Принцип дії клавіатури укладається в наступному.
Клавіатура
Клавіатура — клавішний устрій керування персональним комп'ютером. Служить для уведення алфавітно-цифрових (знакових) даних, а також команд керування. Комбінація монітора й клавіатури забезпечує найпростіший інтерфейс користувача. За допомогою клавіатури управляють комп'ютерною системою, а за допомогою монітора одержують від її відгук.
Принцип дії. Клавіатура ставиться до стандартних коштів персонального комп'ютера. Її основні функції не мають потреби в підтримці спеціальними системними програмами (драйверами). Необхідне програмне забезпечення для початку роботи з комп'ютером уже є в мікросхемі ПЗУ в складі базової системи вводу-висновку (BIOS), і тому комп'ютер реагує на натискання клавіш відразу після включення.
1. При натисканні на клавішу (або комбінацію клавіш) спеціальна мікросхема, убудована в клавіатуру, видає так званий скан-код.
1. Скан-код надходить у мікросхему, що виконує функції порту клавіатури. (Порти - спеціальні апаратно-логічні устрої, відповідальні за зв'язок процесора з іншими устроями.) Дана мікросхема перебуває на основній платі комп'ютера усередині системного блоку.
Порт клавіатури видає процесору переривання з фіксованим номером. Для клавіатури номер переривання — 9 (Interrupt 9, Int 9).
Одержавши переривання, процесор відкладає поточну роботу й по номері переривання звертається в спеціальну область оперативної пам'яті, у якій перебуває так званий вектор переривань. Вектор переривань - це список адресних даних з фіксованою довжиною запису. Кожний запис містить адресу програми, що повинна обслужити переривання з номером, що збігається з номером запису.
Визначивши адресу початку програми, що обробляє виникле переривання, процесор переходить до її виконання. Найпростіша програма обробки клавіатурного переривання «зашита» у мікросхему ПЗУ, але програмісти можуть «підставити» замість її свою програму, якщо змінять дані у векторі переривань.
Програма-оброблювач переривання направляє процесор до порту клавіатури, де він знаходить скан-код, завантажує його у свої регістри, потім під управлінням оброблювача визначає, який код символу відповідає даному скан-коду.
Далі оброблювач переривань відправляє отриманий код символу в невелику область пам'яті, відому як буфер клавіатури, і припиняє свою роботу, сповістивши про це процесор.
Процесор припиняє обробку переривання й повертається до відкладеного завдання.
Уведений символ зберігається в буфері клавіатури доти, поки його не забере відтіля та програма, для якої він і призначався, наприклад текстовий редактор або текстовий процесор. Якщо символи надходять у буфер частіше, ніж забираються відтіля, наступає ефект переповнення буфера. У цьому випадку уведення нових символів на якийсь час припиняється. На практиці в цей момент при натисканні на клавішу ми чуємо попереджуючий звуковий сигнал і не спостерігаємо уведення даних.
Склад клавіатури. Стандартна клавіатура має більше 100 клавіш, функціонально розподілених по декількох групах (див. мал. 3.2)
Група функціональних клавіш Група клавіш додаткової панелі
.
Група алфавітно-цифрових клавіш. Група клавіш керування курсором
Рис. . Групи клавіш стандартної клавіатури
Група алфавітно-цифрових клавіш призначена для уведення знакової інформації й команд, що набирають по буквах. Кожна клавіша може працювати в декількох режимах (регістрах) і, відповідно, може використатися для уведення декількох символів. Перемикання між нижнім регістром (для уведення рядкових символів) і верхнім регістром (для уведення прописних символів) виконують утриманням клавіші SHIFT (нефіксоване перемикання). При необхідності жорстко перемкнути регістр використають клавішу CAPS LOCK (фіксоване перемикання). Якщо клавіатура використається для уведення даних, абзац закривають натисканням клавіші ENTER. При цьому автоматично починається уведення тексту з нового рядка. Якщо клавіатуру використають для уведення команд, клавішею ENTER завершують уведення команди й починають її виконання.
Для різних мов існують різні схеми закріплення символів національних алфавітів за конкретними алфавітно-цифровими клавішами. Такі схеми називаються розкладками клавіатури. Перемикання між різними розкладками виконуються програмним образом - це одна з функцій операційної системи. Відповідно, спосіб перемикання залежить від того, у якій операційній системі працює комп'ютер. Наприклад, у системі Windows 98 для цієї мети можуть використатися наступні комбінації: ліва клавіша ALT+SHIFT або CTRL+SHIFT. При роботі з іншою операційною системою спосіб перемикання можна встановити по довідковій системі тієї програми, що виконує перемикання.
Загальноприйняті розкладки клавіатури мають своїх корінь у розкладках клавіатур друкарських машинок. Для персональних комп'ютерів IBM PC типовими вважаються розкладки QWERTY (англійська) і ЙЦУКЕНГ (російська). Розкладки прийнято йменувати по символах, закріпленим за першими клавішами верхнього рядка алфавітної групи.
Група функціональних клавіш включає дванадцять клавіш (від F1 до F12), розміщених у верхній частині клавіатури. Функції, закріплені за даними клавішами, залежать від властивостей конкретної працюючої в цей момент програми, а в деяких випадках і від властивостей операційної системи. Загальноприйнятим для більшості програм є угода про те, що клавіша F1 викликає довідкову систему, у якій можна знайти довідку про дію інших клавіш.
Службові клавіші розташовуються поруч із клавішами алфавітно-цифрової групи. У зв'язку з тим, що ними доводиться користуватися особливо часто, вони мають збільшений розмір. До них ставляться розглянуті вище клавіші SHIFT і ENTER, реєстрові клавіші ALT і CTRL (їх використають у комбінації з іншими клавішами для формування команд), клавіша TAB (для уведення позицій табуляції при наборі тексту), клавіша ESC (від англійського слова Escape) для відмови від виконання останньої уведеної команди й клавіша BACKSPACE для видалення тільки що уведених знаків (вона перебуває над клавішею ENTER) і часто маркірується стрілкою, спрямованої вліво).
Службові клавіші PRINT SCREEN, SCROLL LOCK і PAUSE/BREAK розміщаються праворуч від групи функціональних клавіш і виконують специфічні функції, що залежать від діючої операційної системи. Загальноприйнятими є наступні дії:
PRINT SCREEN — печатка поточного стану екрана на принтері (для MS-DOS) або збереження його в спеціальній області оперативної пам'яті, називаної буфером обміну (для Windows).
SCROLL LOCK - перемикання режиму роботи в деяких (як правило, що застаріли) програмах.
PAUSE/BREAK - припинення/переривання поточного процесу.
Дві групи клавіш керування курсором розташовані праворуч від алфавітно-цифрової панелі. Курсором називається екранний елемент, що вказує місце уведення знакової інформації. Курсор використається при роботі із програмами, що виконують уведення даних і команд із клавіатури. Клавіші керування курсором дозволяють управляти позицією уведення.
Чотири клавіші зі стрілками виконують зсув курсору в напрямку, зазначеному стрілкою. Дія інших клавіш описано нижче.
PAGE UP/PAGE DOWN - переклад курсору на одну сторінку нагору або вниз. Поняття «сторінка» звичайно ставиться до фрагмента документа, видимому на екрані. У графічних операційних системах (наприклад, Windows) цими клавішами виконують «прокручування» умісту в поточному вікні. Дія цих клавіш у багатьох програмах може бути модифіковане за допомогою службових реєстрових клавіш, у першу чергу SHIFT і CTRL. Конкретний результат модифікації залежить від конкретної програми й/або операційної системи.
Клавіші НОМЕ й END переводять курсор у початок або кінець поточного рядка, відповідно. Їхня дія також модифікується реєстровими клавішами.
Традиційне призначення клавіші INSERT складається в перемиканні режиму уведення даних (перемикання між режимами вставки й заміни). Якщо текстовий курсор перебуває усередині існуючого тексту, то в режимі вставки відбувається уведення нових знаків без заміни існуючих символів (текст як би розсовується). У режимі заміни нові знаки заміняють текст, що був раніше в позиції уведення.
У сучасних програмах дія клавіші INSERT може бути іншим. Конкретну інформацію варто одержати в довідковій системі програми. Можливо, що дія цієї клавіші є що набудовують, - це також залежить від властивостей конкретної програми.
Клавіша DELETE призначена для видалення знаків, що перебувають праворуч від поточного положення курсору. При цьому положення позиції уведення залишається незмінним.
Група клавіш додаткової панелі дублює дію цифрових і деяких знакових клавіш основної панелі. У багатьох випадках для використання цієї групи клавіш варто попередньо включати клавіша-перемикач NUM LOCK (про стан перемикачів NUM LOCK, CAPS LOCK і SCROLL LOCK можна судити по светодиодным індикаторах, звичайно розташованим у правому верхньому куті клавіатури).
Поява додаткової панелі клавіатури ставиться до початку 80-х років. У той час клавіатури були відносно дорогими устроями. Первісне призначення додаткової панелі складалося в зниженні зношування основної панелі при проведенні розрахунково-касових обчислень, а також при керуванні комп'ютерними іграми (при виключеному перемикачі NUM LOCK клавіші додаткової панелі можуть використатися як клавіші керування курсором).
У наші дні клавіатури відносять до малоцінних швидкозношуваних устроїв і пристосувань, і істотної необхідності оберігати їх від зношування немає. Проте, за додатковою клавіатурою зберігається важлива функція уведення символів, для яких відомий розширений код ASCII (див. вище), але невідоме закріплення за клавішею клавіатури. Так, наприклад, відомо, що символ «§» (параграф) має код 0167, а символ *"» (кутовий градус) має код 0176, але відповідних їм клавіш на клавіатурі немає. У таких випадках для їхнього уведення використають додаткову панель.
Порядок уведення символів по відомому ALT-коді.
· Нажати й утримати клавішу ALT.
· Переконатися в тім, що включено перемикач NUM LOCK.
· Не відпускаючи клавіші ALT, набрати послідовно на додатковій панелі ALT-код символу, що вводить, наприклад: 0167.
· Відпустити клавішу ALT. Символ, що має код 0167, з'явиться на екрані в позиції уведення.
Настроювання клавіатури. Клавіатури персональних комп'ютерів мають властивість повтору знаків, що використається для автоматизації процесу уведення. Воно полягає в тому, що при тривалому втриманні клавіші починається автоматичне уведення пов'язаного з нею коду. При цьому набудовують параметрами, що, є:
· інтервал часу після натискання, після закінчення якого почнеться автоматичний повтор коду;
· темп повтору (кількість знаків у секунду).
Кошти настроювання клавіатури ставляться до системного й звичайно входять до складу операційної системи. Крім параметрів режиму повтору настроюванню підлягають також використовувані розкладки й органи керування, використовувані для перемикання розкладок.