2.5. Устройства ввода информации

 Пользователям ПЭВМ предлагается широкий спектр различных устройств ввода информации. И все же зачастую ПЭВМ поставляется с единственным устройством ввода – клавиатурой, являющейся основным ПУ. За клавиатурой по популярности следуют различные манипуляторы, функционально ее дополняющие, и особенно манипуляторы типа «мышь», а также шаровые манипуляторы. Остальные устройства ввода применяются значительно реже, так как полезны только лишь для некоторых приложений.

В данном подразделе рассматриваются различные устройства ввода информации в ПЭВМ.

2.5.1. Клавиатуры

Единственным основным устройством ввода информации в ПЭВМ и управления ее работой была, есть и в обозримом будущем останется клавиатура. Она представляет собой матрицу клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиши в двоичный код.

Клавиатура должна быть эргономичной, т.е. удобной для работы. К основным эргономическим показателям клавиатуры относят:

-         общекомпоновочные решения клавиатуры в ПЭВМ;

-         толщину клавиатуры и угол ее наклона относительно горизонтали;

-         схему расположения клавиш, их цвет, форму и размеры;

-         необходимое усилие для нажатия клавиши и ее свободный ход;

-         коэффициент отражения света клавишами и всей поверхностью клавиатуры;

-         легкость чтения надписей на клавишах.

Мы не будем подробно характеризовать эти показатели, но все же отметим следующее. Во-первых, существуют два основных общекомпоновочных принципа, касающихся исполнения клавиатуры. При моноблочном построении ПЭВМ (главным образом, бытовых) клавиатура является неотъемлемой составной частью системного блока. При полиблочном построении ПЭВМ она выполнена в виде отдельного устройства, соединенного с системным блоком посредством гибкого кабеля. Последнее, конечно, представляется более удобным. Во-вторых, схема расположения клавиш, особенно алфавитно-цифровых, стандартизована, чтобы каждый человек мог одинаково хорошо общаться с любой ПЭВМ. И в-третьих, особое значение имеет необходимое усилие для нажатия клавиш. Слишком «тугие» клавиши замедляют работу и ведут к быстрому утомлению пользователя. Слишком же «слабые» клавиши ( что, к сожалению, характерно для отечественных ПЭВМ) приводят к большому количеству ошибок, обусловленных случайным их касанием, а следовательно, в конечном счете, также замедляет работу.

Быстродействие клавиатуры всегда таково, что независимо от скорости нажатия клавиш вся вводимая информация успевает передаваться в ПЭВМ, если она там ожидается.

В клавиатурах ПЭВМ используются клавиши различных типов, из которых наиболее широкое распространение получили емкостные и контактные.

Емкостные клавиши состоят из подвижной металлической пластины (подвижного электрода), прикрепленной к кнопке, и двух металлических выступов на печатной плате, образующих неподвижные элетроды конденсатора переменной емкости. При нажатии на клавишу подвижная пластина приближается к этим выступам, что приводит к изменению емкости конденсатора, а этого достаточно для фиксации нажатия электронной схемой. Помимо простоты устройства емкостные клавиши имеют высокую надежность. Они выдерживают до 100 и более миллионов нажатий и отпусканий.

Контактные клавиши могут изготавливаться в различных вариантах, но всегда в основе их работы лежит принцип непосредственного механического контакта между двумя гибкими металлическими пластинами при нажатии клавиши. В местах соприкосновения пластины обычно имеют специальное покрытие, обеспечивающее малое сопротивление контакта. Срок службы контактных кнопок характеризуется числом срабатываний в несколько десятков миллионов.

Характерной особенностью клавиатур ПЭВМ является допустимость перекрытия нажатий, т.е. случайного или преднамеренного нажатия одновременно двух и более клавиш. В этом случае клавиатура обеспечивает выдачу кодов всех клавиш в порядке их нажатия. Кроме того, есть множество комбинаций клавиш, одновременное нажатие которых приводит к выдаче в ПЭВМ определенных кодов, называемых расширенными кодами клавиш.

Другая особенность клавиатур ПЭВМ заключается в том, что при нажатии клавиши в ПЭВМ передается один код, а при отпускании – иной, которые называются кодами сканирования (опроса) клавиш. В ПЭВМ эта кодировка преобразуется в другую при помощи соответствующей таблицы. Такая организация ввода символов придает дополнительную гибкость и мобильность при использовании различных фонетических систем, а также позволяет перепрограммировать клавиши. Дополнительно к этому в клавиатурах реализуется так называемая функция повторения, обеспечивающая многократную выдачу кода нажатия клавиши при ее удержании в утопленном состоянии. Периодическое повторение выдачи кода нажатия прекращается в случае нажатия другой клавиши или отпускания нажатой.

Таким образом, клавиатура в ПЭВМ является весьма совершенным устройством ввода.

Любая клавиатура ПЭВМ имеет четыре группы клавиш:

1. клавиши пишущей машинки для ввода прописных и строчных букв, цифр и специальных знаков;

2. служебные клавиши, меняющие смысл нажатия остальных клавиш и осуществляющие другие действия по управлению вводом с клавиатуры;

3. функциональные (программируемые) клавиши, смысл нажатия которых зависит от используемого программного продукта;

4. клавиши двурежимной малой цифровой клавиатуры, обеспечивающие быстрый и удобный ввод цифровой информации, а также управление курсором и переключение режимов работы клавиатуры.

Стандартами де-факто клавиатур для ПЭВМ являются предложенные фирмой IBM 83- (84-), 101- и 122-клавишные пульты. Первыми двумя из них обычно комплектуются машины IBM РС ХТ и АТ соответственно, но первоначально IBM РС АТ поставлялась с 84-клавишной клавиатурой. Аналогичные клавиатуры выпускаются рядом других фирм. Портативные ПЭВМ, как правило, имеют клавиатуры с меньшим числом клавиш. Отечественные ПЭВМ поставляются с клавиатурами, очень напоминающими 83-клавишный пульт. Подробное описание ряда клавиатур будет приведено в п.5.4.1.