Клавиатура компьютера — устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит знакомый многим поколениям людей набор клавиш печатной машинки плюс дополнительные клавиши — управляющие и функциональные клавиши, а также клавиши управления курсором и, опционально, малую цифровую клавиатуру.
Когда то клавиатура была единственным источником ввода информации, но позже, когда был введён графический интерфейс операционных систем, для удобства придумали ручной манипулятор – «мышь». Заменить клавиатуру пока не получится, ведь ввод текстовой информации и клавишных команд осуществляется именно через неё. Да, есть такое понятие как голосовой ввод текста и команд, есть рукописный ввод текста и команд, но клавиатура пока выигрывает своей простотой и дешевизной. Какова история этого устройства?
Расположение букв на клавиатуре перекочевало к нам с печатных машинок, которые изобрели в 19 веке. В 1868 году Кристофер Латам Шоулз (Christopher Sholes) запатентовал свою первую печатную машинку, на которой в два ряда располагалась совокупность клавиш в алфавитном порядке. Печатать можно было только заглавными буквами, а цифры «0» и «1» заменяли буквы «I» и «О». Дальнейший ход истории изменил начальную раскладку клавиатуры и привёл нас к раскладке QWERTY.
QWERTY – наиболее популярная в настоящее время латинская раскладка клавиатуры, которая используется для английского языка. Именно на её основе созданы раскладки для других языков. Откуда пошло название догадаться несложно: в левом верхнем углу клавиатуры название прямо смотрит на нас.
Существует несколько теорий возникновения QWERTY-раскладки. Одна из них заключается в том, что на тех самых первых печатных машинах, изобретённых Шоулзом, при скоростной печати постоянно заклинивало молоточки: они не успевали возвращаться на место и без конца цеплялись друг за друга. При попытке починить машинку путём их разъединения, возникала поломка: конструкция первых печатающих машинок прочностью не отличалась. Такое происходило из-за того что в английском алфавите много соседствующих букв (к примеру: n-o, p-r) и при наборе получалось так, что соседние клавиши прожимались одна за другой, приводя к сцеплению и заклиниванию молоточков.
В итоге, после многочисленных экспериментов, Шоулз разработал клавиатуру, в которой были учтены вышеперечисленные проблемы и часто встречающиеся в тексте буквы были подальше размещены от указательных пальцев, ибо до изобретения «многопальцевого», «слепого» метода, печатали в основном указательными пальцами (собственно, когда в 1979 году придумали синтезаторы начинающие музыканты также начинали с однопальцевого метода). Раскладка QWERTY в 1873 году появилась на первой машинке, которую стали выпускать промышленным тиражом – Ремингтон 1. Машинка долгое время на рынке была единственной и альтернативы ей не было, посему пользователи успели привыкнуть именно к такой раскладке.
Так, согласно этой теории появилась раскладка QWERTY, которая используется до сих пор. На клавиатуры она перекочевала именно с печатных машинок, хотя на клавиатуре проблемы сцепления молоточков нет. Принято считать, что не рациональное расположение клавиш именно такое для замедления скорости печати на печатных машинках 19 века. В некоторых версиях данной истории поясняется, что скорость печати Шоулз не замедлял, а только снизил саму частоту заклиниваний, что, в свою очередь, увеличивало саму скорость. Но есть и другая теория.
Как считает Коичи Ясуока, профессор Института гуманитарных исследований Университета Киото, теория, описанная выше, неверна. По его мнению достаточно посмотреть на расположение букв: такие комбинации как «t и h», «e и r», «g и h», «a и s» и «t и y» встречаются часто, но при этом на клавиатуре эти клавиши расположены рядом.
Согласно альтернативной теории раскладка QWERTY появилась согласно следующим событиям. В патенте, выданном Шоулзу на пишущую машинку 23 июня 1868 года, изобретатель описал клавиатуру, сделанную по образцу печатающего телеграфа Хьюза-Фелпса. На двухрядной фортепианной клавиатуре клавиши расположились в алфавитном порядке: чёрные в прямом, белые в обратном. Клавиш не хватало, и Шоулз добавил ещё 2 ряда. Верхний ряд использовался для цифр, ряд пониже для гласных (AEIYUO), а остальные по алфавиту BCDFGHJKLM и ZXWVTSRQPN. После незначительных перестановок клавиш, клавиатура приобрела почти нынешний вид. Для чего нужно было переставлять клавиши? Точная причина неизвестна, но существует теория, что в целях маркетинга некоторые буквы перенесли, чтобы торговую марку пишущих машинок (TypeWriter) можно было напечатать только клавишами верхнего ряда.
Существует ещё одна раскладка, которую в 1936 году придумал профессор статистики Вашингтонского университета
Артур Дворак. Принцип раскладки заключается в максимальном удобстве набирающего. В ней буквы, которые употребляются чаще других, расположены в среднем и верхнем рядах, при этом под левой рукой в среднем ряду расположены все гласные, а под правой рукой – самые частые согласные.
При раскладке Дворака нагрузка получается более сбалансированной. За 8-часовой рабочий день пальцы печатающего на клавиатуре Дворака проделывают путь примерно в 2 километра. В то время как на традиционной QWERTY – почти 7 километров. Вполне очевидно, что и скорость печати на клавиатуре Дворака почти в 2 раза выше чем на традиционной. Однако, несмотря на то, что раскладка Дворака создана по всем правилам, учитывает соображения эргономики и включена в список раскладок многих операционных систем, работают с ней лишь 2 % пользователей ПК.
Позже Дворак писал: «Можно, не прилагая особых усилий, создать десятки клавиатурных раскладок, которые будут по крайней мере не хуже, чем универсальная клавиатура Шоулза. Если буквы и символы из трёх нижних рядов клавиатуры Шоулза перемешать и расставить случайным образом, то чаще всего получится более удобная клавиатурная раскладка, при которой нагрузка на руки и отдельные пальцы будет распределена более равномерно. При этом станет меньше слов, набираемых лишь одной рукой, и будет меньше сложноосуществимых последовательностей нажатий буквенных клавиш, чем при работе на упомянутой выше универсальной клавиатуре Шоулза».
Позже были изобретены ещё более удобные варианты раскладок, но распространение они не получили.
С английской раскладкой всё ясно, а почему на русской раскладке буквы именно в таком порядке? А дело в том, что в России многие технические новинки, включая печатные машинки, появлялись позже, чем на Западе и к моменту появления машинок в России многие конструктивные недоработки постепенно были устранены. Русская клавиатура ЙЦУКЕН (название пошло по той же причине что и QWERTY) разрабатывалась эргономичной с самого начала: расположение клавиш удобно и рационально. Под самыми сильными и быстрыми указательными пальцами разместили наиболее часто используемые буквы, а под слабыми безымянными и мизинцами – более редкие.
У русской раскладки есть и свои недостатки: запятая не имеет свою отдельную клавишу, её поместили на клавишу с точкой, в верхний регистр, потому для запятой нужно нажать две клавиши.
С раскладкой всё выяснили, теперь о развитии именно клавиатуры ПК.
Одним из поворотных моментов превращения печатной машинки в клавиатуру ПК стало изобретение в конце 19 века телепечатной машины Бодо. Данный метод заменил собой телеграф, в котором информация кодировалась двухбитовым методом (сначала «точка-тире», а потом «наличие сигнала-отсутствие сигнала»). В связи Бодо для кодирования букв алфавита использовался пятибитовый код. Именно при его помощи сложные лектромеханические машины печатали принимаемый текст на бумагу. Ещё одна сложность заключалась в том, что связь была синхронной, и телеграфист должен был нажимать на кнопку только при получении звукового сигнала. Позже сложность устранили, когда придумали асинхронную связь, такой способ связи получил название «телетайп». В 1920-х он уже вовсю использовался для передачи информации, в частности, в политике и финансах. Спустя ещё немного времени, принимающие устройства стали электронными, и для экономии бумаги текст выводился на экран, а распечатывался только при необходимости.
Первые «чисто компьютерные» клавиатуры появились в компьютерах
ENIAC,
UNIVAC и
BINAC в 1940-х. ENIAC использовался в военных целях для расчётов баллистики. UNIVAC и BINAC предназначались для более массового производства.
В 1960 году на рынок выходит печатная машинка, имеющая
ёмкостную клавиатуру. Такую клавиатуру производили на печатных текстолитовых платах. Технология такой клавиатуры заключается в работе за счёт конденсаторов, расположенных в устройстве. Две площадки из олова и никелированной меди, не соединённых друг с другом, формируют каждую клавишу. Принцип работы заключается в следующем: мы нажимаем клавишу и расстояние между площадками увеличивается, при этом изменяется электрическая ёмкость, которая при нажатом состоянии равна ~2 пикофарадам, а при не нажатом ~20 пикофарадам. Уменьшение ёмкости создаёт поток заряженных частиц, который обрабатывается контроллером клавиатуры,а уже контроллер генерирует код нажатой клавиш. Всё это кажется долгим процессом, однако такая клавиатура позволяет вводить текст со скоростью ~300 символов в секунду.
Следующий этап развития клавиатуры связан с многопользовательскими системами, разделением машинного времени и появлением терминалов. ЭВМ получили оснащение графическими дисплеями и терминалами. В 1965 году компании
Bell и General Electric создали принципиально новый вид многопользовательской операционной системы
MULTICS, а та, в свою очередь, привела к появлению ОС
UNIX. Главная изюминка проекта заключалась в создании нового пользовательского интерфейса - видеотерминального показа. Теперь пользователи могли видеть не только что они набирают, но и сходу редактировать набранный текст.
В 1970-1980 гг. компьютеры становились всё доступнее. Появлялись такие модели как
Amiga или
Spectrum. Они представляли собой компьютер со встроенной клавиатурой. Всё было довольно компактно, но, конечно, клавиатуры тих машин по функциям и количеству клавиш превосходили электрические печатные машинки. Были добавлены новые клавиши, такие как «Control» и «Alt». Клавиша с изогнутой стрелкой получила имя «Enter» и новую функцию – завершение ввода данных, помимо того что возвращала каретку. Чтобы работать с электронными документами появились стрелки перемещения курсора, но пока располагались на цифрах. Они нашли своё применение в графических интерфейсах, ну и, разумеется, в играх.
Следующий этап связан с развитием модульных персональных компьютеров, которые имели возможность обновления. Наиболее яркие их представители – компьютеры компании
Apple ( Apple PC ),
Commodore, а также
IBM PC. Все главные компоненты, такие как
процессор,
ОЗУ, «прописались» в отдельном корпусе, а клавиатура была сделана отдельно от них, то есть стала полноценным устройством. К ПК она подключалась с помощью шнура через разъём Din-5 и выглядела следующим образом: 83 клавиши, которые разделены на два блока. Первый блок – алфавитно-цифровой, на котором также расположились стрелки управления, и второй блок – служебный, для системных клавиш. Данная клавиатура не имела функции индикации положения клавиш заглавного регистра Caps Lock, а также блокировки служебно-цифровой клавиатуры Num Lock и блокировки просмотра Scroll Lock. Основным недостатком такой «клавы» было размещение элементов управления. До функциональных клавиш нужно было тянуться, и печатать становилось просто неудобно, а кнопка Enter отправилась в ссылку на самый уголок и особо не выделялась своими размерами среди остальных. Этот период абсолютно точно относим к ключевому в истории клавиатур – ведь клавиатура стала полноценным устройством! В целом, компания Apple специализировалась на офисных компьютерах и была одной из первых кто массово внедрил манипулятор «мышь».
В начале 1980-х был разработан стандарт архитектуры IBM PC и компьютеры стали терять определённую марку, ведь практически полностью устоялся магистрально модульный принцип построения ПК. Производители сменили фокус с производства конкретных компьютеров на изобретение и производство новых устройств. Разумеется, не обошли вниманием и клавиатуры. Конечно, многие компании хотели как то выделиться и вносили свои коррективы: была придумана смена раскладки прямо на ходу, для чего была придумана даже отдельная клавиша. Некоторые фирмы разрабатывали универсальные клавиатуры, например, двухстандартная клавиатура AT простым переключением тумблера превращалась в PC/XT-совместимый девайс. Но с приходом новых технологий о PC/XT забыли. Спустя несколько лет производители сделали ещё несколько шагов в сторону стандартизации. Добавилось несколько новых функций, включая и новую клавишу Sys Req. 84-ая клавиша, была добавлена
IBM в клавиатуру для
IBM PC/AT для того, чтобы можно было вызывать низкоуровневые функции операционной системы без риска конфликта с любым существовавшем программным обеспечением. В ОС Windows SysRq нажатая вместе с Alt (т.е. PrtScn) копирует изображение активного окна в буфер обмена.
Компания
Microsoft иногда использовала SysRq для различных отладчиков, как уровня ОС так и уровня приложения.Но главным отличием новой клавиатуры от предшественниц являлся блок управления. Клавиатуру можно было программировать на собственные команды, что, к сожалению, сделало ее полностью несовместимой с PC/XT, хотя разъем у них был один. Да, кстати, клавиша Enter увеличилась в размерах, и вообще устройство стало намного удобней для использования.
Прошло не так много времени, и хотя выпуск AT-клавиатур продолжался, на конвейер была поставлена новая разработка, которую позже стали называть расширенной клавиатурой. Несмотря на то, что в плане электроники это устройство было копией своего родителя AT, расположение клавиш на нём было изменено. Само число клавиш тоже увеличили, и новая клавиатура приобрела уже привычный для наших дней вид – 101 клавиша. Добавили «F11» и «F12» (важно отметить, что все «функционалы» вынесли в отдельный верхний ряд), клавиши управления курсора были выделены в отдельный блок, а клавиши Ctrl и Alt были продублированы и разнесены по обе стороны основного блока.
По понятным причинам производители всегда стараются удешевить и упростить производство. Так и пришла смена технологии. Новинка получила название «
жесткоконтактная клавиатура». Производство емкостной клавиатуры было сложным и дорогим процессом. На помощь потребителю пришла новая технология. В жесткоконтактной клавиатуре принцип работы заключается в следующем: каждая клавиша работает как маленький выключатель. При нажатии клавиши в замкнутых проводниках начинает проходить электрический ток, и специальная цепь фиксирует его наличие. После чего сигнал передается микропроцессору самой клавиатуры и генерируется код, который свою очередь, отправляется в центральный процессор компьютера. Таким образом, простота исполнения делает такой вид клавиатур очень дешевым. Например, клавиатура PCjr стала эталоном простоты. В ней даже использовались резиновые прокладки (вместо пружин) для возвращения клавиш в начальное положение. И хотя такое устройство недолговечное, зато сделано дешево и сердито. Такая технология применяется в большинстве современных клавиатур.
Интересно, что для PCjr компания
IBM сделала попытку создать беспроводную клавиатуру: она разместила в ней
инфракрасный датчик: излучатель на задней панели клавиатуры подавал сигнал, а
приемник, подключенный к порту, его принимал. Для работы устройству требовалось 4 батарейки АА. Клавиатуру можно было использовать как со шнуром, так и без. При подключении провода, питание от батареек прекращалось, что экономило заряд.
Всегда говорят что безопасность пишется кровью… Но тут всё не так страшно. Речь о том, что на клавиатуру люди частенько что–нибудь да проливали, их-за чего контактная плёнка слипалась и клавиши переставали работать. Конечно, со временем производители пришли к выводу, что необходимо усовершенствовать конструкцию клавиатуры: между плёнкой и клавишами добавлен ещё один слой пластмассы, клавиши приобрели длинные штырьки, а отверстия для них приподняли над поверхностью. Такую клавиатуру залить всё же можно, но сложнее чем раньше.
Новые ПК принесли нам, в первую очередь, улучшенный интерфейс управления питанием. Компьютер стало возможно выключать и включать программно. Чтобы не тянуться к кнопке на корпусе или не проделывать несколько операций мышкой, на клавиатуре добавили клавишу Power, по нажатию которой можно было выключить питание. Кнопка Sleep отправляет компьютер в спящий режим, а также выводит из него. В свое время эти кнопки попортили немало нервов пользователям, которые привыкли к 101-кнопочной клавиатуре, пока производители не сделали их меньше, скруглили и сильнее не утопили в корпусе.
Изменился и разъем подключения клавиатуры. Второе «рождение» получил PS/2, который разработали ещё в первой половине 1980-х годов аккурат сразу же после стандарта IBM PC. Он намного меньше по сравнению со своим собратом Din-5 от АТ-клавиатуры.
Развивалось не только
железо, но и
программное обеспечение: в клавиатуру добавляли новые клавиши. Гигант Microsoft, которая всю жизнь занимался производством ПО, стал выпускать и клавиатуры. и конечно же, также приложил руку к появлению новых клавиш. Компания впихнула их между клавишами Control и Alt. Одна клавиша открывает меню «Пуск», а другая эмулирует нажатие правой кнопки мыши. Новые клавиши «откусили» кусок у клавиши пробела. На некоторых более дорогих моделях клавиатур встраивают
сенсорную панель или
джойстик для управления мышиным курсором.
Со временем появлялись и кнопки управления
мультимедиа: с помощью мультимедийной клавиатуры можно одним нажатием отрегулировать звук или получить полное управление над мультимедийным проигрывателем. Примерно в то же время на клавиатуру были вынесены основные функции управления
браузером, приложениями
MS Office и простейшими командами
OS: копировать, вставить, создать новую папку и т.д.
Прогресс шёл неумолимо, улучшалась и эргономика клавиатур. Для тех, кто не знает, эргономика – это приспособленность устройства под биологические особенности человека. Т.е это то, что мы ощущаем, насколько нам комфортно, как эффективно мы можем использовать устройство, и насколько все это красиво выглядит. Компания
Сherry стала одной из первых заниматься эргономичными клавиатурами, и это несмотря на то, что она как никто другой всегда соблюдала классический стиль, вплоть до цвета девайса. Ее устройства выглядели следующим образом: главный буквенный блок разделен пополам, эти половинки чуть разведены под небольшим углом (причём этот угол фиксации можно было регулировать), а в центре имеется горб. С этого момента пошла новая мода на создание эргономичных клавиатур. Эстафету подхватили компании Microsoft,
Logitech, BTC ( Behavior Tech Computer ) и уже сейчас они стали лидерами в производстве подобных устройств.
С течением времени клавиатуры продолжают оснащать новыми функциями, например, считывателями смарт-карт, которые, в свою очередь, служат для безопасности, выполняя функцию ключа: вставил карту – войдёшь в операционную систему, не вставил – не войдёшь.
Свет увидел User-to-interface устройства, в частности, DataHand System. Это не совсем клавиатура – больше напоминает терминал управления космическим кораблем. Кнопок как таковых нет, зато есть десять дырок, куда надо просовывать пальцы. Пальцами можно двигать в пяти направлениях, таким образом, набирая текст. Определённо потребуется время, чтобы обучиться такому методу. Разработчик ставил себе целью сократить до минимума количество выполняемых пальцами движений, но при этом сохранить возможность одновременно работать с клавиатурой и мышью.
Сенсорная клавиатура нового поколения – это уже вовсе не клавиатура. Есть только два сенсора, которые надо одевать на обе руки и печатать по воздуху. Если привыкнуть, то очень удобно будет использовать девайс для
мобильных решений. Работает эта клавиатура
будущего следующим образом: устройство объединяет сенсорную технологию с искусственной нейронной сетью, с помощью чего приемник точно отслеживает движения пальцев печатающего человека. Датчики устройства реагируют на движения пальцев и преобразуют их в буквы. Новинка поддерживает раскладку «QWERTY».
Также стоит обратить внимание на клавиатуры семейства
Оптимус: в такой клавиатуре каждая клавиша является отдельным
дисплеем, отображая именно то, чем она управляет на данный момент. «Оптимус» одновременно подходит для любых клавиатурных раскладок — кириллической, древнегреческой, грузинской, арабской и далее до бесконечности: ноты, цифры, спецсимволы,
HTML-коды, математические функции, изображения и пр. Срок службы дисплеев и соединяющих их шлейфов увеличен за счет того, что экраны в кнопках неподвижны, а нажимаются только прозрачные колпачки.
© tomat
В начало
