Теоретична частина

Клавіатура (keyboard) призначена для введення в комп'ютер інформації від користувача (рис. 5.1).

Традиційна клавіатура являє собою уніфіковане пристрій зі стандартним роз'ємом і послідовним інтерфейсом зв'язку з системною платою.

На електронному рівні клавіатура IBM-PC являє собою невеликий самостійний комп'ютер.

класична	гнучка
сенсорна	ергономічна
"ноутбучна"	доладні Bluetooth-клавіатури, зручні для Ipad, iPhone

Рис. 5.1. Різноманітні типи клавіатур

Клавіші розділені на кілька груп:

-основна клавіатура (найбільш поширений стандарт – QWERTY (ЙЦУКЕН), названий за першими літерами першого ряду буквених клавіш;

-функціональна клавіатура;

-цифрова клавіатура, використовується як така при включеному індикаторі NumLock, при натисканні кнопки Shift або вимкненому індикаторі NumLock використовується для управління курсором і екраном;

-виділені клавіші управління курсором і екраном (дублюють клавіші цифрової клавіатури);

-клавіші управління живленням;

-клавіші швидкого доступу до додатків.

Клавіатура влаштована таким чином.

Під клавішами знаходиться сітка (матриця) з провідників.

Кожна клавіша розміщена на перетині двох провідників. Коли відбувається натиснення клавіші, замикається електричний ланцюг. Струм проходить як по вертикальному проводі, так і по горизонтальному.

Усередині блоку клавіатури розміщується мікропроцесор 8048 фірми "Інтел", який сканує матрицю клавіш, передає інформацію про їх стан.

Мікропроцесор 8048 виконує різні функції, включаючи самодіагностику (після включення комп'ютера), перевірку натискання клавіш, управління індикаторами клавіатури, противодребезговий захист (що не дозволяє сприймати одну натиснуту клавішу як дві) і зв'язок з системною платою послідовним синхронним інтерфейсом по лініях KB-Data і KB-Clock.

Внутрішній контролер клавіатури стежить тільки за рядками матриці, яких менше, ніж стовпців. Схема декодування контролера, що містить мікропроцесор, постійно перевіряє наявність факту натискання клавіші незалежно від того, працює користувач з клавіатурою чи ні.

Якщо клавіша натиснута, схема декодування запам'ятовує номер рядка і починає опитувати стовпці. При цьому стан натискання клавіші фіксується до тих пір, поки клавіша не буде відпущена, а опитування клавіатури продовжиться. Таким чином, можна зафіксувати одночасне натискання кількох клавіш.

У пам'яті ROM контролера клавіатури (звичайна ємність – 8 Кбайт) зберігається таблиця відповідності номера рядка і номера стовпця натиснутою клавіші.

Якщо натиснуто більш однієї клавіші, то шукається відповідність натиснутих клавіш визначеному коду. Свої коди мають ліві і праві клавіші Shift, Alt, Ctrl, а також комбінації цих клавіш з якоюсь іншою клавішею.

При натисканні будь-якої клавіші контролер клавіатури виробляє скан-код, відповідної позиції клавіші, який передаються в комп'ютер (не варто плутати з ASCII-кодами). Службові коди, які може виробляти контролер клавіатури, передаються для обробки підпрограм BIOS. У буфері клавіатури для коду клавіші відводиться по 2 байти, тобто він розрахований на 16 символів.

На рис. 5.1-5.3 наведені скан-коди клавіш клавіатури.

 

Рис. 5.1. – Скан-коди клавіш основний і функціональної клавіатур

 

Рис. 1.9. Скан-коди клавіш додаткової клавіатури

 

 

Рис. 1.10. Скан-коди клавіш цифрової клавіатури

При відпусканні клавіші передається спочатку префікс 0F0h, а потім скан-код відпущеної клавіші.

Якщо клавіша залишається натиснутою деякий час, то через певні проміжки часу контролер повторно генерує скан-код клавіші.

Для накопичення скан-кодів, що генеруються, в контролері клавіатури є буферна пам'ять (зазвичай місткістю 15 байт).

Буфер улаштований як циклічна черга, що називають також буфером FІFO (перший увійшов – перший пішов). Як і будь-який буфер, він займає безперервну область адресів пам'яті. Однак немає визначеної комірки пам'яті, що зберігає "початок рядка" у буфері. Замість цього два покажчики зберігають позиції голови й хвоста рядка символів, що перебуває в буфері в поточний момент. Нові натискання клавіш запасаються в позиціях, що випливають за хвостом (у більш старших адресах пам'яті) і відповідно обновляється покажчик хвоста буфера. Після того, як витрачений весь буферний простір, нові символи продовжують уставлятися, починаючи із самого початку буферної області; тому можливі ситуації, коли голова рядка в буфері має більшу адресу, чим хвіст. Після того, як буфер заповнений, нові символи, що вводяться, ігноруються. При цьому переривання клавіатури видає гудок через динамік.

У той час, як покажчик на голову, встановлений на перший уведений символ і покажчик на хвіст, установлений на позицію за останнім уведеним символом, рівні, то буфер є порожнім.

Скан-коди з буферу передаються в контролер клавіатури на материнській платі (мікроконтролер 8042).

Для спілкування процесора з клавіатурою використовується порт 60h, Прийом скан-кодів здійснюється читанням цього порту.

При видачі скан-коду в порт викликається переривання клавіатури (ІNT 9). Процесор припиняє свою роботу й виконує процедуру, яка аналізує скан-код. Коли надходить код від клавіші зсуву або перемикача, то зміна статусу записується в пам’ять. У всіх інших випадках скан-код трансформується в код символу, за умови, що він подається при натисканні клавіші (у противному випадку, скан-код відкидається).

Якщо клавіатура підтримує режим Plug&Play, контролер клавіатури на материнській платі може запросити відомості, що зберігають у пам'яті ROM контролера клавіатури.

Схема підключення клавіатури і миші типу PS / 2 до комп'ютера показана на рис. 5.4.

 

Рис. 5.4 – Спрощена схема підключення клавіатури

і миші типу PS / 2 до комп'ютера

Контролер клавіатури на материнській платі може не тільки приймати, але й передавати дані, щоб повідомити клавіатурі різні параметри, які може настроїти користувач, наприклад частоту повторення скан-кода натиснутої клавіші.

Поширення комп'ютерів в усім світі викликало необхідність збільшення кількості символів. Кілька компаній розв'язала цю проблему, створивши нову систему кодування за назвою UNІCODE, і оголосила її міжнародним стандартом ІS 10646.

Основна ідея UNІCODE – приписати кожному символу єдине постійне 16-ти розрядне значення, що називається покажчиком коду, багатобайтні символи й символи-замінники не використаються.

Тому що UNІCODE-символи складаються з 16 біт, то всього є 65536 кодових покажчика.

Однак, у зв'язку з тим, що у всіх мовах миру втримується близько 200000 символів, розподіляти ресурси UNІCODE потрібно дуже обережно, тим більше, що вже приблизно половина символів уже розподілена.

Щоб уникнути розтрати кодів кожен діакритичний знак має власний код, а об’єднується він з конкретною буквою за допомогою програмного забезпечення.

Вся сукупність кодів розділена на блоки, кожний з них містить 16 кодів.

Кожен алфавіт в UNІCODE має ряд послідовних зон.

Щоб користувачі могли створювати нові символи для особливих цілей, існує ще 6400 кодів.

Проблеми забезпечення кодами залишаються. З'являється багато нових слів (аплети, кіберпростір, гігабайти, лазери, модеми, смайлики, відеоплівки й т.п.). Якщо для упорядкованого алфавіту не становить проблеми скласти нове слово з букв алфавіту, то для китайської або японської мови необхідно вводити нові ієрогліфи, а значить потрібні додаткові коди.