейлоггеру « позвонить домой » с его или ее набранной информацией. Программы автоматического заполнения форм могут полностью предотвратить кейлоггерство, вообще не используя клавиатуру. Исторически большинство кейлоггеров можно обмануть, попеременно вводя учетные данные для входа и вводя символы в другом месте в окне фокуса. [43] [ требуется лучший источник ]
Известно также, что клавиатуры испускают электромагнитные сигнатуры, которые можно обнаружить с помощью специального шпионского оборудования для реконструкции нажатых на клавиатуре клавиш. 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 перехватить PIN-код банкомата пользователя из фургона, припаркованного через дорогу, просто перехватывая и декодируя электромагнитные сигналы, генерируемые каждым нажатием клавиши», — сказал О'Фаррелл. «Они могли даже перехватывать нажатия клавиш с компьютеров в соседних офисах, но технология была недостаточно сложной, чтобы сосредоточиться на каком-то конкретном компьютере». [44]
Использование любой клавиатуры может привести к серьезным травмам (то есть синдрому запястного канала или другим повторяющимся травмам от перенапряжения ) рук, запястий, предплечий, шеи или спины. [47] Риск травм можно снизить, делая частые короткие перерывы, чтобы встать и пройтись пару раз в час. Кроме того, пользователи должны менять задачи в течение дня, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на руки и запястья. При вводе данных с клавиатуры человек должен держать плечи расслабленными, а локти — по бокам, при этом клавиатура и мышь должны быть расположены так, чтобы не было необходимости тянуться. Высота стула и подставка для клавиатуры должны быть отрегулированы так, чтобы запястья были прямыми, и запястья не должны опираться на острые края стола. [48] Подставки для запястий или ладоней не должны использоваться во время набора текста. [49]
Некоторые адаптивные технологии, начиная от специальных клавиатур, замены мыши и интерфейсов планшета и заканчивая программным обеспечением для распознавания речи, могут снизить риск получения травмы. Программное обеспечение для паузы напоминает пользователю о необходимости часто делать паузу. Переключение на более эргономичную мышь, например, вертикальную мышь или мышь-джойстик, может принести облегчение.
Используя сенсорную панель или стилус с графическим планшетом вместо мыши, можно уменьшить повторяющуюся нагрузку на руки и кисти. [50]
гибкие клавиатуры ..Самый распространенный материал .. силикон
гибкая клавиатура ... идеально подходит для медицинских приложений и других чистых или грязных
всегда нажатие клавиши ESCAPE ... будет работать для выхода из диалоговых окон
ESCAPE для выхода и ввода другой команды.
Почти всегда нажатие клавиши ESCAPE ... будет работать для выхода из диалоговых окон
запястья не должны опираться на острые края стола. ... Переход .. на использование стилуса с графическим планшетом или трекпадом, таким как ...
