Клавиатура как устройство ввода¶

Клавиатура — устройство ввода информации, представляющее собой совокупность расположенных в определённом порядке клавиш, нажатие на которые передаёт в компьютер или иное электронное устройство команды, символы и управляющие сигналы. Является одним из основных периферийных устройств персонального компьютера наряду с мышью. Клавиатуры применяются также в терминалах, кассовых аппаратах, промышленных пультах, музыкальных инструментах и мобильных устройствах.

¶История

Предшественниками клавиатуры считаются клавишные механизмы пишущих машинок, появившихся в 1860–1870-е годы. Раскладка QWERTY, запатентованная Кристофером Шоулзом в 1878 году, изначально была связана с конструкцией рычагов механической машинки: часто используемые буквы разносились, чтобы рычаги не заклинивали. Несмотря на утрату этой причины, раскладка закрепилась и стала стандартом де-факто в англоязычном мире.

В России и СССР развитие шло параллельно: в конце XIX века использовалась раскладка ЙЦУКЕН, применяемая и сегодня. В 1950-е годы клавиатуры стали элементом ЭВМ — сначала в виде перфорационных устройств, затем как телетайпные пульты. Массовое распространение началось с появлением персональных компьютеров в 1980-е годы. Стандарт IBM PC/AT (1984) с 84, а затем 101 и 104 клавишами определил облик современной клавиатуры.

¶Классификация

По назначению выделяют:

• Стандартные (полноразмерные) — 104–108 клавиш, включая цифровой блок.
• Компактные — без цифрового блока (TKL, 87 клавиш) или уменьшенные (60 %, 40 %).
• Мультимедийные — с дополнительными кнопками управления звуком, браузером, подсветкой.
• Игровые — с программируемыми клавишами, высокой частотой опроса, механическими переключателями.
• Эргономичные — с разнесёнными блоками и наклоном под естественное положение рук.
• Промышленные и медицинские — герметичные, мембранные, устойчивые к загрязнению.

По типу переключателей различают мембранные, ножничные, механические, ёмкостные и оптические клавиатуры.

¶Устройство

Основные элементы:

• Корпус — обычно пластик, реже металл.
• Печатная плата — регистрирует замыкание контактов.
• Переключатели (свитчи) — механизм срабатывания под клавишей.
• Колпачки клавиш — нанесение символов методом лазерной гравировки, двойного литья или печати.
• Контроллер — преобразует сигналы в код, передаваемый по интерфейсу.

Подключение осуществляется через USB, PS/2 (устаревший), Bluetooth или радиоканал. Механические свитчи характеризуются усилием нажатия (обычно 45–80 г), ходом (3–4 мм) и точкой срабатывания; распространены типы линейные, тактильные и «кликающие».

¶Раскладки

Раскладка определяет соответствие клавиш символам. Основные:

Смена раскладки в операционной системе выполняется сочетанием клавиш (в Windows — Alt+Shift или Ctrl+Shift). Физическая разметка клавиш может отличаться от программной.

¶Применение

Клавиатура используется для набора текста, управления программами, ввода команд, игр, программирования, работы с терминалами и промышленным оборудованием. В мобильных устройствах применяются экранные (виртуальные) клавиатуры. Специализированные клавиатуры используются в музыке (MIDI-контроллеры), кассовой технике, системах «умного дома».

¶Эргономика и здоровье

Длительная работа с клавиатурой при неверной посадке способствует развитию туннельного синдрома, тендинита, болей в запястьях и спине. Рекомендуются нейтральное положение кистей, опора для запястий, перерывы. Эргономичные модели снижают нагрузку за счёт разворота блоков и изменения угла.

¶Интересные факты

• Клавиша Caps Lock исторически происходит от механического «фиксатора регистра» пишущих машинок.
• Клавиша Print Screen в первых IBM PC действительно отправляла содержимое экрана на принтер.
• Сочетание Ctrl+Alt+Delete введено в 1981 году инженером Дэвидом Брэдли как средство перезагрузки.
• Раскладка Dvorak запатентована в 1936 году, но не вытеснила QWERTY из-за инерции привычки.
• Существуют клавиатуры с одной клавишей (для людей с ограниченными возможностями) и с несколькими тысячами клавиш (пульты управления).

¶Критика и ограничения

Основные претензии касаются неэргономичности массовых моделей, износа символов на колпачках, шума механических свитчей, а также зависимости от раскладки при работе с разными языками. Виртуальные клавиатуры уступают физическим в скорости и тактильной отдаче.

Источники: технические стандарты IBM PC, документация по интерфейсам USB HID, материалы по истории пишущих машинок, руководства по эргономике рабочего места.