Почему у клавиатуры много клавиш

Клавиатура

Многие начинающие пользователи, не задумывающиеся над тем, что происходит при вводе, считают, что клавиатура и отображающий вводимый текст дисплей связаны напрямую, т.е. как только мы нажимаем клавишу, ее код тут же поступает в монитор и отображается.

Это далеко не так. На самом деле сначала код нажатой клавишй поступает в компьютер, который программно его анализирует, и затем по результатам этого анализа выводит на экран монитора тот или иной символ или группу символов.

Только так можно объяснить, почему от одной и той же клавишй на экране возникает русская или латинская, а также заглавная или строчная буква. Еще более убедительно выглядит нажатие служебных, например функциональных, клавиш, когда на экране появляются целые слова или вообще производится вызов страницы с текстом помощи.

Внутреннее устройство клавиатур может быть довольно разнообразным. Например, они могут использовать замыкание металлизированного слоя, нанесенного на гибкую основу, работать на базе герконов (герметичных контактов, которые замыкаются при поднесении магнита) или фиксировать возникающее при нажатий клавиш изменение емкости. Внешнее оформление клавиатур также может существенно варьироваться.

История

Современные клавиатуры по расположению клавиш и по внутреннему устройству похожи на клавиатуры, распространяемые в комплекте с IBM PC-совместимыми компьютерами следующих серий:

IBM PC;
IBM PC/XT (XT‑клавиатуры; 83 или 84 клавиши);
IBM PC/AT (AT‑клавиатуры; 101 или 102 клавиши).

Наборы команд клавиатур XT и AT не совместимы. Некоторое время выпускались клавиатуры, поддерживающие оба набора; выбор набора осуществлялся переключателем «XT — AT» или «X — A».

Расположение клавиш на AT-клавиатуре соответствует расположению клавиш на печатной машинке и подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной для удобного набора символов английского алфавита.

Устройство

Группы клавиш

Клавиатура, соответствующая стандарту PC/AT. 104 клавиши расположены согласно раскладке QWERTY

По своему назначению клавиши на клавиатуре условно делятся на шесть групп:

— алфавитно-цифровые клавиши;
— клавиши-модификаторы;
— функциональные клавиши;
— клавиши управления курсором;
— клавиши цифровой панели (англ. keypad);
— специализированные клавиши.

Алфавитно-цифровой блок

Некоторое количество (в PC/AT-клавиатуре — двенадцать) функциональных клавиш расположены в верхнем ряду алфавитно-цифрового блока клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а у самого правого края клавиатуры — цифровая панель, которая может выполняться съёмной.

К алфавитно-цифровому блоку относятся клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и символов основных[en] арифметических действий, а также специальных символов. В стандартной клавиатуре PC/AT этот блок включает 47 клавиш. Для некоторых языков, где число букв в алфавите больше 26, производители клавиатур выпускают клавиатуры с дополнительными клавишами в алфавитно-цифровом блоке — например, на клавиатурах для украинского языка (33 буквы) 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 или верхний) и уровня (первый или второй), в котором осуществляется нажатие этих клавиш.

Клавиши-модификаторы

Сюда перенаправляется запрос «Клавиша-модификатор». На эту тему нужна отдельная статья.

К числу клавиш-модификаторов относятся клавиши ⇧ Shift, Ctrl, ⇪ Caps Lock, Alt и AltGr (правая 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.

Функциональные клавиши

Также на PC/AT клавиатуре (в PC/AT — в верхней части клавиатуры; на клавиатурах PC/XT было 10 функциональных клавиш (F1—F10), расположенных в два столбца в левой части клавиатуры) располагается блок так называемых функциональных клавиш — от F1 до F12. Функции этих клавиш определяются в зависимости от системного или прикладного ПО: программой конфигурации материнской платы (Setup BIOS) и, в последующем, запущенной операционной системой.

Функции отдельных функциональных клавиш, комбинации функциональных клавиш с клавишами ⇧ Shift, Ctrl и Alt и «обычными» клавишами составляют часть интерфейса и, как правило, являются постоянными для отдельно взятого ПО. Существует ряд универсальных назначений, применяемых наиболее широко: зачастую при нажатии F1 на экран выводится встроенный справочник по программе (часто уже открытый на странице, соответствующей режиму программы, в котором она находится), а нажатие ESC приводит к прерыванию текущей операции.

Цифровая панель

Основное назначение клавиш цифровой панели — дублирование функций клавиш алфавитно-цифрового блока в части ввода цифр и символов основных арифметических действий. Клавиши этой панели более удобны для ввода цифр и арифметических знаков, нежели клавиши алфавитно-цифрового блока.

Специализированные клавиши

Мультимедийные клавиатуры

Мультимедийная компьютерная клавиатура, способная управлять громкостью звука и сетевым поведением компьютера

Многие современные компьютерные клавиатуры, помимо стандартного набора из 104 клавиш, снабжаются дополнительными клавишами (как правило, другого размера и формы), которые предназначены для упрощённого управления некоторыми основными функциями компьютера:

— управление громкостью звука: громче, тише, включить или выключить звук;
— управление лотком в приводе для компакт-дисков: извлечь диск, принять диск;
— управление аудиопроигрывателем: играть, поставить на паузу, остановить воспроизведение, промотать аудиозапись вперёд или назад, перейти к следующей или предыдущей аудиозаписи;
— управление сетевыми возможностями компьютера: открыть почтовую программу, открыть браузер, показать домашнюю страницу, двигаться вперёд или назад по истории посещённых страниц, открыть поисковую систему;
— управление наиболее популярными программами: открыть калькулятор, открыть файловый менеджер;
— управление состоянием окон операционной системы: свернуть окно, закрыть окно, перейти к следующему или к предыдущему окну;
— управление состоянием компьютера: перевести в ждущий режим, перевести в спящий режим, пробудить компьютер, выключить компьютер.

Так как многие из этих функций (управление звуком и воспроизведением звукозаписей, управление компакт-дисками и т. п.) относятся к сфере мультимедиа, то такие клавиатуры часто называются «мультимедийными клавиатурами».

Фирменные драйверы таких клавиатур, как правило, не предоставляют пользователям возможности управлять назначением большинства дополнительных клавиш (кроме, возможно, специальной группы «пользовательских клавиш»), а также не дают возможности определять дополнительные сочетания из нескольких клавиш (с участием мультимедийных) и назначать им новые специальные функции. Однако эта проблема может быть решена при помощи независимых универсальных драйверов от сторонних разработчиков.

Программируемые клавиатуры

Разработаны клавиатуры, в которых назначение и внешний вид клавиш изменяется программным образом в зависимости от выбранного набора символов, и даже от запущенного в текущий момент приложения. Каждая клавиша фактически представляет собой мини-дисплей, отображающий её текущее назначение. Это могут быть не только символы различных алфавитов, но и пиктограммы «горячих» клавиш приложения.

Источник

Сколько клавиш на клавиатуре

Хотя не существует единого набора правил, диктующих количество кнопок на клавиатуре, большинство компаний используют PC клавиатуру со 104 клавишами, как стандарт де-факто. Но протяжении многих лет было достаточно разных производителей в этой сфере, так что число клавиш варьировалось от модели к модели.

Ниже содержатся примеры количества клавиш на наиболее распространенных клавиатурах.

IBM/PC клавиатуры

• Оригинальная PC клавиатура (PC/XT) – 83 клавиши
• AT клавиатура – 84 клавиши
• AT расширенная клавиатура – 101 клавиша
• Стандартная клавиатура США – 101 клавиша
• Расширенная Европейская клавиатура – 102 клавиши
• Windows клавиатура – 104 клавиши
• Клавиатура Windows для ноутбука – 86 клавиш

Клавиатуры Apple

• Клавиатура Apple с цифровой клавиатурой – 109 клавиш
• Беспроводная клавиатура Apple – 78 клавиш
• Ноутбук Apple MacBook Air – 78 клавиш

Другие клавиатуры

Есть и другие конфигурации клавиатур, включающие больше 104 клавиш, а именно корейские (106), японские (109) и бразильские (107). Кроме того современные клавиатуры могут иметь множество дополнительных клавиш, например, клавиши медиа центра, управление компакт-дисками и другие специальные клавиши. А игровые клавиатуры могут иметь дополнительные программируемые клавиши, что еще больше расширяет их функциональность.

Источник

Почему я отказался от стандартной клавиатуры и никогда к ней не вернусь. Часть 1 (История клавиатуры)

Предисловие

Сколько не совершенствуй свои клавиатурные навыки, не достигнешь значительного прогресса, используя стандартную клавиатуру. Она давно устарела, но большинство готово с этим мириться.

Привычка свыше нам дана: Замена счастию она.

За последние 30 лет из всех периферийных устройств персонального компьютера не изменилась только клавиатура.

Причина этого не в её совершенстве, а в её сложности: к сложному долго привыкают, а привыкнув отвергают любые новшества.

Отсутствие развития стандартной клавиатуры создает рамки, ограничивающие развитие современных интерфейсов и снижающие продуктивность опытных пользователей.

Для того, чтобы понять, суть этой проблемы, достаточно разобраться в истории клавиатуры.

История клавиатур для набора текста

Первая клавиатура для набора и передачи информации (в составе первого электромагнитного телеграфа) была изобретена в России другом А. С. Пушкина — Павлом Львовичем Шиллингом в 1832 году.

Рисунок 1. Электромагнитный телеграф Шиллинга

Клавиатура состояла из 16 клавиш фортепьянного типа.

К 1860-м годам буквопечатающие телеграфные аппараты с клавиатурой фортепьянного типа использовались во всех развитых странах. Телеграфисты стали первыми пользователями клавиатур. Однако, использование телеграфных аппаратов для простой печати текстов было сравнимо со стрельбой из пушки по воробьям. Поэтому параллельно изобретались прототипы недорогих пишущих машин для делового использования.

Первые прототипы этих машин были ненадежны и сомнительны для инвесторов. В 1868 году американский изобретатель Кристофер Лэтем Шоулз запатентовал очередной прототип пишущей машины. Машина имела клавиатуру фортепианного типа (патент US79868A) и была с интересом воспринята телеграфистами.

Рисунок 2. Сравнение размеров 12 клавиш фортепьяно и аккордеона (баяна)

Неугомонный Шоулз продолжил свои эксперименты и, чтобы уменьшить машину, заменил клавиатуру фортепианного типа на более компактную клавиатуру аккордеонного типа, состоящую из 4 рядов клавиш-пистонов (патент US182511A).

Машина Шоулза пополнила бы список практически-непригодных пишущих машин, если бы в 1873 году он не добился контракта на производство своей машины на оружейном заводе Ремингтонов в США. Опытные фабриканты-оружейники увидели большой коммерческий потенциал в машине Шоулза и довели её до ума.

Рисунок 3. Клавиатура пишущей машины Ремингтон № 2 (1879)

Клавиатура именно этой машины впоследствии стала стандартом для всех пишущих машин, телетайпов (пишущих машин, связанных между собой по телеграфу для обмена сообщениями), терминалов (устройств для ввода команд и управления первыми компьютерами) и компьютерных клавиатур. Основные принципы этого стандарта:

три буквенных и один цифровой ряд клавиш (расстояние между клавишами 3/4 дюйма);

клавиша-дощечка для пробелов;

ряды клавиш с горизонтальным смещением;

две клавиши смены регистра Shift по бокам клавиатуры;

расположение букв в порядке QWERTY .

Клавиатура машины Шоулза кажется простой и привычной. Но, оказывается, она устарела уже через 5 лет после своего появления.

В первые годы производства пишущих машин инженеров заботила прежде всего надежность механизмов, а не скорость и удобство набора. Технический предел скорости набора на машине Шоулза из-за своего тугого механизма не превышал 60 слов в минуту. Это не было проблемой на момент её создания, так как не существовало людей, печатающих с такой скоростью. Поэтому, распространенный миф о том, что расположение клавиш QWERTY на машине Шоулза было выбрано для замедления проворных машинисток, ломающих машину бешеным темпом печати, не является правдой.

По мере повышения скорости работы машинистов и машинисток, инженеры озаботились простотой и удобством набора текста — эргономикой клавиатур.

Теория эргономики клавиатуры

Максимальная простота и скорость набора текста на клавиатуре обеспечивается ее физической и когнитивной (психологической) совместимостью с пользователем (эргономикой).

Физическая совместимость — взаимодействие устройства и человека с учетом его анатомии. В случае взаимодействия человека и клавиатуры подразделяется на три составляющие:

антропометрическая совместимость. Клавиши на клавиатуре должны максимально соответствовать форме и размерам пальцев рук.

энергетическая совместимость. Нажатия должны происходить без лишних движений, а нагрузка сбалансирована между пальцами.

сенсомоторная совместимость. Клавиши должны нажиматься осязаемо, легко и быстро.

При постоянном использовании клавиатуры, в мышцах, сухожилиях и суставах пальцев развивается ощущение направления движения и растяжения пальцев, необходимого для набора той или иной клавиши — моторная память.

Хорошая моторная память вырабатывается месяцами. Поэтому переход от одного типа клавиатур к другому так сложен.

Большинство пользователей клавиатуры не пользуются ею настолько часто, чтобы выработать идеальную моторную память.

Но опытные пользователи с идеальной моторной памятью при быстром наборе текстов рано или поздно упираются в потолок физической совместимости с клавиатурой, определяемый длиной перемещений пальцев от клавиши к клавише и их усталостью.

Поэтому пользователи, набирающие тексты двумя пальцами упираются в потолок физической совместимости раньше, чем пользователи, набирающие десятью пальцами: двум пальцам приходится преодолевать намного большее расстояние.

Минимизация движений обеспечивает лучшую физическую совместимость клавиатуры и рук.

На первых пишущих машинах нажатия или, вернее сказать, удары по клавишам выполнялись, в основном, указательными и средними пальцами, так как физически было сложно хорошо отпечатать букву, ударяя клавишу безымянным пальцем или мизинцем.
Не занятые мизинцы и безымянные пальцы использовались для удержания клавиш смены регистра, а большие пальцы для клавиши пробела.

Подобное расположение клавиш, ставшее привычным для нас, было пересмотрено инженерами в 1880-е.

Так у машин Крендель (1883), Гаммонд Идеал (1885) и Беннетт (1907) клавиши пробела и смены регистра находилась в центре клавиатуры и нажималась указательными пальцами.

Рисунок 4. Клавиатура пишущей машины Крендель

У машины Каллиграф (1880) было две клавиши пробела, расположенные по бокам от клавиатуры.

Рисунок 5. Клавиатура пишущей машины Каллиграф

Благодаря появлению машин с легким ходом клавиш, в 1888 году возник «слепой» 10-пальцевый метод набора, при котором все пальцы рук участвовали в наборе и были закреплены за своими клавишами. Это позволило значительно повысить скорость набора благодаря повышению физической и когнитивной совместимости: машинисты тратили меньше времени на перемещение пальцев и на визуальный поиск нужной клавиши.
Появилось понятие правильной расстановки пальцев, а также понятие основной (начальной, домашней) позиции пальцев на клавиатуре.

Рисунок 6. Фрагмент из инструкции к пишущей машине Ундервуд-5 (1914) с определением расстановки пальцев

Начали выпускаться машины для «слепого» метода набора с оптимальным расположением букв на клавиатуре: наиболее частые алфавитные клавиши были размещены в основной позиции. Бликенсдерфер (1893).

Клавиши смены регистра стали располагаться не под мизинцами, а под большими пальцами, не занятыми в наборе букв Франклин (1891) и Форд (1895).

Рисунок 7. Клавиатура пишущей машины Форд

Идеи, используемые в этих машинах, значительно повысили физическую совместимость клавиатур.

Ещё большее повышение физической совместимости достигалось за счёт сокращения количества клавиш, что требовало использования специальных приемов набора.

Приемы сокращения количества клавиш на клавиатурах

Аккорды

На клавиатуре, ранее упомянутого телеграфного аппарата П. Л. Шиллинга (1832), было 12 клавиш для ввода букв. Первые 12 букв набирались одной клавишей, остальные буквы, а также цифры, набирались одновременным нажатием нескольких клавиш — аккордами.

Рисунок 8. Аккорды клавиатуры Шиллинга

Французский инженер Бодо пошел дальше и изобрел в 1872 телеграфный аппарат с клавиатурой из 5 клавиш: 2 для левой и 3 для правой руки. Буквы набирались аккордами, модулирующими 5 битный двоичный код. На основе кода Бодо в 1924 году был принят международный телеграфный код ITA2 (МТК-2).

Рисунок 9. Телеграфный аппарат Бодо и код МТК-2

Обратите внимание, что самым частым буквам в телеграфном коде МТК-2 соответствуют самые легкие для набора комбинации, что снижает износ оборудования и позволяет сократить нагрузку на пальцы — повысить энергетическую совместимость.

Также обратите внимание, что буквы русского и латинского алфавита сопоставляются по фонетическому принципу. Данный принцип сопоставления, использующийся ещё с 1856 года в русском варианте азбуки Морзе, был впоследствии перенят для компьютерных кодировок КОИ-7 и КОИ-8.

В 1879 американский стенографист (судебный писарь) Майлс Бартоломью запатентовал пишущую машину, основанную на принципе телеграфа Бодо. При нажатии одной из 5 клавиш отпечатывался штрих в одной из 5 возможных позиций. Клавиши дублировались для правой и левой руки.

Рисунок 10. Клавиатура машины Бартоломью и расшифровка штрихового кода

Машина позиционировалась Бартоломью как машина для стенографии — быстрой записи устной речи с использованием системы сокращений слов. Коллеги Бартоломью предпочитали эту простую машинку полноценным пишущим машинам по следующим причинам:

пальцы не перемещались и постоянно находились в основной позиции.

буквы набирались поочередно правой и левой рукой: когда первая рука заканчивала набор буквы, вторая рука начинала набирать следующую. Благодаря такому чередованию возрастала скорость набора.

кроме аккордов для букв, использовались аккорды для частых биграмм английского языка (например биграмма th используется в английском языке чаще, чем буквы k, x, j, q, z).

Главный недостаток, из-за которого машина не обрела широкую популярность, был в необходимости расшифровки набранных штрихов и сокращений. Сегодня специальные программы легко расшифровывают набранный таким образом текст и компьютерная стенография становится все более популярной.

В 1892 году директор школы для слепых, Фрэнк Холл создал машину для тиснения на бумаге шрифта Брайля. Буквы тактильного шрифта Брайля кодируются комбинациями из 6 выпуклых точек. Соответственно, клавиатура машины состоит только из 6 клавиш для букв и 1 клавиши пробела. Одним аккордом набирается одна буква.

В 1973 году был создан прототип современного персонального компьютера — Xerox Alto. Клавиатура Xerox Alto предполагала совместное использование с мышью, поэтому не имела курсорно-цифрового блока. Третьим устройством ввода была аккордная клавиатура с пятью большими продолговатыми клавишами, не ставшая популярной и канувшая в лету.

Рисунок 11. Устройства ввода Xerox Alto

Регистры

Регистр — совокупность символов, выдаваемых клавишами клавиатуры (то же самое, что раскладка или слой)

Пишущая машина Шоулза образца 1873 года Ремингтон № 1 не имела прописного регистра и могла печатать только строчные буквы.

Во второй модели 1879 года Ремингтон № 2 был добавлен механизм, позволяющий печатать с помощью одной клавиши два разных символа — механизм сдвига каретки (вала, перемещающего бумагу).

Рисунок 12. Принцип сдвига каретки (смены регистра)

При поднятой каретке удар рычагов с литерами о бумагу приходился не на основной, а на дополнительный знак.

Для подъема каретки использовалась дополнительная клавиша Shift (англ. shift — сдвиг).

Это решение усложняло машину, но позволяло набирать с помощью 42 клавиш 84 символа (два регистра).

У пишущей машины Крендель (1883) и Гаммонд (1884) было уже три регистра, что позволяло с помощью 30 клавиш набирать 90 символов:

символы и цифры.

У пишущей машины Адлер 11 (1909) было 6 регистров:

Источник