Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Как работает клавиатура

Клавиатура выполнена, как правило, в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру тонким кабелем. Малогабаритные блокнотные компьютеры содержат встроенную клавиатуру.

Что же находится внутри клавиатуры?

Оказывается, там есть компьютер! Только этот компьютер состоит из одной микросхемы и выполняет специализированные функции. Когда вы нажимаете на клавиши, он посылает номер нажатой клавиши в центральный компьютер.

Клавиатурная матрица

Если рассмотреть сильно упрощенную принципиальную схему клавиатуры, представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы (рис. 2.1).

Рис.2.1. Упрощенная схема клавиатуры

Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный компьютер имеет два порта - выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X0-X4), а выходной - к вертикальным (Y0-Y5).

Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный компьютер опрашивает состояние горизонтальных линий. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице (так как все эти линии подключены к источнику питания +5 В через резисторы).

Если вы нажмете на какую-либо клавишу, то соответствующая вертикальная и горизонтальная линии окажутся замкнутыми. Когда на этой вертикальной линии процессор установит значение логического нуля, то уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу. Он посылает в центральный компьютер запрос на прерывание и номер клавиши в матрице. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда вы отпускаете нажатую ранее клавишу.

Скан-код клавиши

Номер клавиши, посылаемый клавиатурным процессором, однозначно зависит от схемы клавиатурной матрицы, но не от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (Scan Code). Слово scan ("сканирование"), подчеркивает тот факт, что клавиатурный компьютер сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши.

Код ASCII нажатой клавиши

Обычно программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а код, соответствующий обозначению на этой клавише (код ASCII).

Код ASCII не связан напрямую со скан-кодом, так как одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений кода ASCII в зависимости от состояния других клавиш. Например, клавиша с обозначением «1» используется еще и для ввода символа «!» (если она была нажата вместе с клавишей <Shift>).

Поэтому все преобразования скан-кода в код ASCII выполняются программно. Как правило, в операционной системе MS-DOS эти преобразования выполняют модули BIOS. Для использования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами, как входящими в состав локализованных версий MS-DOS, так и созданными в виде отдельных программ.

Режим автоповтора

Если нажать на клавишу и не отпускать ее, клавиатура перейдет в режим автоповтора. При этом в компьютер автоматически через некоторый период времени, называемый периодом автоповтора, посылается код нажатой клавиши. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.

Следует отметить, что клавиатура содержит внутренний 16-байтовый буфер, через который она осуществляет обмен данными с компьютером.

Типы клавиатур

До недавнего времени существовали три различных типа клавиатуры. Это клавиатура для компьютеров IBM PC/XT, 84-клавишная клавиатура для IBM PC/AT и 101-клавишная (расширенная) клавиатура для IBM PC/AT. Некоторые клавиатуры имеют переключатель режима работы (XT/AT), расположенный на нижней крышке. Он должен быть установлен в правильное положение.

После того как операционная система Microsoft Windows получила широкое распространение, специально для нее был создан новый тип клавиатуры. К обычной клавиатуре типа IBM PC/AT были добавлены две кнопки, первая из которых дублирует вызов меню Start, выполняемый при помощи левой клавиши мыши, а вторая – вызов того же меню при помощи правой клавиши мыши.