К алфавитно-цифровому блоку относятся клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и арифметических действий, специальных символов. В стандартной клавиатуре PC/AT этот блок включает 47 клавиш. В тех странах, где число букв в алфавите больше 26, производители клавиатур выпускают клавиатуры с дополнительными клавишами в алфавитно-цифровом блоке. Например, на клавиатурах для украинского языка их уже 48. Для русского алфавита с его 33 буквами специальные клавиатуры не производятся. Все буквы русского алфавита размещены на клавишах стандартной клавиатуры PC/AT.

Клавиши алфавитно-цифрового блока делятся по рядам и по зонам. Нижний ряд блока находится над клавишей «пробел» и клавишами-модификаторами Ctrl , Alt , AltGr . Он считается первым. Выше — второй, в методе слепой десятипальцевой печати также называемый «домашним» рядом. Ещё выше — третий. Самый верхний ряд клавиш блока — четвёртый — в латинской раскладке QWERTY не содержит клавиш для ввода букв, но включает все клавиши ввода цифр. По этой причине его часто называют цифровым рядом.

Зоной называется совокупность клавиш, закреплённых в методе слепой десятипальцевой печати за пальцами каждой из рук. Нумерация зон идёт слева направо.

Результат действия алфавитно-цифровых клавиш зависит от регистра (нижний — верхний) и уровня (первый — второй) в котором осуществляется нажатие этих клавиш.

К числу клавиш-модификаторов относятся клавиши ⇧ Shift , Ctrl , Caps Lock , Alt и AltGr (правый Alt). Они предназначены для изменения (модификации) действий других клавиш. Включение верхнего регистра клавиш (при отключённом Caps Lock ) осуществляется нажатием и удержанием клавиши ⇧ Shift . Нажатие и удержание клавиши AltGr используется для перехода на второй уровень клавиатуры.

Клавиши-модификаторы используются наиболее часто, поэтому они имеют увеличенный размер. К тому же клавиши ⇧ Shift и Ctrl продублированы по обеим сторонам блока алфавитно-цифровых клавиш.

На верхней части клавиатуры, а иногда в другом месте, располагается блок так называемых функциональных клавиш - F1 - F12 . Порядок использования этих клавиш определяется программой и операционной системой, с которой Вы в данный момент работаете. Часто программы устанавливают те или иные значения и для комбинаций функциональных клавиш с клавишами ⇧ Shift , Ctrl и Alt . Во многих программах при нажатии F1 на экран выводится встроенный справочник по программе (часто уже открытый на странице, соответствующей режиму программы, в котором Вы находитесь).

Для подключения клавиатуры к компьютеру используются два проводных интерфейса.

Большинство дешевых и сравнительно старых моделей ориентировано на интерфейс PS/2. Соответствующий круглый 6-контакт­ный разъем присутствует на большинстве материнских плат и обычно выведен на заднюю панель системного блока (как в деск­топах, так и в ноутбуках) в виде порта из фиолетового пластика.

Соединение через порт USB (соответствующим разъемом оснащены современные клавиатуры) имеет ряд преимуществ. Например, USB-клавиатуру можно подключать и отключать в «горячем» режиме (выполнение данной операции с клавиатурой стандарта PS/2 может привести к системному сбою или повреждению контроллера на материнской плате).

Существуют специальные переходники как с разъема mini-DIN на PS/2, так и обратно – с интерфейсом USB на PS/2.

Беспроводные клавиатуры вместо кабельных интерфейсов для связи с компьютером используют радиоканал. Для соединения с ПК такие устройства комплектуются адаптером, подключаемым к порту USB. В качестве стандарта радиосвязи нередко выступает Bluetooth, но достаточно распространены и решения, в которых применен уникальный фирменный радиоинтерфейс. Модели второго типа имеют более широкий радиус действия – до 60 м (ценность этого факта представляется сомнительной, ведь увидеть экран монитора на таком расстоянии можно только в бинокль, однако производители на этой характеристике по неведомой нам причине делают акцент).

Питаются они либо от встроенного аккумулятора, либо от сменных батарей, комплекта которых (обычно 2хАА или 4хААА) хватает на 2–3 месяца эксплуатации. За счет этого к их стоимости (и без того значительной – от 500 руб. и выше) добавляются и текущие расходы на батареи.

Чтобы несколько одинаковых беспроводных клавиатур могли одновременно работать в одном помещении, каждая из них снабжена уникальным идентификатором. Кроме того, передача клавишных команд производится этими устройствами в зашифрованном виде, что предотвращает возможность перехвата радиосигнала.

Процесс обработки клавиатурного ввода обеспечивают два микроконтроллера: один находится на материнской плате компьютера, второй встроен в саму клавиатуру. Таким образом, клавиатура ПК сама по себе является отдельной компьютерной системой.

Как видно на схеме, все горизонтальные линии матрицы клавиш подключены через резисторы к источнику питания. Встроенный чип клавиатуры имеет два порта – выходной и входной. Первый подключен к вертикальным (Y0–Y5) линиям матрицы, а второй – к горизонтальным (X0–X4).

Клавиатурный контроллер работает по следующему алгоритму. Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный микро­компьютер непрерывно оценивает состояние горизонтальных линий – независимо от активности на центральном процессоре.

Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице. Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля, клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу. Он отправит в компьютер (через внутренний 16-байтовый буфер) запрос на прерывание и номер клавиши в матрице (он называется скан-кодом – это случайное значение, выбранное компанией IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК). Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена.

Скан-код однозначно связан с клавиатурной распайкой и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиши. Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий символу на этой клавише ASCII-код. Важно понимать, что этот код не полностью зависит от скан-кода, ведь одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений. Это зависит в том числе и от состояния других клавиш (например, кнопка 0 используется и для ввода символа), когда она нажата вместе с кнопкой) и системных настроек. Именно это позволяет варьировать раскладку клавиатуры (то есть порядок расположения клавиш на ней).

Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем).

В свете вышесказанного (то есть учитывая тот факт, что за компьютером проходит значительная часть вашей жизни) необходимо задумываться не только о конструкции и функционировании аппаратуры, но и о ее эксплуатации. Следует помнить, что не только вы способны нанести вред клавиатуре, но и она может оказаться небезопасной для вас!

Наибольшую опасность, связанную с клавиатурой, представляет ее загрязнение. Исследования показали, что на клавиатуре в ряде случаев микроорганизмов больше, чем на стенках унитаза! Поэтому «клаву» следует регулярно чистить влажными салфетками для компьютерной техники и вытряхивать мусор из промежутков между клавишами. Перед этим клавиатуру обязательно надо отключить от ПК или выключить ноутбук. В противном случае устройство может выйти из строя от беспорядочного одновременного нажатия клавиш при чистке: ряд клавиш перестанет работать.

Возьмите за правило никогда не есть за клавиатурой. Пить у компьютера тоже не следует: рано или поздно содержимое чашки или стакана окажется разлитым по «орудию производства». Кофе и другие жидкости, оказавшиеся между клавишами, после испарения воды оставляют внутри и на поверхности устройства липкую субстанцию, удалить которую сложно, а работе она мешает довольно сильно, т.к. клавиши начинают залипать.

Переутомление рук не менее опасно, чем загрязнение клавиш. При работе с клавиатурой кисти находятся в изогнутом положении, что негативно отражается на состоянии запястий, а также долгое время висят над клавиатурой, что приводит к перегрузке локтей и предплечий.

Избавить руки от избыточной нагрузки несложно: необходимо создать опору для кистей, чтобы им не требовалось висеть в воздухе на протяжении всего времени работы за компьютером. Парадоксально, но факт: клавиатура ноутбука в этом плане оказывается более эргономичной, чем стандартная клавиатура десктопа – большинство ноутбуков, за исключением некоторых ультрапортативных моделей, имеет перед рядами клавиш опорную площадку. Соответствующий упор для ладоней на клавиатурах настольных компьютеров может быть создан опциональной площадкой, которую включают в комплектацию некоторых моделей, соответствующим выступом на столешнице или специальным опциональным валиком. Последнее решение оптимально, но подобные валики, которые обычно выполнены из мягкого вспененного полимера, в продаже встречаются редко.

Даже при работе с эргономичной клавиатурой возьмите за правило делать перерывы через каждый час работы, разминая руки и давая им отдых. Помните, как в первом классе вы делали простейшие упражнения: «Мы писали, мы писали, наши пальчики устали»? Они сохраняют актуальность и при активной работе на клавиатуре в более зрелом возрасте.

Назовем эту клавиатуру "QWERTY", так как буквы первого ряда расположены именно в такой последовательности. Пробежавшись взглядом, можно действительно убедиться, что это так. Окунувшись в историю создания клавиатуры, оказалось, что первую машинку изобрел в 1873 году Кристофер Скоулз для усовершенствования каллиграфии. Но с ней была одна проблема: человек начинал печатать с большой скоростью, литеры сталкивались друг с другом и машинку заклинивало. Тогда Скоулз придумал клавиатуру QWERTY - клавиатуру, которая заставляла машинисток работать медленнее. Это означает, что все больше людей были вынуждены обучаться этой системе и все больше фирм - изготовлять такие клавиатуры, пока она не стала единственным существующим эталоном. Повторяю: клавиатура машинок и компьютеров придумана для того, чтобы на них печатали медленнее, а не быстрее! Однако попробуйте поменять буквы местами, и ваше изделие никто не купит.

1943 год ознаменовался появлением компьютера ENIAC, который произвел фурор в мире науки. Этот компьютер использовался военными для баллистических расчетов. Программное управление операциями осуществлялось при помощи переключения штекеров и наборных панелей.

В 1948 году начинается разработка компьютеров UNIVAC и BINAC, предназначенных не для единичного, а для относительно более массового производства. Отдельное внимание в этих машинах было уделено устройствам ввода-вывода.

1960 год является переломным моментом в истории развития компьютерных клавиатур – на рынок выходит электрическая печатная машинка. Она имела емкостную клавиатуру.

Название технологии говорит само за себя – этот тип работает за счет конденсаторов, расположенных в устройстве. Рассмотрим, как это работает. При нажатии клавиши изменяется электрическая емкость, которая при нажатом состоянии равна приблизительно 2 пикофарадам, а при не нажатом – 20 пикофарадам.

Уменьшение емкости создает поток заряженных частиц, который обрабатывается контроллером клавиатуры, который, в свою очередь, генерирует код нажатой клавиши. Итак, вернемся к нашей печатной машинке. Главным ее плюсом стала легкость ввода текста – теперь, чтобы печатать, не нужно было прикладывать столько усилий, как например, на классической печатной машинке.

В 1965 году лаборатории компании Bell и General Electric объединились, чтобы создать принципиально новый вид многопользовательской операционной системы. Главной чертой проекта стало создание нового пользовательского интерфейса – видеотерминального показа. Теперь пользователи могли видеть, какой текст они набирают, и при этом имели возможность его сходу редактировать.

Примерно в конце 1970-х и в начале 1980-х годов производители стали выпускать компьютеры, которые могли себе позволить не только офисы крупных компаний, но и простые смертные для домашнего использования. Разновидностей и различных линеек было разработано предостаточно. Может, и в вашем доме когда-то стоял, например, Amiga или Spectrum. Эти компьютеры представляли собой обычную клавиатуру, в которую был встроен сам компьютер (процессор, ПЗУ, ОЗУ и несколько модулей для дополнительных устройств). Все это было выполнено компактно и не занимало много места. Безусловно, клавиатуры этих машин по функциям и по количеству клавиш превосходили электрические печатные машинки. Так, например, был добавлен ряд клавиш типа Control, Alt. Клавиша с изогнутой стрелкой стала называться Enter и выполнять функцию не только возврата каретки, но и завершения ввода данных. Для работы с электронными документами были добавлены стрелки управления курсором, но пока они находились на цифрах. Эти элементы нашли свое активное применение в графических интерфейсах и, конечно же, компьютерных играх, которые активно начали развиваться, как только персональные компьютеры получили широкое распространение.

Следующий этап связан с развитием модульных ПК. Все главные компоненты, такие как процессор, ОЗУ, были спрятаны в отдельный корпус, и, соответственно, клавиатура была сделана отдельно от них, то есть стала полноценным устройством. Выглядела она следующим образом: всего 83 клавиши, разделенные на два блока. Первый блок – алфавитно-цифровой, на нем также располагались стрелки управления, и второй блок – служебный (для системных клавиш). Эта клавиатура не имела функции индикации положения клавиш заглавного регистра Caps Lock, а также блокировки служебно-цифровой клавиатуры Num Lock и блокировки просмотра Scroll Lock. Основным недостатком было размещение элементов управления. До функциональных клавиш приходилось тянуться, и печатать становилось просто неудобно, а кнопка Enter болталась где-то в уголке и не выделялась своими размерами среди остальных.

В начале 1980-х производители занимались не выпуском конкретных компьютеров, а изобретали и усовершенствовали все новые и новые устройства. Разумеется, это касалось и клавиатур. Прогресс не стоит на месте – новые компьютеры, соответственно, и новые клавиши. Но для того, чтобы хоть как-то выделиться, а может и, опасаясь критики (оказывается, были еще и противники раскладки «QWERTY», которые хотели расположения в алфавитном порядке), производители начали вносить некоторые коррективы: например, была реализована смена раскладки прямо на ходу, для этого даже придумали отдельную клавишу. Прошло несколько лет, и производители сделали очередной шаг в сторону стандартизации клавиатуры AT. Добавилось множество новых функций, в том числе и новая клавиша Sys Rq. Клавиша Enter стала значительно больше, и вообще устройство стало намного удобней для использования.

Настал 1987, на конвейер была поставлена новая разработка. Ее стали называть расширенной клавиатурой. новая клавиатура приобрела уже привычный для наших дней вид – 101 клавиша. Добавили «F11» и «F12» (кстати, все «функционалы» вынесли в отдельный верхний ряд), клавиши управления курсора были выделены в отдельный блок, клавиши Ctrl и Alt были продублированы и разнесены по обе стороны основного блока.