42. Клавіатура. Паралельний і послідовні порти. Маніпулятори. Діджитайзери. Опишіть коротко кожен тип пристроїв. Яке їх призначення, особливості, принцип функціонування, характеристики?

Клавиатура (keyboard) предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя и выполняется, как правило, в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру с помощью специального кабеля.

Внутри корпуса клавиатуры, помимо датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации. Сам же контроллер клавиатуры, как уже говорилось, находится на системной плате и выполнен в виде отдельной микросхемы.

Клавиатуры первых компьютеров IBM PC XT имели 84 клавиши. В IBM PC AT были добавлены клавиши F11 и F12, а также дополнительные цифровые и служебные клавиши. Эта клавиатура, называемая улучшенной (enhanced) содержит 101 или более клавиш и применяется во всех современных компьютерах (хотя продолжаются попытки создать более удобные для работы конструкции).

Наиболее распространенным стандартом расположения клавиш является QWERTY (ЙЦУКЕН) – по первым пяти буквам в первом ряду буквенных клавиш.

Под компьютерной клавиатурой находится решетка из проводников. Каждая клавиша расположена над пересечением двух проводников и при нажатии замыкает электрическую цепь. Поскольку ток при этом проходит как по вертикальному, так и по горизонтальному проводнику решетки, микропроцессору, встроенному в клавиатуру, достаточно следить лишь за «строками» решетки, которых меньше, чем «столбцов». Схема дешифрации, содержащая микропроцессор, проверяет, не нажата ли какая-нибудь клавиша, посылая ток по каждой строке тысячи раз в секунду. Такое опрашивание происходит непрерывно независимо от того, работает пользователь с клавиатурой или нет.

Если нажата какая-либо клавиша, замкнувшая цепь, схема дешифрации, запомнив номер строки, начинает теперь опрашивать столбцы, причем состояние нажатия данной клавиши фиксируется до тех пор, пока клавиша не будет отпущена, а опрос клавиатуры продолжается. Таким образом, фиксируется одновременное нажатие двух или более клавиш.

В результате нажатия одной или нескольких клавиш, в контроллер передается уникальный одно или двухбайтовый код, называемый скан-кодом (для первых 128 символов он совпадает с кодом ASCII). Однако свои скан-коды имеют и комбинации клавиш (например, клавиши Alt с какой-либо алфавитно-цифровой клавишей). Кроме того, одинаковые клавиши, в частности правый и левый Shift, имеют разные скан-коды, что позволяет их использовать в некоторых системных программах (например, в драйвере русских букв для переключения с русского на латинский алфавит).

Порядок обработки скан-кода показан на рис. 3.35.

Когда скан-код поступает в контроллер клавиатуры, то инициализи­руется аппаратное прерывание IRQ1, процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скан-код. Данное прерывание об­служивается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. При поступлении скан-кода от клавиш Alt, Ctrl или Shift, CapsLock изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скан-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или рас­ширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код ("а" или "А"). Затем введенный код помешается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводи­мых символов, пока прикладная программа не может их обработать.

Каждая клавиша генерирует два типа скан-кодов: код нажатия, когда клавиша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается.

Действие клавиш, за исключением следующих комбинаций клавиш:

• Ctrl+Alt+Del – перезагрузка системы (или прекращение работы программы в многозадачной операционной системе);

• Ctrl+NumLock или Pause – перевод компьютера в состояние ожидания;

• Shift+PrintScreen – распечатка на принтере содержимого видеопамяти;

• Ctrl+Break – завершение работы выполняемый в данный момент программы (если это не отменено в CONFIG.SYS),

полностью определяется выполняемой системной или прикладной программой.

Современные клавиатуры подключаются к контроллеру на материнской плате с помощью 6-контактного разъема Mini DIN, также называемого разъемом PS/2.

Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и переда­вать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др. Контроллер отвечает не только за генерирование скан-кодов, но и не­обходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых кла­виш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается однократным миганием трех индикаторов клавиатуры (Num Lock, Caps Lock и Scroll Lock) во время выпол­нения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатуры выявля­ется уже на стадии загрузки компьютера.