Клавіатура.
Клавіатура виконана зазвичай у вигляді окремого пристрою, що підключається до комп'ютера тонким кабелем. Комп'ютери малогабаритні Lap-Top використовують вбудовану клавіатуру.
Традиційно всі наявні на клавіатурі клавіші ділять на дві групи:
· Літерно-цифрові призначені для введення інформації. Натискання кожної з цих клавіш посилає в комп'ютер команду вивести на екран букву або цифру. "Значення" цих клавіш є постійним і не змінюється - незалежно від програм, що "запускаються" на вашому комп'ютері. Літерні кнопки можуть працювати як в режимі латинських, так і російських букв. Схема їх розташування - "розкладка" - відповідає тій, яка використовується в традиційних друкарських машинках. Абсолютно особливою є група цифрових клавіш у правій частині клавіатури: вона може працювати як у буквенно-цифровому режимі, так і просто у цифровому
· Функціональні клавіші призначені для надання комп'ютеру команди виконати будь-яку операцію.
Додаткові клавіші унемов діляться на три групи:
1. Клавіші керування живленням (ввімкнення/вимкнення ПК (Power) та переведення комп'ютера в «сплячий» режим (Sleep)).
2. Клавіші для керування програмами Інтернету (відкрити браузер, запустити програму електронної пошти тощо).
3. Мультимедіа-клавіші (запуск відтворення компакт-диска, клавіші переходу між піснями, керування гучністю).
Що ж знаходиться усередині клавіатури? Виявляється, там є комп'ютер! Тільки цей комп'ютер складається з однієї мікросхеми та виконує спеціалізовані функції. Він відстежує натискання клавіші і надсилає номер натиснутої клавіші на центральний комп'ютер.
Якщо розглянути спрощену схему клавіатури, можна помітити, що всі клавіші знаходяться у вузлах матриці:
Рис.1. Спрощена схема клавіатури
Всі горизонтальні лінії матриці підключені через резистори до джерела живлення +5 В. Клавіатурний комп'ютер має два порти - вихідний та вхідний. Вхідний порт підключено до горизонтальних ліній матриці (X0-X4), а вихідний - вертикальних (Y0-Y5).
Встановлюючи по черзі кожної з вертикальних ліній рівень напруги, відповідний логічному 0, клавіатурний комп'ютер опитує стан горизонтальних ліній. Якщо жодна клавіша не натиснута, рівень напруги на всіх горизонтальних лініях відповідає логічній 1 (бо всі ці лінії підключені до джерела живлення +5 В через резистори).
Якщо оператор натисне будь-яку клавішу, то відповідна вертикальна і горизонтальна лінії виявляться замкнутими. Коли на цій вертикальній лінії процесор встановить значення логічного 0, рівень напруги на горизонтальній лінії також буде відповідати логічному 0.
Як тільки на одній із горизонтальних ліній з'явиться рівень логічного 0, клавіатурний процесор фіксує натискання клавіші. Він надсилає до центрального комп'ютера запит на переривання і номер клавіші в матриці. Аналогічні дії виконуються і тоді, коли оператор відпускає натиснуту клавішу.
Номер клавіші, що посилається клавіатурним процесором, однозначно пов'язаний з розпаюванням клавіатурної матриці і не залежить безпосередньо від позначень, нанесених на поверхню клавіш. Цей номер називається скан-кодом (Scan Code).
Слово scan ("сканування"), наголошує на тому, що клавіатурний комп'ютер сканує клавіатуру для пошуку натиснутої клавіші.
Але програмі потрібен не порядковий номер натиснутої кнопки, а відповідний позначенню на цій кнопці ASCII-код. Цей код залежить однозначно від скан-коду, т.к. однієї й тієї клавіші можуть відповідати кілька значень ASCII-кода. Це залежить від стану інших кнопок. Наприклад, клавіша з позначенням "1" використовується ще й для введення символу "!" (якщо вона натиснута разом із кнопкою SHIFT).
Тому всі перетворення скан-коду в ASCII-код виконуються програмним забезпеченням. Як правило, ці перетворення виконують модулі BIOS. Для використання символів кирилиці ці модулі розширюються клавіатурними драйверами.
Якщо натиснути і не відпускати клавішу, клавіатура перейде в режим автоповтору. У цьому режимі в центральний комп'ютер автоматично через деякий період часу, що називається періодом автоповтору, надсилається код натиснутої клавіші. Режим автоповтору полегшує введення великої кількості однакових символів з клавіатури.
Слід зазначити, що клавіатура містить внутрішній буфер 16-байт, через який вона здійснює обмін даними з комп'ютером.
В даний час існує три різні типи клавіатури. Це клавіатура для комп'ютерів IBM PC/XT, 84-клавіатура для IBM AT та 101-клавішна (розширена) клавіатура для IBM AT. Деякі клавіатури мають перемикач режиму роботи (XT/AT), розташований на нижній кришці. Він має бути встановлений у правильне положення.
Залежно від конструкції клавіш (типу встановлених клавіш) клавіатури поділяються на:
Механічні клавіатури . Механічні клавіші є сукупністю металевих контактних майданчиків і пружини, яка повертає клавішу у вихідне положення. Іноді конструкцію доповнює металева пластина, що прогинається при натисканні клавіші. При цьому відчувається опір кнопки і видається характерне клацання. Клавіатури даного типу дуже надійні (витримують до 20 млн. спрацьовувань), але не дуже поширені у зв'язку з їхньою дорожнечею.
Напівмеханічні клавіатури. Напівмеханічні кнопки також мають металеві контактні майданчики. Різниця (порівняно з механічними) полягає в тому, що замість металевої пружини використовується пружний елемент, виготовлений з гуми або іншого подібного матеріалу.
Мембранні клавіатури. Контактні майданчики клавіш цього типу складаються з струмопровідного полімерного матеріалу, а роль пружного елемента виконує полімерна плівка. Хоча клавіатури з мембранними клавішами поступаються механічним та напівмеханічним конструкціям за надійністю (у середньому мембранні клавіші витримують близько 10 млн. натискань), але через свою дешевизну вони найпоширеніші. Крім того мембранні клавіатури більш стійкі до забруднення та впливу вологи.
Залежно від кількості клавіш клавіатури поділяються на:
· 83-клавішна клавіатура PC та XT;
· 84-клавішна клавіатура AT;
· 101-клавішна розширена клавіатура;
· 104-клавішна розширена клавіатура Windows.
· Мультимедійні клавіатури
Розглянемо три останні типи клавіатур, оскільки перших два практично не використовуються.
101-клавіша розширена клавіатура . Час виготовлення – 1986 рік (компанія IBM). Була стандартом клавіатур для всіх PC-сумісних систем, доки не з'явилася 104-клавіатура Windows. 101-клавіатура може бути умовно розділена на такі області:
Область друкованих знаків;
Додаткова цифрова клавіатура;
Область управління курсором та екраном;
Функціональні кнопки.
101-клавішна розширена клавіатура.
104-клавіатура Windows. Час виготовлення - 1995 рік (була представлена разом з Windows 95). Порівняно зі 101 – клавішною клавіатурою використовуються три нові клавіші, що використовуються при роботі з Windows (ліва та права Windows-клавіша та клавіша
Рис.2 104-клавіатура Windows
Мультимедійні клавіатури. Сучасні клавіатури, окрім ста чотирьох клавіш, дуже часто постачаються додатковими клавішами. Ці клавіші призначені для спрощеного керування деякими функціями (основними або найбільш використаними) комп'ютера: керування гучністю звуку, програвачем, мережевими можливостями комп'ютера, найбільш популярними програмами, керування станом вікон операційної системи (згорнути, закрити, перейти до наступного або попереднього), керування станом комп'ютера (режим очікування, сплячий режим, вимкнути комп'ютер). Багато з цих функцій відносяться до сфери мультимедіа – звідси й назва.
Мал.3 Мультимедійна клавіатура
Інтерфейс для підключення клавіатур до ПК
Найбільш поширеними інтерфейсами, що використовуються в даний час для підключення клавіатур до ПК, є PS/2 та USB, хоча останніми роками значно зросла популярність бездротових клавіатур.
Так як PS/2 доживає свої останні дні, на сучасних материнських платах найчастіше розміщують лише один поєднаний роз'єм, до якого можна підключити або клавіатуру або мишу. Якщо обидва пристрої оснащені роз'ємом PS/2, а свіжокуплена материнка має всього один вхід, то вам доведеться докупити перехідник. Він виглядає приблизно так:
Бездротові пристрої під'єднуються до комп'ютера за допомогою спеціального адаптера, що входить до комплекту.
Залежно від типу корпусу клавіатури поділяються на:
Традиційні (стандартні) - Звичайні AT-клавіатури;
Ергономічні. Конструкції клавіатур цього типу враховують природне положення рук під час набору (у таких конструкціях клавіатура переломлювалася в центрі, клавіші знаходилися під прямим кутом до природного положення рук при наборі). Ергономічна клавіатура дає можливість підвищити продуктивність та уникнути небезпеки деяких хронічних захворювань.
Рис.4 Ергономічна клавіатура
Гнучкі . Назва говорить сама за себе (гнучку клавіатуру можна легко скачати в рулон)
Перші моделі гнучких клавіатур з'явилися 2002 року. До переваг гнучких клавіатур також можна віднести високу волого- та пилозахищеність (якщо клавіатура забруднилася – достатньо промити її під струменем води).
Ігрові клавіатури це в основному пристрої найвищого цінового діапазону. Вони максимально оптимізовані для керування комп'ютерними іграми.
Загальні питання, історія та інтерфейси
Настав час розглянути деякі загальні питання, що стосуються периферійних пристроїв, призначених для взаємодії користувача з комп'ютером, зокрема введення інформації. Оскільки висновок інформації - це взаємодія комп'ютера з користувачем. Оскільки область застосування всіляких специфічних пристосувань для цієї мети мала, а аудиторія обмежена, на них ми зупинимося побіжно в окремій статті циклу, а зараз йтиметься про клавіатури та миші. Все-таки більше 90% інформації запроваджується в ПК з їх допомогою.
Мета цього циклу - відійти трохи убік від рутинних оглядів конкретики цієї периферії та спробувати сформулювати деякі загальні принципи та підходи. Для полегшення проблеми вибору та підйому ефективності їх використання. Як би FAQ, але скоріше, введення в питання для початківців, здатне в окремих аспектах бути цікавим та досвідченим користувачам. Багато моментів навмисно спрощені, з метою зробити їх зрозумілішими і доступнішими саме для новачків і не фахівців. При цьому природно страждає точність викладу. Тому що про те, що згадано у парі абзаців, написано окремі книги. Але тут ми знаходимося у межах обраного формату. Ще раз – це зроблено навмисно!
Обійтися без історії питання не вийде, але якщо її висвітлювати докладно, формат інтернет-публікації занадто малий.
«При цих словах Араміс захоплено грюкнув рукою по фоліанту Фоми Аквінського, під вагою якого прогинався стіл».
Отже, історія буде накидана пунктиром, рівно тією мірою, щоб полегшити розуміння сьогоднішньої ситуації та проілюструвати деякі моменти, що склалися історично.
У матеріалі не буде ілюстрацій – ні картинок, ні посилань. Картинок вийшло б надто багато, а посилання мають властивість старіти. Конкретики у вигляді порад щодо певних моделей пристроїв теж не буде, можливо, вона з'явиться в додатку, що оновлюється. Але це – загальна частина.
Іноді читачі підказують дуже цікаві напрямки доопрацювання статей, особливо таких оглядових. Або ставлять цікаві питання, відповіді на які для автора очевидні. Тому не соромтеся в обговоренні у конференції висловлювати свою думку. Можливо, воно спричинить внесення до матеріалу поправок і доповнень, а також допоможе сформувати FAQ (відповіді на питання, що часто ставляться), якщо виникне така необхідність.
Історія питання
Ще раз. Флейм і доповнення на цю тему не вітаються.
Спочатку для спілкування з ЕОМ застосовувалися тумблери та перфокарти, але цей період приховує пелена часу. Осмислене спілкування з ПК почалося із застосування клавіатури. Вона існувала раніше протягом приблизно століття як орган управління механічними друкарськими машинками і цілком сформувалася як робочий інструмент. Досить швидко з'ясувалося, що, попри це, до роботи з ЕОМ клавіатуру треба кілька модифікувати. Вона була так чисто механічною, і тому у вигляді драбинки. Електричні контакти замість важелів із буквами не вимагали цього, і клавіатури стали плоскими. До початку продажу першої масової моделі IBM PC XT сформувалися блоки функціональних клавіш і цифровий блок. У наступному поколінні, IBM PC AT та численних його клонах на базі процесора Intel 80286, які в основному ознаменували перехід ПК з розряду дивовиж в ранг робочих інструментів, до них були додані блоки клавіш керування курсором та редагування. Які, за великим рахунком, дублювали функції цифрового блоку з модифікаторами, але виявилися зручнішими для роботи. Саме тоді сформувалася клавіатура у тому вигляді, до якого ми звикли зараз, саме ці клавіатури називають «класикою».
Історія миші, координатного пристрою переміщення курсору, значно коротше пов'язана з ЕОМ. Точніше, з концепцією графічного інтерфейсу управління ним, розробленою компанією Xerox і потім успішно освоєною не менш відомими Apple & Microsoft. Справді, навіщо координатний покажчик у текстовому режимі? Не дуже й потрібний. А при роботі з (псевдо)графікою без нього не обійтися. Ідея коробочки, що переводить свої переміщення в рух курсора з кнопкою, що виконує деякі дії в залежності від оточення, виявилася настільки вдалою і була настільки швидко реалізована в досить функціональному вигляді, що досі ми бачимо в загальних рисах приблизно те ж, що і було в комплект перших масових ПК (до них - туман часу;-)).
Плавно переходимо до більш актуальних та насущних тем.
Інтерфейс
Оскільки клавіатура була присутня в масових ПК спочатку, то і підключалася вона завжди безпосередньо до материнської плати через свій спеціальний роз'єм. Круглий DIN із п'ятьма штирьками фізично, послідовний інтерфейс логічно, з живленням 5 Ст.
Мишки в комплекті були не завжди, і тому вони зазвичай підключалися до універсального послідовного (COM) порту, призначеного для будь-яких периферійних пристроїв, що не вимагають передачі передачі великих обсягів даних. Зазвичай він був реалізований на карті розширення (Multi I/O, введення-виведення), яка містила також паралельний (LPT) порт та контролери дисководів та жорстких дисків. Сам порт досі є на більшості материнських плат, куди це господарство мігрувало досить швидко, тому що зібрати без нього повноцінний комп'ютер неможливо. Але мишей до нього зазвичай не підключають. Були ще bus mouse, які підключалися до спеціальних контролерів, але їх мало.
Оскільки IBM за зміни поколінь ПК випустила PS/2. Сам він не зробив такого потужного впливу на індустрію, як XT&AT, але однойменні роз'єми для клавіатури і тепер уже аналогічний для миші прижилися надовго. І якщо для клавіатури це означало просто перехід на конектор меншого розміру, шестиштирковий, mini-DIN, то для миші це вилилося у виділення для неї окремого місця в ієрархії комплектуючих, яке не могло бути зайняте нічим іншим. Схема ця працює вже два десятиліття, і тільки зараз ці порти поступово почали йти в історію. Але цей процес не швидкий.
Новий, і зараз останній спосіб підключення периферії почав зароджуватися понад десять років тому. Тоді на материнських платах з'явилися USB-роз'єми, Universal Serial Bus. Ця послідовна шина сильно випередила свій час, першу пару років пристрою з її підтримкою було важко зустріти у продажу. Приблизно зараз карти розширення з інтерфейсом PCI-E, крім відеоприскорювачів. Зате наступне її наступ ринку було сильним і тріумфальним, і тепер у майбутньому бачиться третя версія стандарту, який потихеньку виживає із заднього боку комп'ютера й інші інтерфейси для периферії.
Зокрема, та PS/2. Цього року провідні виробники пристроїв введення не анонсували жодної моделі, яка розрахована на цей спосіб підключення. Раніше оголошені моделі можуть ще довго випускатися, так що переживати нема про що, але на новинки від Logitech і Microsoft розраховувати не варто. Від історичної довідки переходимо до опису варіантів. Хтось може заперечити, що за бортом залишилися бездротові пристрої. Це не так. Строго кажучи, це інтерфейс взаємодії з комп'ютером, а спосіб підключення, і ми розглянемо їх у наступному розділі.
PS/2
Найстаріший з актуальних, найактуальніший (донедавна) серед дешевих пристроїв. За великим рахунком, він документований внутрішнім стандартом фірми IBM і не є загальноіндустріальним де-юре, але став таким де-факто.
Роз'єм mini-DIN про шість контактів. Це лінія живлення 5, лінія тактового генератора (Clock), лінія даних. І загальний нуль. Як легко переконатись, два контакти не використовуються. Тому PS/2 повністю сумісний через пасивний перехідник з AT в обидві сторони. XT не сумісний в жодну сторону, оскільки використовувалася інша логіка інтерфейсу.
Частота тактового сигналу вказана в межах 10–16,7 КГц. Це не має нічого спільного із частотою опитування пристрою операційною системою, це просто опорна частота для контролера. Що забезпечує всю логіку процесу.
Спочатку клавіатура і миша разом не мали споживати більше 275 мА, з яких на частку миші відводилося 100 мА. Однак виробники материнських плат найчастіше, особливо в найближчому минулому, закладали у свої вироби. обільший допустимий максимум по живленню, до 500 мА, як у порту USB, або навіть трохи вище. Важливою особливістю є те, що інтерфейс не розрахований на «гаряче» підключення, тобто для приєднання роз'єму до порту необхідно знеструмити комп'ютер. Інакше можливий вихід з ладу як портів на материнській платі, так і периферійних пристроїв, і такі випадки відомі. Хоча й не часті - ті ж виробники материнських плат цілком можуть захистити від подібних неприємностей.
Інтерфейс обміну даними послідовний, двосторонній. У клавіатури кожна клавіша, крім реєстрових, при натисканні генерує один скан-код, а при відпусканні - інший. Ці коди відправляються на ПК і обробляються BIOS через переривання. Натиснута кнопка через деякий час сприймається як генеруюча безперервний сигнал. За замовчуванням – 10,9 разів на секунду, затримка між обробкою натискань як окремих та безперервних становить 500 мс. Ця величина налаштовується в проміжку між 250 мс і 1, швидкість повтору - від 2 до 30 разів в секунду. Скан-коди основних клавіш однобайтові, а додаткові на розширеній клавіатурі - двох та чотирибайтові, на початку мають спеціальну сигнальну послідовність.
Миша в простому випадку генерує трибайтову послідовність, яка в першому містить інформацію про стан кнопок в однобітовому форматі та службову інформацію, а два інших про переміщення по осях. Згодом четвертий байт, доданий для обробки колеса і додаткових кнопок, теж був стандартизований, тому колесо і дві додаткові кнопки можуть працювати без драйверів у більшості сучасних ОС. У випадку миша може додатково генерувати сигнали, не описані стандартом і оброблювані драйвером чи рівні операційної системи. Крім того, миша обмінюється з комп'ютером даними про дозвіл, тобто відношенні шляху пробігу маніпулятора по столу до довжини відрізка, на який переміщується курсор на екрані, та частоті опитування. Вона може становити від 10 до 200 Гц, верхня межа визначається контролером миші та підтримкою з боку ОС. Простіше кажучи, визначається максимальна частота, з якою ОС перевіряє наявність інформації від маніпулятора. Коли ним не користуються, то він і не надсилає інформації, але його все одно опитують задану кількість разів. Коли ним користуються, він відповідає на опитування з максимально йому можливої частотою. І якщо опитують 200 разів, а може відповідати лише 125 разів, то обмеженням буде остання цифра. На цих параметрах ми зупинимося докладніше.
Тим, хто хоче дізнатися більш тонкі технічні подробиці, порекомендуємо документи англійською мовою про , та PS/2.
USB
На противагу PS/2, який був розроблений фірмою IBM, USB - відкритий галузевий стандарт, розробкою та удосконаленням якого займається спеціальна, що складається з представників провідних компаній індустрії ПК. Призначався він спочатку для підключення комп'ютерної периферії, і повинен був замінити всю різноманітність інтерфейсів, що існували до нього. За фактом так і відбулося. За великим рахунком, те, що можна зараз побачити на задній поверхні системного блоку - це саме USB, звукові роз'єми, які давно прийшли з паралельного аудіоміра, і відеоінтерфейс, для якого пропускна здатність USB поки що недостатня.
З точки зору периферії він дає кілька важливих переваг у порівнянні з PS/2. По-перше, можливість підключати до одного порту не один, а кілька пристроїв при використанні хабів. По-друге, можливість «гарячого» їхнього підключення, без знеструмлення ПК і самих пристроїв. По-третє, підвищення максимальної швидкості опитування порту з 200 Гц до 1 КГц, а швидкості обміну даними від 40 Кбіт/с до 12 Мбіт/с у першій версії стандарту, чого більш ніж достатньо для будь-яких пристроїв введення. І, крім того, документована максимальна сила струму при тих же 5 напруги живлення піднята від 100 мА до 500 мА.
Фізично ? чотирипровідний послідовний інтерфейс може бути як синхронним, так і асинхронним. Оскільки він розроблявся для периферії у випадку, то спочатку було визначено пристроїв. Цікаві нас відносяться до HID Human Interface Device, пристроїв взаємодії людини з ПК.
Логічно він працює не через переривання, а через HID-події, які несуть смислове навантаження, практично в простому випадку ідентичне скан-код. З погляду ОС, великої різниці немає, та й з погляду сучасних BIOS – теж.
Очевидно, що він прийшов на зміну PS/2, хоча часу для цього знадобилося чимало. Однак цього року жоден провідний виробник периферії не оголосив нових моделей із підтримкою PS/2, на рідкісному ноутбуці можна зустріти ці порти. Та й не шкода їх. Якщо при нестачі USB вони допомагали збільшити кількість одночасно підключених пристроїв, то зараз ця проблема не стоїть так гостро – чим зайняти 10-12 портів USB, звичайних для сучасних материнських плат, треба ще вигадати.
Бажаючим дізнатися подробиці про логічну організацію USB, а є відповіді на питання від корпорації Microsoft.
BIOS та операційна система
З точки зору BIOS, зараз неважливо, який інтерфейс використовується. Якщо на зорі USB-периферії не всі вони могли обробляти сигнали від цих пристроїв, то питання знято. Важливі налаштування такі:
- Обробка тривалого натискання клавіші: Typematic delay, затримка перед генерацією послідовності однакових символів і Typematic rate, частота їх генерації, варіанти описані вище
- Disable/enable PS/2 mouse відключення порту миші PS/2
- USB legacy support Підтримка мишей та клавіатур з інтерфейсом USB
- BIOS EHCI hand-off or EHCI Support - трансляція сигналів USB клавіатури у формат PS/2 для забезпечення можливості їх роботи в старих операційних системах, що не підтримують USB, на рівні BIOS, а не драйвера
- І, нарешті, не налаштування BIOS найчастіше, а положення джамперів на материнській платі відповідає за харчування від чергової лінії при відключенні ПК (не від мережі, а кнопкою). Якщо потрібно заряджати акумулятори при відключеному ПК або вмикати його з клавіатури або миші, то треба розібратися з цими джамперами
Все це повністю і чітко описано у документації до материнської плати. Як завжди, налаштування BIOS не стандартизовані і можуть варіювати від однієї версії до іншої як по суті, так і за назвами. Крім того, можуть додаватися якісь специфічні функції, проте знання цих цілком достатньо, щоб передати сигнали від миші та клавіатури практично будь-якої сучасної та більшості застарілих ОС, навіть таких реліктових, як «чистий» DOS, часом ще необхідний для низькорівневих операцій з тим ж BIOS чи жорсткими дисками. Тому що базовий набір отриманої від клавіатури (та й миші) інформації стандартизований дуже давно, так з тих пір і підтримується в практично незмінному вигляді.
Інша справа, що зараз ці пристрої стали складнішими і функціональнішими, але все це багатство можна використовувати тільки за підтримки відповідних функцій операційної системи. Вони роботу периферійного (та й іншого) устаткування забезпечують драйвери - спеціальні програми, виконують роль посередників між пристроями і високорівневим ПЗ. Модель абстракції від обладнання багаторівнева, в сучасних системах сімейства Windows все відбувається (спрощено) приблизно так:
- При проходженні POST BIOS ПК визначає наявність клавіатури та миші і починає з ними працювати через переривання або події HID, транслюючи для ОС, що завантажується, в залежності від налаштувань, стандартну таблицю символів або події HID
- На початковому етапі завантаження працює стандартний драйвер пристроїв введення (і виведення), завдяки якому можна працювати, наприклад, меню вибору ОС і варіантів її завантаження
- Після початку завантаження повнофункціональної ОС, управління пристроями перехоплюється її ядром і драйверами вищого рівня. По суті, саме ними і забезпечується базова функціональність будь-яких клавіатур та мишей без ПЗ виробника. Ієрархічно це будуть драйвера інтерфейсу (PS/2 або USB), далі стандартний драйвер клавіатури та миші. На даний момент він підтримує багато додаткових команд, в порівнянні з часом DOS. Далі підтримка різних кодових сторінок, необхідна для забезпечення взаємодії з користувачами, що розмовляють різними мовами
- Нарешті, поверх цього працює спеціальне ПЗ від виробника периферії, покликане забезпечити підтримку специфічних функцій устаткування і точне налаштування їх під конкретного користувача. Воно може заміщати деякі системні функції нижчого рівня, але таке не характерно.
Приблизно за такою схемою працюють з клавіатурою та мишею та деякі інші операційні системи. За часів DOS модель взаємодії була простіша. У ядро системи було вбудовано лише підтримку стандартних клавіатур. Для роботи миші та здійснення російськомовного введення (і виведення) застосовувалися резидентні (постійно перебувають у пам'яті, але зовнішні стосовно ОС) програми сторонніх виробників. Про додаткову функціональність мишей і клавіатур тоді не йшлося, як і про підтримку інтерфейсу USB, але реалізація всього цього цілком можлива.
На даний момент базові драйвери актуальних ОС сімейства Windows підтримують п'ятикнопкову мишу з коліском, повний обсяг введення національних символів з клавіатури (залежно від встановленої підтримки самих мов) і досить багато додаткових клавіш. Повного переліку нам, на жаль, знайти не вдалося, але до цього точно входять всі ті, що зустрічаються на простих мультимедіа-моделях: управління відтворенням та звуком, запуск поштового та інтернет-клієнта, пошуку та деяких інших програм.
Як стартову сторінку для поглиблених штудій питання порекомендуємо цю .
Підключення
Найпростіший спосіб підключення периферійного пристрою до відповідного роз'єму на ПК - провід. Так і було багато років, поки не прийшла мода спочатку на бездротові миші, а потім і клавіатури.
Переваг у проводу два: живлення периферії йде від БП ПК, і швидкість взаємодії на даний момент все ще вище, ніж по бездротовому каналу. Саме тому «ігрові» миші досі провідні. Особливих недоліків ми у проводу не знаходимо, зважаючи на багаторічну звичку до його присутності на столі, проте з цим багато хто не погодиться.
Гідність бездротового підключення одна - відсутність дроту. Тому можна легко взяти клавіатуру на коліна, мишку покласти поруч на дивані та не особливо дбати про відстань до системного блоку. Особливо актуальним таке становище пристроїв взаємодії з ПК стало поширенням великих екранів. Проте боротьба з проводами має досить тривалу історію, отже, вони й на столі комусь заважали. Головним недоліком є необхідність автономного живлення пристроїв і меншою мірою зниження максимально можливої частоти відправлення ними даних в ПК. По обох напрямках давно та успішно працюють виробники.
За організацію каналу зв'язку відповідає приймач (ресивер), або приймально-передавач (трансівер) для двосторонньої взаємодії. Він має стандартний інтерфейс для підключення до ПК раніше PS/2, потім частіше зустрічалися з подвійним, зараз зазвичай тільки USB. З погляду ПК він і виглядає як периферія з саме цими, стандартними інтерфейсами. Усю передачу сигналів від клавіатури або миші (або обох пристроїв одразу) він бере на себе. За великим рахунком, приймач повинен працювати тільки з тією мишею та (або) клавіатурою, з якими він іде в комплекті. Усі винятки пов'язані з використанням стандартного обладнання, і працюють, строго кажучи, у кожному конкретному випадку індивідуально.
На даний момент використовується декілька способів зв'язку.
Модульований світловий потік інфрачервоного діапазону
Історично це перший спосіб масової безконтактної взаємодії побутових пристроїв. Прекрасно зарекомендував себе в управлінні телевізорами, а згодом і іншою технікою, список якої все розширюється. Погано підходить для комп'ютерної периферії, оскільки пристрій повинен бути постійно спрямований на приймач випромінювання, але досі використовується для пультів дистанційного керування, принтерів для мобільних ПК, синхронізації КПК з великим братом. Були такі миші, а клавіатури досі можна зустріти у актуальній лінійці продуктів.
На нашу думку, поступається сучасним радіоканалам у всьому і має лише історичний інтерес. З цією думкою погодяться не всі, багатьом подобається цілитися пультом у приймач.
Низькочастотний радіоканал
Частота десятки мегагерц, найчастіше в районі 27 МГц. Дальність дії від півметра до кількох метрів. Частота опитування порту від 40 (у сучасних втіленнях, бувало і менше) до стандартних для USB 125 Гц.
Історично, широко став застосовуватися в першому поколінні бездротових телефонів, і там живе й досі. Недоліки - невелика дальність зв'язку, схильний до тих самих телефонів, а також мікрохвильових печей, радіо і телепередач, рацій невеликого радіусу дії та інших радіокерованих іграшок. Крім того, сигнал добре екранується металевими предметами, стінами тощо.
У нових пристроях використовуються сучасні протоколи зв'язку, що дозволяють знизити вплив перешкод і однозначно «спарити» периферію з ресивером, щоб дозволити працювати в одному приміщенні кільком однотипним пристроям, але повністю подолати перешкоди поки що не вдається.
По суті це застарілий спосіб організації каналу, але досі використовується при усуненні проводів в межах робочого столу. В перевагах у нього те, що сам по собі він зазвичай не заважає роботі інших радіопристроїв через невелику потужність сигналу.
Високочастотний радіоканал
Використовуються частоти близько 2,4 ГГц. Також спочатку було обкатано на бездротових телефонах та іншому, не зовсім побутовому обладнанні. Дальність дії від двох-трьох до десятків (і навіть сотень) метрів. Частота опитування порту зазвичай не менше 125 Гц у сучасних реалізаціях.
У побутовому застосуванні потужність сигналу зазвичай обмежується спеціально, ніж створювати перешкод іншим пристроям. Хоча використовуються дуже складні схеми кодування сигналу, повністю перешкод уникнути не вдається, особливо при відмінності потужності джерел у рази та близькому розташуванні. Також екранується різними перешкодами, особливо, з струмопровідних матеріалів, але менше ніж низькочастотний сигнал. Внаслідок серйозного опрацювання протоколів обміну може нести досить велика кількість інформації в одиницю часу, але в даному випадку це не дуже важливо. Набагато важливіше для бездротових мереж, які працюють у тому діапазоні і становлять головне джерело перешкод для периферії. Навпаки, теж правильно.
Таким чином, хоча у сприятливій обстановці такий канал показує максимальну стабільність зв'язку та достатню дальність, проблеми при його використанні все одно бувають і не рідко. Зазвичай вони вирішуються вибором такого становища джерел сигналу просторі, у якому їх взаємний вплив мінімально. Визначається це досвідченим шляхом. Тому в даному випадку може спостерігатися тремтіння курсору миші, затримки при переміщенні її і пропадання символів, набраних на клавіатурі. Шукайте джерела проблем і усувайте локальні конфлікти, перш ніж лаяти виробників.
Bluetooth
З погляду середовища передачі - також радіоканал на частотах, близьких до 2,4 ГГц, радіус дії в загальному випадку близько десяти метрів. Частота опитування порту в старих версіях стандарту була невелика, внаслідок закладених у нього великих допустимих затримок у спілкуванні пристроїв між собою, і могла становити близько 40 Гц, проте зараз у нових пристроїв близько 125 Гц.
Стандартний бездротовий інтерфейс розроблений досить давно і спочатку покликаний замінити USB там, де дроти небажані. Подібно до нього, підтримує кілька профілів для різних пристроїв, у тому числі і HID. Однак не пішов у маси так само широко та успішно, як USB. Причини не зрозумілі: з одного боку, виробники впроваджують його, і пристроїв з його підтримкою випускається чимало, і що далі, то більше. З іншого боку, так і не став стандартом де-факто. Зокрема, це проявляється у відсутності його підтримки з боку ПК на рівні BIOS. Таким чином, абстрактна Bluetooth-периферія може працювати тільки на рівні операційної системи після завантаження драйверів стека протоколу і драйверів самої периферії. Все це не дуже цікаво – Бог з нею з мишею, але без клавіатури на етапі завантаження часом тяжко. Не кажучи про роботу в самому BIOS та DOS.
Тому виробники такої периферії йдуть на хитрість. Вони постачають у комплекті свій Bluetooth модуль, який, по суті, виконує дві функції: по-перше, він емулює для BIOS стандартну USB-клавіатуру, а по-друге, є контролером власне Bluetooth. При цьому після завантаження ОС клавіатура і миша можуть виглядати як USB, і як Bluetooth пристрої. Зазвичай користувачеві під час встановлення драйверів дається можливість вибору. І якщо інших Bluetooth-пристроїв використовувати не планується, оптимальним може бути варіант з відключенням цього інтерфейсу. Зазвичай за умовчанням так і є – з погляду безпеки. Тому що серед іншого підключення через Bluetooth можуть використовувати для доступу до ПК зловмисники. Втім, при простому налаштуванні інтерфейсу ризик несанкціонованого проникнення різко знижується.
З цього випливає, що клавіатура в BIOS працюватиме тільки з комплектним приймачем, а під управлінням ОС дана конкретна миша і клавіатура можуть з цим конкретним (не рідним) приймачем працювати цілком нормально. А можуть погано чи ніяк. Хоча начебто все стандартне. На жаль, зазвичай це з'ясовується практично. Показово те, що якщо мишки Bluetooth без приймача в комплекті виробляються та продаються, таких клавіатур нам не відомо. Оскільки на етапі завантаження ОС вони не працюватимуть, а відсутність клавіатури в цей момент критично. Чого не скажеш про мишу.
Відповіді на загальні питання щодо Bluetooth на групи, що займається розвитком стандарту. А відповіді на запитання від Microsoft.
Перспективні технології
Поки що не зрозумілі. Є і Wireless USB, може і Bluetooth впорається з проблемами зростання та дитячими хворобами, є мережеві технології, активно просувається, наприклад, WiMax, який також може бути надалі використаний для підключення периферії. Але поки що все ще дуже розпливчасто і ставки на лідера робити рано. Поживемо побачимо. Тим паче, що периферія щодо інтерфейсу досить консервативна і майже всі поточні потреби забезпечують присутні на ринку стандарти.
Висновок
Підводячи загальний підсумок цього огляду інтерфейсів і методів підключення клавіатур і мишей, відзначимо, що здебільшого все працюватиме без нарікань, лише перед покупкою периферії треба уважно вивчити хоча б те, що заявлено виробником. Інтерфейс, протокол та список підтримуваних ОС зазвичай можна легко та швидко виявити на його сайті.
Що стосується конкретики, то, швидше за все, новий комплект має інтерфейс USB, дротовий або радіоканал. Якщо не потрібні великі відстані від приймача до миші (а до клавіатури вони потрібні рідко), то підійде і низькочастотний. Якщо є кілька пристроїв Bluetooth - можна придивитися до периферії з його підтримкою. При активній грі, особливо в мережеві та криваві ігри, варто брати мишку з дротовим підключенням. Решта - справа смаку, чи властивостей, які будуть розглянуті у наступних статтях циклу.
Для клавіатур IBM PC AT був розроблений інтерфейс, у якого для підключення до системного блоку використовувався роз'єм DIN із п'ятьма контактами (рис.8, а), популярний у побутовій апаратурі. Довжина інтерфейсного кабелю має бути від 1 до 2 м. Для поліпшення споживчих властивостей кабель скручується як пружини.
Так як габарити встановлюваного на системній платі стандартного роз'єму клавіатури IBM PC AT дуже великі, то при розробці корпорацією IBM лінії комп'ютерів типу IBM PS/2 був створений новий стандарт для інтерфейсу клавіатури. Під нього було використано 6-контактний роз'єм Mini DIN (рис.8, б). Правда, комп'ютери IBM PS/2 виявилися не надто популярними, але стандарт на підключення клавіатури став використовуватись і іншими виробниками.
На щастя для користувачів, електричні характеристики обох стандартів інтерфейсу клавіатура однакові (табл. 7.1), у зв'язку з цим клавіатуру з роз'ємом DIN можна підключити до роз'єму Mini DIN, використовуючи перехідник і навпаки. Зауважимо, що підключати та відключати клавіатуру від системної плати форм-фактора АТХ, що використовує стандарт PS/2, можна лише при вимкненому живленні комп'ютера.
Таблиця – 1 Відповідність виводів роз'ємів інтерфейсу клавіатури
Останнім часом намітилася тенденція відмови від малогабаритних роз'ємів PS/2, у зв'язку з цим нові клавіатури обзавелися інтерфейсом USB. У бездротових клавіатурах можна використовувати інфрачервоний порт.
Маніпулятор "миша"
Маніпулятор типу "миша" (зазвичай скрізь і всюди говорять і пишуть коротше - миша), найпростіший і найпопулярніший засіб введення інформації в комп'ютер.
Розміщено на реф.
Більше того, працювати без миші в операційному середовищі Windows з графічним інтерфейсом практично неможливо, що відчувають на собі користувачі, коли хвостатий друг ламається (забруднилася кулька або обламався провід).
Маніпулятор "миша" після клавіатури - найбільш функціональний пристрій введення. За допомогою миші користувач керує переміщенням курсору на екрані в будь-якому напрямку, тому що при пересуванні миші по поверхні столу курсор слухняно рухається в тому ж напрямку і з такою ж швидкістю. Натискання лівої кнопки миші у графічному редакторі, якщо, наприклад, встановлений режим Олівець, залишає видимий слід під час переміщення курсора. В операційній системі Windows, підвівши курсор за допомогою миші до зображення будь-якої кнопки, можна клацнути лівою кнопкою миші імітувати натискання клавіші
Сьогодні багато користувачів вважають, що миша була розроблена спеціально для персональних комп'ютерів зовсім недавно. Але якщо подивитися на її перші екземпляри - незграбні, важкі, непоказні коробки, які не так легко тримати в руці, то відразу віриш, що винайдена вона на початку 60-х років минулого століття. Автор миші, Дуглас Енгельбарт, працював у Стенфордському дослідному інституті над проектом розвитку людського інтелекту (тоді - звичайна фантастика), який фінансувався NASA. Основна мета розробки нового маніпулятора - отримати більш зручний інструмент введення графічної інформації в комп'ютер, ніж світлове перо і джойстик.
Конструкція маніпулятора "миша" була запатентована Стенфордським інститутом, як і багато інших пристроїв, лише для того, щоб застовпити цю ідею, тому що в той час було важко уявити світле майбутнє нового пристрою. Як каже автор - він лише за кілька років дізнався, що ліцензію було продано компанії Apple за $40 000.
Майже за сорок років конструкція миші (mouse) зазнала небагато змін. Тільки коли розвиток мікроелектроніки дозволило помістити в одній маленькій мікросхемі всю електронну начинку миші, з'явилися витончені та зручні корпуси. На рис. 7.9 показані фотографії кількох представників сімейства хвостатих помічників: від найпростіших - з двома кнопками і не надто химерним корпусом, до ергономічних моделей, що зручно лежать у руці, забезпечених додатковими коліщатками та кнопками.
Малюнок 9 - Маніпулятори "миша":
Двокнопкова Genius Easy Pro з USB-інтерфейсом;
Трикнопкова Logitech Pilot First;
Microsoft Inteljimouse миша PS/2
Найбільш поширена і дешева миша має дві кнопки (рис. 7.14, а) - ліву, що найчастіше використовується, і праву, призначену для виклику допоміжних функцій. Майже також популярна миша з трьома кнопками (рис. 7.14, б), але середня серед Windows практично не використовується. Останнім часом користується популярністю модель з коліщатком (рис. 7.14, в), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ застосовується для вертикального прокручування вікна, коліщатко прокручування може додатково виконувати і функцію кнопки. Крім мишей, показаних на рис. 7.9 існують конструкції з однією або чотирма кнопками (іноді додаткові кнопки поміщають на бічній поверхні миші), пропонуються також миші, на яких встановлено друге колесо для горизонтального прокручування.
Передача даних починається з перевірки готовності принтера – стану лінії Busy. Строб даних може бути коротким – частки мікросекунди, і порт закінчує його формування, не звертаючи уваги на сигнал Busy. Під час стробу дані мають бути дійсними. Підтвердженням прийому байта (символу) є сигнал Ack#, який виробляється після прийому строба через невизначений час (за цей час принтер може виконувати будь-яку тривалу операцію, наприклад прогін паперу). Імпульс Ack#є запитом принтера приймання наступного байта, його використовують для формування сигналу переривання від порту принтера. Якщо переривання не використовуються, то сигнал Ack#ігнорується та весь обмін управляється парою сигналів Strobe#і Busy. Свій стан принтер може повідомити порт по лініях Select, Error#, PaperEnd- за ними можна визначити, чи принтер, чи справний він і чи є папір. Формуванням імпульсу лінії Init#принтер можна проініціалізувати (при цьому він очистить весь свій буфер даних). Режим автоматичного перекладу рядка, як правило, не користується, і сигнал AutoLF#має високий рівень. Сигнал SelectIn#дозволяє логічно вимикати принтер від інтерфейсу.
Через паралельний порт (LPT) протокол Centronics можна реалізувати суто програмно, використовуючи стандартний режим порту ( SPP), досягаючи швидкості передачі до 150 Кбайт/с при повному завантаженні процесора. Завдяки «просунутим» режимам порту протокол може бути реалізований та апаратно ( Fast Centronics), при цьому швидкість до 2 Мбайт/с досягається при меншому завантаженні процесора.
Більшість сучасних принтерів з паралельним інтерфейсом підтримують стандарт IEEE 1284, в якому оптимальним режимом передачі є ЕСР (див. п.1.3.4).
Для підключення принтера потрібен кабель Centronics, який підходить для будь-яких режимів паралельного інтерфейсу. Найпростіший варіант кабелю - 18-провідний з неперевитим проводом - може використовуватися для роботи в режимі SPP. При довжині більше 2 м бажано, щоб хоча б лінії Strobe#і Busyбули перевиті з окремими загальними проводами. Для швидкісних режимів (Fast Centronics, ECP) такий кабель може виявитися непридатним - можливі нерегулярні помилки передачі, що виникають лише за певних послідовностей кодів, що передаються. Зустрічаються кабелі Centronics, у яких відсутній зв'язок контакту 17 гнізда PC з контактом 36 гнізда принтера. При спробі підключення таким кабелем принтера, який працює у стандарті 1284, з'явиться повідомлення про необхідність застосування «двонаправленого кабелю». Принтер не може повідомити систему підтримки розширених режимів, на що розраховує драйвер принтера. Інший прояв відсутнього зв'язку - «зависання» принтера після друку завдання з Windows. Цей зв'язок можна організувати підпаюванням додаткового дроту або просто замінити кабель.
Непогані електричні властивості мають стрічкові кабелі, які мають сигнальні ланцюги (керуючих сигналів) чергуються із загальними проводами. Але їх застосування як зовнішній інтерфейс непрактично (немає другого захисного шару ізоляції, висока вразливість) і неестетично (круглі кабелі виглядають краще).
Ідеальним варіантом є кабелі, в яких усі сигнальні лінії перевиті із загальними проводами і укладені в загальний екран - те, що вимагає IEEE 1248. Такі кабелі гарантовано працюють на швидкостях до 2 Мбайт/с при довжині до 10м.
У табл. 8.4 наводиться розпаювання кабелю підключення принтераз роз'ємом X1 типу A (DB25-P) з боку PC і Х2 типу В ( Centronics-36) або типу С (мініатюрні з боку принтера. Використання загальних проводів ( GND) залежить від якості кабелю (див. вище). У найпростішому випадку (18-провідний кабель) усі сигнали GND поєднуються в один провід. Якісні кабелі вимагають окремого зворотного дроту для кожної сигнальної лінії, однак у роз'ємах типу А і В для цього недостатньо контактів (табл. 8.4 у дужках вказані номери контактів роз'єму PC типу А, яким відповідають зворотні дроти). У роз'ємі типу С зворотний провід ( GND) є для кожного сигнального ланцюга; сигнальним контактам 1-17 цього роз'єму відповідають контакти GND 19-35.
клавіатури та миші
до стаціонарного комп'ютера
Клавіатури та миші, як і вся інша атрибутика
для стаціонарного комп'ютера теж різні.
Сучасні клавіатури та миші, в більшості своїй,
мають USB-підключення.
Крім широкого поширення – перевагою
USB-інтерфейс є можливість підключення
до працюючого комп'ютера.
Але в описі я трохи розповім
та про інші підключення.
Підключення клавіатури з USB-підключенням до системного блоку
Підключення клавіатури,
з USB-підключенням,
до системного блоку
Нижче схема підключення основних блоків,
до системного блоку стаціонарного комп'ютера
Як бачите, на схемі є два варіанти
підключення клавіатури та миші.
Інтерфейси для підключення USB.
Інтерфейси підключення PS/2.
У цьому розділі ми розглянемо
клавіатури із USB-підключенням.
На стаціонарному комп'ютері роз'єми USB можуть бути
і на передній панелі системного блоку, і на задній. Займати
і горизонтальне становище, і вертикальне.
Немає потреби показувати всі існуючі варіанти клавіатури.
Я вам представлю лише два з них
Зліва – клавіатура зі знімним кабелем. Перш ніж підключати
її до системного блоку - необхідно підключити кабель до самої клавіатури.
А потім уже підключати до задньої панелі системного блоку.
Праворуч – клавіатура із вбудованим кабелем. Її відразу можна
підключати до порту USB на задній панелі системного блоку.
І все... Після увімкнення комп'ютера та встановлення Операційної
Windows спеціальних драйверів – з клавіатурою можна працювати.
Підключення миші з USB-підключенням до системного блоку
Підключення миші,
з USB-підключенням,
до системного блоку
Миші з підключенням USB.
Дротова та бездротова.
Підключати мишу до системного блоку дуже просто.
Вставляєте роз'єм-USB миші в порт-USB системного блоку.
І, при першому підключенні, чекаєте поки що Windows
підключить мишу та повідомить про її готовність до роботи.
Підключення PS/2, Bluetooth та інші, для клавіатури та миші
Підключення PS/2, Bluetooth
та інші, для клавіатури та миші
Якщо клавіатура має інтерфейс для підключення PS/2,
тоді ви підключаєте клавіатуру до PS/2-порту.
Інтерфейс PS/2 використовується у системних платах з живленням ATX.
Є тонким круглим роз'ємом – 6-контактним miniDIN.
Після підключення нового обладнання до PS/2-порту потрібно
На схемі задньої панелі системного блоку
для клавіатури та миші пофарбовані.
PS/2-порт для клавіатури пофарбований у бузковий колір.
А для миші – у зелений.
Є можливість адаптувати PS/2-інтерфейс клавіатури та миші,
для підключення до USB-порту. З цією метою застосовуються адаптери.
