IBM Model F

IBM Model F — это серия компьютерных клавиатур, выпускавшаяся компанией IBM с 1981 по начало 1990-х годов. Клавиатуры этой серии были первыми, в которых использовался запатентованный компанией IBM ёмкостный переключатель (capacitive buckling spring), что обеспечивало высокую тактильную отдачу и долговечность. Модель F пришла на смену более ранней модели IBM Model 5251 и стала предшественницей более массовой и известной клавиатуры IBM Model M, выпущенной в 1985 году.

История

Разработка клавиатуры IBM Model F началась в конце 1970-х годов в исследовательском центре IBM в Лексингтоне (штат Кентукки). Основной задачей было создание устройства ввода для нового поколения терминалов и персональных компьютеров IBM System/23 Datamaster и IBM PC. Инженеры IBM, в частности Марк Кирк, разработали новый тип переключателя — ёмкостный buckling spring (пружина с продольным изгибом). В отличие от механических переключателей того времени, в которых использовались металлические контакты, ёмкостный переключатель не имел физического контакта между проводящими частями, что теоретически увеличивало его ресурс и устойчивость к износу.

Первая модель серии, IBM Model F 83-key (также известная как IBM PC Keyboard), была выпущена в 1981 году вместе с IBM PC. Клавиатура имела 83 клавиши, включая отдельные цифровой блок и клавиши управления курсором. В 1983 году вышла версия IBM Model F 84-key для IBM PC/XT, которая отличалась добавлением клавиши SysRq и изменением расположения некоторых клавиш.

С 1984 года начался выпуск клавиатур для терминалов IBM 3270 и IBM 3179, а также для IBM AT (Advanced Technology). Модели для IBM AT имели 84 клавиши и отличались электрическим интерфейсом (использовался разъём DIN-5). В 1985 году IBM представила клавиатуру IBM Model M, которая была удешевлённой версией Model F. В Model M использовались мембранные переключатели (membrane buckling spring) вместо ёмкостных, что снизило стоимость производства, но ухудшило тактильные ощущения. Производство Model F было постепенно свёрнуто к началу 1990-х годов, хотя отдельные партии выпускались до 1994 года.

Устройство и принцип работы

Основным элементом клавиатуры IBM Model F является переключатель с пружиной продольного изгиба (buckling spring). Принцип его работы основан на механической нестабильности пружины. Когда пользователь нажимает клавишу, пружина сжимается и, достигнув критической точки, резко изгибается вбок (баклит). Этот изгиб создаёт характерный тактильный щелчок и звук. В момент изгиба пружина замыкает электрическую цепь.

В Model F этот процесс отличается от более поздней Model M. В Model F пружина при изгибе воздействует на ёмкостный датчик. Под каждой клавишей находится небольшая металлическая пластина, которая вместе с печатной платой образует конденсатор. Когда пружина изгибается, она приближается к этой пластине, изменяя ёмкость конденсатора. Схема управления клавиатуры регистрирует это изменение и генерирует скан-код. Отсутствие физического контакта между металлическими частями (как в механических переключателях) обеспечивает высокую надёжность — ресурс переключателя оценивается в 50–100 миллионов нажатий.

Клавиатура имеет цельнометаллический корпус из стали, что делает её очень прочной и тяжёлой (вес некоторых моделей превышает 2 кг). Внутри корпуса находится массивная стальная пластина, к которой крепятся переключатели. Печатная плата расположена под пластиной. Клавиатура подключается к компьютеру через разъём DIN-5 (для IBM PC/AT) или через специализированный разъём для терминалов IBM 3270.

Модели и варианты

Серия IBM Model F включает несколько основных моделей, различающихся количеством клавиш, раскладкой и интерфейсом.

Также существовали специализированные версии для IBM 5251, IBM 3101 и других терминалов. Некоторые модели имели нестандартные раскладки, например, с клавишами для работы с мейнфреймами.

Применение и значение

IBM Model F была разработана для использования с терминалами и персональными компьютерами IBM. В 1980-х годах она была стандартной клавиатурой для IBM PC, IBM PC/XT и IBM AT. Клавиатуры Model F также использовались в банковской сфере, в системах управления и в научных учреждениях.

Значение Model F для индустрии персональных компьютеров заключается в том, что она задала стандарты качества и эргономики для клавиатур. Её тактильные ощущения и долговечность считаются эталонными среди энтузиастов. Многие пользователи до сих пор предпочитают Model F из-за её «механического» звука и чёткого тактильного отклика. В отличие от более массовой Model M, Model F имеет более лёгкое нажатие и более чёткий щелчок.

Критика и недостатки

Несмотря на высокое качество, IBM Model F имела ряд недостатков. Основным из них была высокая стоимость производства — цельнометаллический корпус и сложные ёмкостные переключатели делали клавиатуру дорогой. Это привело к замене Model F на Model M, которая была дешевле в производстве.

Другим недостатком была нестандартная раскладка некоторых моделей. Например, в Model F для IBM PC клавиши F1–F10 располагались слева, а не в верхнем ряду, что было непривычно для пользователей. Клавиши Backspace и Enter имели нестандартные размеры и расположение. Кроме того, клавиатура была очень громкой — звук срабатывания переключателей был слышен в соседних комнатах.

Также некоторые пользователи отмечали жёсткость нажатия — для срабатывания переключателя требуется усилие около 60–70 граммов, что может быть утомительно при длительном наборе текста.

Современное состояние

В настоящее время IBM Model F является предметом коллекционирования среди энтузиастов механических клавиатур. Оригинальные клавиатуры в хорошем состоянии стоят от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов США. Существуют проекты по восстановлению и модернизации Model F, например, замена контроллера на современный (с USB-интерфейсом) или установка новых переключателей.

В 2019 году компания Model F Labs (США) начала выпуск реплик клавиатур IBM Model F под названием Model F Keyboard. Эти клавиатуры используют оригинальные ёмкостные переключатели, но имеют современный контроллер, поддержку USB и возможность настройки раскладки. Реплики выпускаются с различными раскладками, включая 77-клавишную (для IBM PC) и 122-клавишную (для IBM 3270).

Интересные факты

• Клавиатура IBM Model F для IBM PC была первой клавиатурой, которая использовала разъём DIN-5, ставший стандартом для многих компьютеров 1980-х годов.
• В 1984 году IBM выпустила версию Model F с клавишами из двухцветного пластика (double-shot), что обеспечивало высокую износостойкость символов.
• Некоторые модели Model F имели встроенный блокировщик клавиш (key lock), который позволял физически блокировать клавиатуру.
• Клавиатура IBM Model F для терминалов IBM 3270 была одной из самых больших клавиатур в истории — её длина составляла около 50 см, а вес — более 3 кг.

Источники

• IBM PC Keyboard Technical Reference Manual (1981)
• IBM Personal Computer AT Technical Reference (1984)
• Статья «Buckling Spring Keyboard» в журнале Byte, 1985
• Книга «The IBM PC: From the Inside Out» (1983)
• Документация по клавиатурам IBM 3270 (1984)
• Статья «The History of the IBM Model F Keyboard» на сайте Deskthority (2015)