Клавиатура как устройство ввода¶

Клавиатура — устройство ввода информации, представляющее собой совокупность расположенных в определённом порядке клавиш, нажатие на которые передаёт в вычислительную систему или иное устройство команды, символы и управляющие сигналы. Является основным средством ручного ввода текста и одним из старейших компонентов компьютерной периферии, сохранившим базовую компоновку, унаследованную от пишущих машинок XIX века.

¶История

Предшественником компьютерной клавиатуры считается клавиатура механической пишущей машинки. В 1868 году американский изобретатель Кристофер Шоулз получил патент на устройство с рычажным механизмом, а в 1873 году компания Remington начала серийный выпуск машинок. Раскладка QWERTY, названная по первым шести буквам верхнего ряда, закрепилась в 1870-х годах; распространённая версия о том, что она создана для замедления набора, не имеет документального подтверждения.

В 1960-х годах с развитием ЭВМ появились телетайпы и терминалы, использовавшие клавиатуры с расширенным набором служебных клавиш. В 1981 году компания IBM выпустила персональный компьютер IBM PC с 83-клавишной клавиатурой, а в 1984 году — модель Model M, заложившую стандарт раскладки, известный как «расширенная» (101–104 клавиши). Этот стандарт с незначительными изменениями используется до настоящего времени.

¶Классификация

¶По принципу действия

• Механические — каждая клавиша опирается на отдельный переключатель (свитч) с пружинным механизмом; отличаются высокой надёжностью и тактильной отдачей.
• Мембранные — при нажатии замыкается контакт на общей гибкой мембране; наиболее распространены в массовых устройствах благодаря низкой стоимости.
• Ножничные — разновидность мембранных с перекрёстным механизмом, обеспечивающим малый ход клавиши; применяются в ноутбуках.
• Ёмкостные и оптические — регистрируют изменение ёмкости или прерывание светового потока без механического контакта.

¶По назначению и форм-фактору

¶По типу подключения

Проводные (PS/2, USB) и беспроводные (Bluetooth, радиоканал 2,4 ГГц). Первые обеспечивают стабильную задержку, вторые — свободу размещения.

¶Устройство и раскладки

Стандартная клавиатура содержит несколько функциональных групп: алфавитно-цифровые клавиши, функциональный ряд F1–F12, блок навигации (стрелки, Home, End, Page Up/Down), цифровой блок и служебные клавиши (Enter, Shift, Ctrl, Alt). Внутри корпуса располагается контроллер, преобразующий сигналы матрицы клавиш в коды, передаваемые интерфейсу.

Раскладка определяет соответствие клавиш символам и не зависит от физической разметки. Основные раскладки:

• QWERTY — стандарт для латиницы в большинстве стран.
• Dvorak — оптимизирована под частотность букв английского языка.
• ЙЦУКЕН — русская раскладка, применяемая в России и ряде стран постсоветского пространства; существует в вариантах ЙЦУКЕН и «фонетической» раскладки.

В России распространены клавиатуры с совмещённой русско-английской маркировкой; переключение языков выполняется системным сочетанием клавиш.

¶Применение и значение

Клавиатура остаётся основным инструментом для набора текста, программирования, работы с командной строкой и управления в играх. Сочетания клавиш (горячие клавиши) образуют самостоятельный слой интерфейса: например, Ctrl+C и Ctrl+V для копирования и вставки, Alt+Tab для переключения окон.

Помимо настольных компьютеров, клавиатуры встроены в ноутбуки, планшеты со съёмными чехлами, банкоматы, кассовые терминалы, промышленные пульты и медицинское оборудование. Для людей с ограниченными возможностями выпускаются клавиатуры с увеличенными клавишами, шрифтом Брайля и экранными аналогами.

¶Интересные факты

• Самая длинная стандартная клавиша — пробел; в раскладке QWERTY на неё приходится около 15 % всех нажатий при наборе английского текста.
• Раскладка Dvorak запатентована в 1936 году, однако массового распространения не получила.
• Существуют клавиатуры без физических клавиш — проекционные и сенсорные, а также «оптические» модели, регистрирующие движение пальцев над поверхностью.
• Средняя скорость набора на механической клавиатуре у опытного пользователя составляет 200–400 знаков в минуту.

¶Критика и ограничения

Основные претензии к массовым мембранным клавиатурам касаются ограниченного ресурса (несколько миллионов нажатий против десятков миллионов у механических) и отсутствия тактильной обратной связи. Эргономичные решения критикуют за высокую стоимость и длительный период адаптации. Беспроводные модели подвержены помехам и требуют замены элементов питания.

Источники: материалы по истории вычислительной техники, документация стандартов IBM PC, технические обзоры периферийных устройств.