Тема 1.9 Клавиатура мышь Устройства ввода.
Цель: изучение устройств Ввода\вывода в современной ЭВМ
План:
устройства ввода информации
устройства вывода информации
периферийные устройства
Устройства ввода
К устройствам ввода условно отнесем те устройства, которые пользователь может подключать по собственному желанию, и которые позволяют ввести в ПК какую-либо информацию вручную. Наиболее традиционные системы ввода информации – это клавиатура, мышь, джойстик, сканер, графический планшет (дигитайзер)
Вопрос 1 Клавиатура
Главное устройство ввода у ПК – клавиатура (keyboard) которая, не смотря на все ухищрения разработчиков, со времен первых ПК IBM PC AT практически сохранила внешнюю форму и внутреннюю схему. Не смотря на создание новых клавиатур и увеличение на них дополнительных клавиш, основной их набор остается постоянным, при этом добавляется дополнительный набор клавиш полезных функций, но это не значит, что пользователь будет ими пользоваться.
Наиболее традиционная на сегодня клавиатура со 104 клавишами и интерфейсом PS/2 . Но каждая компания производитель добавляет свои клавиши. Компания Logitech, имеет всего 3 дополнительные клавиши <WWW> , <Mail>, <Search>.
Компания Genius имеет 120 клавишную раскладку, 16 клавиш отвечают за вызов функций мультимедийных программ, а три клавиши ACPI используются для управления режимом работы ПК -<Sleep> (спящий режим),<Wake Up>-(пробуждение), <Power>-(выключение ПК)
За последние время разработаны разнообразные виды клавиатур. Но в стандартах встречаются и такие обозначения как WIN95 101/103 key, WIN98 106/107 key, говорящие о том, что на данной клавиатуре имеются клавиши, отвечающие за вызов функций операционной системы Windows.
Группа из 6 клавиш расположенных над клавишами курсора предполагают более сложное управление курсором <Page Up>, <Page Down>- перелистывают страницу в активном окне. Клавиши Home и End – переводит курсор в начало и конец строки. Insert –переключение режима ввода символа из режима вставки в режим замены.
Используя для России программу Windows, фирма Microsoft на территории страны стала практически монополистом российских стандартов.
Кодировка кириллицы
Кроме трудностей с раскладкой клавиатур с кириллицей существует проблема кодировки буквенных символов. Точнее не у самих клавиатур, а у операционных систем, которые должны транслировать передаваемые от клавиатуры байты.
Универсальность клавиатур заключается в том, что микропроцессор, находящийся в клавиатуре, передает в ПК не только код символа, который нарисован на клавише, а порядковый номер клавиша от 1 =<ESC> до максимально возможного значения 128.
Трансляция клавиатурных кодов в символы национальных алфавитов происходит в 2 этапа:
Сначала работает записанная в BIOS системной платы подпрограмма, принимающая сигналы от нажатых и отпущенных в данный момент клавиш и попутно выхватывающая из потока данных информацию, адресованную чипам материнской платы.
Далее работают подпрограммы операционной системы, которые перекодируют клавиатурные коды в национальные коды в режиме ввода, которого находится система клавиатуры ОС.
Так как стандарты на современные ПК пришли из США, где использовался латинский алфавит, то получилось, что половина всех возможных значений кодов символов от 0 до 127 (так называемая «нижняя» половина кодовой таблицы) оказалась отведена под символы английского языка, цифры и служебные знаки.
Когда разрабатывалась клавиатура IBM PC, казалось совершенно немыслимым присутствие компьютеров практически в каждом доме, поэтому оставшаяся часть кодовой таблицы, символы от 128 до 255, была отведена для псевдографики и символов национальных алфавитов, которые можно увидеть, когда в операционной системе MS DOS или Windows не включен драйвер русификации клавиатуры. С помощью псевдографики рисуются графические элементы, например, в старых версиях программы Norton Commander.
В СССР вначале использовались отечественные таблицы кодировки кириллицы, но в дальнейшем их вытеснила так называемая альтернативная кодировка, которую корпорация Microsoft обозначает как СР866. Она позволяла сохранить псевдографику, а знаки строчных букв кириллицы располагались не подряд.
Появление электронной почты в операционной системы UNIX вызвало к жизни еще одну кодировку кириллицы – KOI-8. Смысл ее появления в том, что при передачи почтовых сообщений (E-mail), (т.к. программное обеспечение было англоязычным) восьмой бит в байте часто удалялся серверами, поэтому в сообщении оставались знаки нижний половины кодовой таблицы, где расположен латинский алфавит. Чтобы сохранить возможность прочесть русскоязычный текст письма, когда оно отображено латиницей (не слишком весело, но возможно), русские буквы расположили симметрично похожим символами из нижней части кодовой таблицы.
Последняя наиболее распространенная в настоящее время кодировка СР1251. Она используется в операционных системах Windows. В такой кодовой таблице русские буквы идут естественным порядком.
Скан-коды клавиатуры
При нажатии любой клавиши контроллер клавиатуры (специализированный микропроцессор) вырабатывает два скан- кода, соответствующих позиции этой клавиши, которые передаются в компьютер.
Первый скан-код вырабатывается когда нажимается клавиша .
Второй скан-код вырабатывается при ее отпускании.
Чтобы второй скан-код, он предваряется посылкой байта со значением F0h. При получении байта от клавиатуры чипсет системной платы формирует сигнал аппаратного прерывания IRQ1. Появление такого прерывания однозначно требует от процессора начать выполнение подпрограммы BIOS, отвечающей за обработку сигналов клавиатуры. Если полученный байт является скан-кодом нажатой или отпущенной клавиши то его значение будет записано в буфер клавиатуры, который занимает 32 байта и имеет начальный адрес 0040:001А. Служебные коды, которые может вырабатывать контроллер клавиатуры, передаются для обработки другим подпрограммам BIOS.
Блок схема принципа обработки скан-кодов.
к
лавиша
Контроллер
клавиатуры
Интерфейс перефириных
устройств
Вызов прерывания
Буфер клавиатуры
программы
В буфере клавиатуры для кода клавиши отводится по 2 байта т.е. он рассчитан на 16 символов. После того как скан-код клавиши перемещен в буфер клавиатуры, его может прочитать любая программа однозадачной операционной системы, например MS DOS. В многозадачной операционной системе Windows служебные подпрограммы отслеживают, чтобы символы от клавиатуры получала активная в момент ввода символа программа.
Конструкция клавиатуры
Некогда клавиатура собирались из отдельных клавиш, которых были одна или несколько групп механических контактов. Иногда такую клавишу для повышения надежности срабатывания контактов помещалась даже микросхема. Сегодня практически все клавиатуры используют пленочное контактное поле, а сама клавиша – это механический толкатель, снабженный резиновой «пружиной».
Внутри корпуса клавиатуры находится большой лист пленки, на котором токопроводящей краской нанесены контакты всех клавиш.
Основная неисправность клавиатур – это заедание и разбалтывание клавиш, когда не получается надежного нажатия на клавишу. Практически при активной работе с дешевой клавиатурой она выходит из строя через месяц. Т.к. плохая пластмасса, неудачная конструкция узла трения клавиши и плохая резина пружины теряют свои первоначальные свойства. Ремонту такая клавиатура не подлежит.
Манипулятор «МЫШЬ»
Мышь самое простое средство ввода информации в ПК. Работать в операционной системе Windows становится затруднительным. По статистике пользователь более 80% времени работы с ПК пользуется мышью. Мышь была изобретена в начале 60-х годов. Автор Дуглас Энгельбарт продемонстрировал ее работу лишь в 1968 году. Конструкция манипулятора «Мышь» была запатентована Стэндфордским университетом лицензия, на которую была продана компании Apple за $ 40 000.
Конструкция мыши
Главная деталь мыши является резиновый шарик, который соединяется с двумя пластмассовыми валиками имеющие диски. Скорость вращения валиков с дисками X и Y пропорциональна скорости движения мыши.
Для преобразования перемещений мыши в цифровые данные с двух сторон каждого диска установлены светодиоды и фотоприемник. Отверстия или прорези в дисках модулируют световой поток импульсов. Сигналы от фотоприемников поступают на контроллер мыши (специализированная микросхема), который определяет, как перемещается мышь – каком направлении, с какой скоростью.
Разрешение мыши, т.е. то с какой точностью мышь фиксирует пройденное расстояние, измеряется в DPI (dot per inch – количество точек на дюйм) и зависит от конструкции мыши. Для большинства продаваемых сегодня мышей DPI находится в диапазоне от 200 до 900.
Мышь может подключаться к ПК через следующие интерфейсные разъемы RS232 , PS/2, USB. Операционная система Windows определяет автоматически подключение мыши. Иногда мышь подключается через переходник к любому интерфейсу.
Мышь с интерфейсом USB может подключаться к USB - порту в любое время, даже если к компьютеру подключена мышь с другим интерфейсом. В этом случае курсором на равных управляется обеим мышами.