Принципы реализации клавиатур. Кодирование символьной информации.

В настоящее время большинство клавиатур выполнено в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру с помощью одного из разъемов, чаще всего PS/2 или USB. Существуют два микроконтроллера, обеспечивающие процесс обработки клавиатурного ввода: один - на материнской плате ПК, второй - в самой клавиатуре. Таким образом, клавиатура персонального компьютера сама по себе является компьютерной системой. Она построена на основе микроконтроллера 8042, который постоянно сканирует нажатия клавиш на клавиатуре - независимо от активности на центральном процессоре x86.

За каждой клавишей клавиатуры закреплен определенный номер, однозначно связанный с распайкой клавиатурной матрицы и не зависящий напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (название подчеркивает тот факт, что компьютер сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши). Скан-код - это случайное значение, выбранное IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК. Скан-код не соответствует ASCII-коду клавиши, одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений ASCII-кода.

На самом деле клавиатура генерирует два скан-кода для каждой клавиши - когда пользователь нажимает клавишу и когда отпускает. Наличие двух скан-кодов важно, так как некоторые клавиши имеют смысл только тогда, когда они нажаты (Shift, Control, Alt).

Когда пользователь нажимает клавишу на клавиатуре, он замыкает электрический контакт. В результате при следующем сканировании микроконтроллер фиксирует нажатие определенной клавиши и посылает в центральный компьютер скан-код нажатой клавиши и запрос на прерывание. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу.

Второй микроконтроллер получает скан-код, производит преобразование скан-кода, делает его доступным на порту ввода-вывода 60h и затем генерирует аппаратное прерывание центрального процессора. После этого процедура обработки прерывания может получить скан-код из указанного порта ввода-вывода.

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

Кодирование символьной (текстовой) информации.

Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Манипуляторы и графические указатели (мышь, джойстик, трекбол, тачпад, трекпойнт, графические планшеты и устройства перьевого ввода).

Манипуляторы являются координатными устройствами ввода, так как движение манипулятора преобразуется в изменение текущих координат экрана. Эти устройства позволяют ускорить работу с компьютерными объектами и обеспечивают более удобное управление ими.

Мышь

Широкое использование графического интерфейса привело к появлению манипулятора «мышь».

По способу считывания информации их можно классифицировать на:

· механические;

· оптико-механические;

· оптические.

На нижней поверхности механической мыши имеется шарик. Перемещение мыши по ровной поверхности приводит к вращению шарика, который взаимодействует с датчиками внутри корпуса мыши. В результате вырабатывается сигнал, который заставляет перемещаться указатель мыши на экране монитора.

Оптическая мышь имет красный светодиод для подсветки и миниатюрную видеокамеру, которая делает снимки поверхности под ней (от 1500 до 6000 кадров в секунду). Специальный процессор сравнивает два последовательных кадра и вычисляет величину и направление смещения.

На верхней поверхности мыши обычно расположены 2 кнопки. Нажатие на кнопку мыши компьютер воспринимает как указание на выполнение некоторого заданного действия. В настоящее время появились мыши с колесиком, предназначенным для прокрутки изображений и текстов, не умещающихся целиком на экране.
Использование мыши позволяет более быстро и удобно управлять работой различных программ.

Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется количеством точек на дюйм — dpi (dot per inch).
От этой характеристики зависит, насколько точно указатель мыши будет передвигаться по экрану.
Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi. Это означает, что при перемещении мыши на 1 дюйм (1 дюйм=2, 54 см) указатель мыши на экране переместится на 400-800 точек

Разные типы мыши также отличаются друг от друга способом соединения с компьютером:

· проводные — присоединяемые с помощью кабеля;

· беспроводные, или «бесхвостые» мыши — соединение с компьютером обеспечивается инфракрасным сигналом, который воспринимается специальным портом.