Клавиатура и мышь

План: 
 

Введение.

      «Паскалево  колесо»: Титанический труд проделал выдающийся математик, физик, изобретатель и механик Блез Паскаль (Blaise Pascal, 1623-1662) для создания машины, с помощью которой можно было производить арифметические операции. За время работы над устройством, Паскалем было сделано более пятидесяти различных моделей, в которых изобретатель экспериментировал не только с материалом, но и с формой деталей машины.

      Первая  работающая машины была изготовлена  уже в 1642 году, но окончательный вариант  арифметической машины или «колеса  Паскаля» появился только к 1645 году. Она  представляла собой легкий латунный ящичек размером 350x125х75 мм. На верхней  крышке было сделано восемь круглых отверстий, вокруг каждого нанесена круговая шкала. Шкала крайнего правого отверстия разделена на двенадцать равный частей, шкала соседнего с ним отверстия — на двадцать частей, шкалы остальных шести отверстий имеют десятичное деление.

      Такая градуировка использовалась по следующей  причине. Паскаль создавал машину в  помощь своему отцу, который был  сборщиком налогов. Следовательно  за основу он положил систему счета  французской валюты того времени. Основной денежной единицей тогда был ливр, которой равнялся двадцати су. Су, в свою очередь состоял из двенадцати денье. В отверстиях располагались зубчатые колёса. Число зубьев каждого колеса равнялось числу делений шкалы соответствующего отверстия. У крайнего правого колеса двенадцать зубьев, у соседнего – двадцать, а у остальных по десять. Также у каждой шестерни имелся один удлиненный зубец, который при полном повороте колеса поворачивал соседнее колесо. Так при двенадцати полных поворотов крайнего правого колеса за счет этого зубца соседнее колесо совершало один полный поворот. Поворот колеса передается посредством внутреннего механизма машины цилиндрическому барабану, ось которого располагалась горизонтально. Один поворот зубчатого колеса соответствовал одной операции сложения. На боковой поверхности барабана были нанесены цифры от нуля до девяти, которые были видны в прямоугольных окнах крышки. В этих окнах выводился результат арифметической операции. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одну сторону они соединялись посредством дополнительной промежуточной шестерни, колеса передвигались только по часовой стрелке и были предназначены лишь для сложения чисел. Вычитание можно было выполнить, применяя довольно громоздкую методику.

      Все в мире развивается, не что не стоит  на месте. Так, от механических счетных машин, мы пришли к мощным компьютерам, без которых не представляется жизнь в современном мире. Развиваются также и устройства ввода в эти самые компьютеры. Они прошли не малый путь, и на сегодняшнем компьютере набор устройств ввода информации выглядит примерно так:

• Клавиатура - основное и обязательное устройство ввода информации. Служит для ввода  текстовой информации выполнением ряда команд. 
• Мышь - обеспечивает быстрое перемещение по экрану, ввод графической информации и управление выполнением команд по принципу "указать-нажать" и т.д.
• Сканер - устройство оптического ввода информации. Позволяет оцифровать изображения с фотографий. 
• звуковая карта - устройство, кодирующее (и декодирующее) звук. 
• цифровые фото- и видеокамеры устройства получения видео изображений и фотоснимков в компьютерном (цифровом) формате. 
• Джойстики и т.д.

      Устройства  ввода информации - предназначены для сбора информации, преобразования её в числовой вид, передачи информации в компьютер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Клавиатура.

      Предшественником  нынешней клавиатуры является пишущая машинка. Первое упоминание о попытке создать печатную машинку относится к 1713 году, когда безвестному изобретателю был выдан соответствующий патент. А вот реально работающая печатная машинка впервые появилась лишь почти век спустя, в 1808 году. Ее создал итальянец Пеллегрино Турри (Pellegrino Turri) для своей слепой подруги графини Каролины Фантони да Фивизоно (Carolina Fantoni da Fivizzono). Для работы печатная машинка Турри использовала смазанную сажей бумагу, прообраз копировальной бумаги. Сама же идея копирки была предложена раньше, в 1806 году, англичанином Ральфом Ведгвудом (Ralph Wedgwood), который даже получил соответствующий патент на “угольную бумагу” или, как он называл ее сам, “стило графический писатель” (Stylographic Writer). На матричных принтерах используется копирка.

   В сентябре 1867 года поэт, журналист и  по совместительству изобретатель Кристофер  Лэтхэм Шолес (Christopher Latham Sholes) из Милуоки (МИЛУОКИ (Milwaukee), город на севере США, шт. Висконсин, возле озера Мичиган) подал заявку на новое изобретение – печатную машинку. Шолес в начале 1868 года получил патент. Соавторами изобретения помимо Кристофера Шолеса были Карлос Глидден (Carlos Glidden) и Соул (S. W. Soule), которые тоже потрудились над созданием первой печатной машинки.

      Производство  первых печатных машинок началось в  самом конце 1873 года. Вышедшая в свет в 1876 году книга Марка Твена “Приключения Тома Сойера”, стала первой книгой, текст которой был подготовлен с использованием печатной машинки.

      Клавиатура первых печатных машинок разительно отличалась от нынешней. Клавиши размещались в два ряда, а буквы на них шли в алфавитном порядке.

      В дополнение к этому, печатать можно  было исключительно заглавными буквами, а цифр 1 и 0 вовсе не было. Их с успехом заменяли буквы “I” и “O”.

      При возрастании скорости печати молоточки печатной машинки с закрепленными на них штамповками - литерами, которые наносили удары по бумаге, не успевали возвращаться на место и цеплялись друг за друга, грозя привести к поломке печатающего узла. Очевидно, что решить проблему можно было двумя путями – либо каким-то образом искусственно замедлить скорость печати, либо разработать новую конструкцию машинки, которая бы исключала заклинивание клавиш.

      Шолес предложил решение, позволившее обойтись без изменения механики достаточно сложной конструкции печатающего узла. Оказалось, что для того, чтобы дело пошло лучше, достаточно изменить порядок следования букв, нанесенных на клавиши. Поскольку молоточки располагались по кругу, то чаще всего при печати заклинивало расположенные поблизости друг от друга литеры. Шолес решил расположить литеры на клавишах так, чтобы буквы, образующие устойчивые в английском языке пары, располагались как можно дальше друг от друга. После того как Шолес расположил в нужном порядке молоточки с литерами внутри каретки печатной машины, буквы на клавиатуре образовали весьма прихотливую последовательность, начинавшуюся с литер QWERTY. Именно под этим названием клавиатура Шолеса и известна в мире: QWERTY-клавиатура или универсальная клавиатура (Universal keyboard). В 1878 году, уже после того как модернизация была опробована на выпускавшихся печатных машинках, Шолес получил на свое изобретение патент.

      В том же 1878 году печатные машинки обзавелись еще одной клавишей, которая сохранилась и на нынешней компьютерной клавиатуре. Ее появлению мир обязан компании “Ремингтон”, которая в 1878 году выпустила на рынок печатную машинку Remington No.2, впервые позволившую печатать не только заглавными, но и строчными буквами. Для переключения между регистрами печатающая каретка сдвигалась вверх или вниз при помощи особой клавиши Shift (сдвиг). В современных компьютерах при нажатии Shift, конечно, ничего не сдвигается, но эффект получается тот же – буквы при наборе становятся заглавными.

      Первой  по-настоящему компьютерной можно назвать  клавиатуру, использовавшуюся в 1946 году при подготовке перфокарт для электронно-вычислительной машины Eniac.

        Позже информация вводилась непосредственно в ЭВМ с клавиатуры электромеханической печатной машинки, а вот вывод данных осуществлялся через специальный принтер, что значительно повысило скорость печати. При этом тратились километры бумаги.

      В 1964 году в результате совместных усилий ученых Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology), исследовательских лабораторий компании Bell (Bell Laboratories) и специалистов “Дженерал Электрик” (General Electric) наконец-то появился пользовательский терминал – гибрид электронно-лучевой трубки (попросту телевизора) и электромеханической печатной машины. Пользователи получили уникальную по тем временам возможность работать с компьютером, набирая текст на клавиатуре и считывая информацию прямо с экрана. Преимущества подобной технологии были очевидны: экономилась бумага – это раз, из-за отсутствия электромеханических устройств ввода-вывода возросла скорость обмена информацией – это два. Стало понятно, что именно такой способ общения с компьютером наиболее удобен, а это значит, что печатная машинка практически завершила свой процесс превращения в клавиатуру компьютера.

      Первая  печатная машинка Кристофера Шолеса была предназначена для набора текста двумя пальцами. Появление метода десятипальцевой печати приписывается историками некоей миссис Лонгли (L. V. Longley), продемонстрировавшей новый подход в 1878 году. А чуть позже Фрэнк Мак Гуррин (Frank E. McGurrin), клерк из федерального суда в городе Солт-Лейк Сити, предложил концепцию метода “слепой печати”, при которой машинист работал и вовсе не глядя на клавиатуру

      Ставшая уже привычной QWERTY-раскладка клавиатуры, которая была предложена в конце XIX века, не столь уж и совершенна. Ее введение позволило снизить количество заклинивания клавиш при увеличении скорости печати документов на первых печатных машинках, но вместе с тем эта же раскладка снизила саму скорость печати. Это произошло из-за того, что наиболее часто используемые при письме пары букв оказались хаотически разбросанными по всей клавиатуре. Лишние движения рук, совершаемые при наборе текста, не способствуют возрастанию скорости печати, а замедляют ее. Стали появляться альтернативные варианты раскладки клавиатуры. Большинство из них забылись, а среди оставшихся наибольшую известность получила так называемая раскладка по Двораку. Этот вариант расположения клавиш даже доступен пользователям Windows. Чтобы убедиться в этом, попробуйте зайти в раздел настроек параметров используемой клавиатуры (“Настройки” – “Панель управления” – “Клавиатура”). Если там выбрать закладку “Язык”, а потом нажать клавишу “Параметры”, то среди предлагаемых вариантов можно отыскать и упомянутую раскладку “по Двораку”.

      Профессор Август Дворак (August Dvorak), автор наиболее известной альтернативной клавиатурной раскладки, занимался эргономикой. То есть работал над тем, чтобы сделать вещи более удобными с точки зрения использующих их людей. В 30-е годы Дворак занимался исследованиями в Вашингтонском государственном университете. Рассматривая в 1936 году QWERTY-клавиатуру на предмет ее модернизации, профессор сделал вывод о том, что она ужасно неудобна. Придя к такому заключению, он начал исследования с того же самого, с чего их в свое время начинал и Кристофер Шолес, изобретатель QWERTY-клавиатуры. Дворак выявил пять гласных и пять согласных букв, кот чаще повторяются – AOEUIDHTNS. Дворак разместил “великолепную десятку” так, чтобы, положив ладони на край клавиатуры, человек пальцами уперся бы в ряд наиболее популярных букв. Еще одна особенность – гласные и согласные сгруппированы под левую и правую руку соответственно. Оказывается, что благодаря особенностям английского языка именно такое расположение букв позволяет выдерживать при печати ритм, чередуя нажатия правой и левой рукой.

      Профессор Дворак трудился не зря – клавиатура получилась удачной и удобной. Буквы основной строки клавиш при использовании раскладки “по Двораку” позволяют напечатать более 400 наиболее употребительных слов английского языка, а та же строка на QWERTY-клавиатуре, только 100 слов. Раскладка “по Двораку” позволяет выполнить почти 70% работы, не перемещая руки за пределы одной строки, а на стандартной клавиатуре руки не “прыгают по рядам” лишь в течение около 30% рабочего времени.

      И все же, несмотря на все свои преимущества, клавиатура Дворака так и не получила широкого распространения. Ведь QWERTY-раскладка  используется на подавляющем большинстве  устройств, имеющих клавиатуру, а  человеческая лень оказывается сильнее мифических выгод от использования незнакомой раскладки. Найти в продаже клавиатуру с раскладкой “по Двораку” не так просто.

      Сейчас  – клавиатура, это одно из важнейших устройств компьютера, используемое для ввода в систему команд и данных. Это устройство одновременно и устройство ввода, и устройство управления.

      По  расположению клавиш настольные клавиатуры делятся на два основных типа, функционально  ничуть не уступающие друг другу. В  первом варианте функциональные клавиши  располагаются в двух вертикальных рядах, а отдельных группы клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре 84 клавиши. Этот стандарт используется в компьютерах до конца 80-х годов.

      Другой вариант клавиатуры,  которую называют  усовершенствованной, имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольные персональные компьютеры. Однако  количество функциональных клавиш в усовершенствованной клавиатуре не 10,  а все 12.  Да и другие дополнительные удобства и  усовершенствования нравятся многим пользователям.  Логично выделены группы клавиш для  работы  с текстами  и управления  курсором, продублированы  некоторые специальные клавиши,  позволяющие более эргономично работать обеими руками.

      С появлением Windows 95 была создана модифицированная версия 101-клавишной клавиатуры, получившая название 104-клавишной расширенной клавиатуры Windows.

      101-клавишная клавиатура может быть условно разделена на следующие области:

• область печатных символов;
• дополнительная цифровая клавиатура;
• область управления курсором и экраном;
• функциональные клавиши.

      Раскладка 101-клавишной клавиатуры аналогична раскладке клавиатуры пишущей машинки (за исключением клавиши "Enter"). В двуязычных вариантах расширенной  клавиатуры установлены 102 клавиши, и  раскладка их несколько иная, чем в американской версии.

      104-клавишная  расширенная клавиатура Windows

      Microsoft выпустила спецификацию Windows-клавиатуры, содержащую новые клавиши и  их комбинации. Клавиатура, подобная 101-клавишной, выросла до 104-клавишной  с дополнительными левой и правой Windows-клавишами и клавишей "Application" (приложение). В стандартной раскладке Windows-клавиатуры клавиша пробела укорочена, две клавиши Windows расположены слева и справа ("WIN"), а клавиша "Application" - справа. Клавиши "WIN" вызывают меню Пуск (Start), по которому можно перемещаться с помощью клавиш управления курсором. Клавиша "Application" эквивалентна нажатию правой кнопки мыши; в большинстве приложений она позволяет перейти в контекстно-зависимое меню.

      Клавиатуры  с дополнительными функциональными возможностями. Существуют клавиатуры, отличающиеся от стандартных дополнительными функциональными возможностями. Они могут быть как простыми (со встроенными калькулятором и часами), так и сложными (со встроенными устройствами позиционирования (манипуляторами), особой раскладкой или формой и возможностью перепрограммирования клавиш).

      Современные компьютерные клавиатуры могут быть раздвижными, когда в соответствии с индивидуальными особенностями пользователя правая и левая половинки клавиатуры разъезжаются на некоторый угол, более удобный для естественного положения рук при наборе текста.  
Обычно клавиатура подключается спиралеобразным проводом в специальный круглый разъем, расположенный с обратной стороны системного блока. Появились клавиатуры, не имеющие никаких проводов, а работают, подобно пульту дистанционного управления телевизором, с помощью инфракрасных (ИК) датчиков. Имея такую клавиатуру, вам необязательно сидеть рядом с компьютером, можете отойти от него в другой угол комнаты, лишь бы не уйти из пределов прямой досягаемости приемника ИК излучения вашего компьютера. Также появился еще один вид    беспроводных клавиатур – радио-клавиатуры (т.е. независящая от взаимного расположения датчика и пользователя). Характеристики таких клавиатур: дальность действия клавиатуры — до 2 метров от приемника, масса клавиатуры с батарейками — 975 грамм, время непрерывной работы с батареями Alkaline 2200 mAh – 240 часов (2 месяца по 4 часа в день), ход клавиш — 2.5-3.5 мм. 
 
 

Мышь.

Прообраз  современной мыши появился только вначале 60-х и был изобретен в ходе работ по повышению продуктивности человеческого интеллекта. Вел эти работы ученый Дуглас Энгельбрат, когда он был ученым в Стэндфордском Исследовательском Институте в Менло Парк (Menlo Park), штат Калифорния (Калифорния, штат на западе США, 411 тыс. км², население 31,2 млн. человек (1993), административный центр — Сакраменто). К тому времени он уже около двенадцати лет работал над этой проблемой. По его мнению, все быстрее возрастающая сложность задач уже превышала возможности человеческого мозга, и необходимо было разработать систему, позволяющую преодолеть этот барьер. Необходимо было придумать устройство, которое позволило бы оператору быстро подвести курсор на информационном дисплее к определенной точке на экране и произвести некоторые действия.

      С подачи Энгельбрата была сделана  первая модель мыши. Это была простая  деревянная коробка с двумя колесиками в днище и большой красной  кнопкой сверху. Первоначально шнур располагался спереди, но его быстро перенесли назад, чтобы он не путался и не попадал под мышь. А сам Дуг Энгельбрат назвал свою первую мышь "X-Y Position Indicator for a Display System" ("Индикатор X-Y положения для дисплейной системы"). Принцип ее работы был немного другим, чем у современных мышей: мышь невозможно было передвигать наискосок, а если оператору надоедало все время переставлять мышь, он рывком двигал ее и приподнимал над поверхностью, диск все еще продолжал вращаться и курсор двигался по экрану. Название "мышь", кстати, появилось спонтанно (как утверждает сам Энгельбрат, из-за провода, похожего на хвост мыши) и сразу же вошло в употребление.

В 1966 году команда Энгельбрата связалась  с NASA договорилась о проведении тестирования всех существующих на тот момент устройств  целеуказания для того, чтобы дать четкий ответ, какое из них является наиболее точным и удобным. NASA согласилось с необходимостью проведения таких тестов, и стала их финансировать. Был разработан ряд тестовых заданий наподобие следующего: компьютер генерировал на экране случайным образом точку и располагал курсор где-то в другом месте. Операторы-тестеры должны были совместить курсор с этой точкой. Замерялось время, необходимое на выполнение этих операций.

      В тестировании участвовали первые световые перья, джойстики и другие подобные устройства. Но мышь обошла всех. К примеру, при использовании светового пера у оператора уходило слишком много времени на то, чтобы взять его в руку, поднести к экрану, опять положить на место. Джойстики же не давали необходимой точности целеуказания.

      В результате вперед вышла мышь. Правда, ее чуть-чуть опередило другое устройство команды Энгельбрата, которое управлялось  коленом оператора. Но так как  оно не было таким элегантным и  простым, как мышь, то и не получило особого распространения. В 1979 году компания Xerox ознакомила Стива Джобса со своими разработками, которые он и подхватил, разработав Apple Lisa и Apple Macintosh. Кстати, Стэнфордский Исследовательский Институт (место, где работала команда Дуга Энгельбрата) продал лицензию на мышь именно компании Apple. К сожалению, продавшие разработку люди не до конца понимали всю революционность и коммерческую ценность мыши, и сделка обошлась Apple всего лишь в 40 тысяч долларов. В 1983 на рынке появился Apple Lisa - первый компьютер с настоящим оконным пользовательским интерфейсом, а его мышь стала первой мышью, которая получила действительное распространение за пределами исследовательских лабораторий.

      Со  времени своего изобретения и  до настоящих дней мышь претерпела множество изменений. Во-первых, еще в те времена два диска на днище были заменены шариком, который крутил два валика, связанных с дисками, на которых были нанесены токопроводящие участки. Этих участков касались щетки. Когда токопроводящие участки замыкались - курсор двигался, а иначе стоял на месте. Естественно, такая конструкция вызывала большие проблемы. Она была ненадежной – токопроводящие участки засорялись, а щетки стирались. Поэтому следующим большим шагом стало изобретение т.н. оптомеханической мыши. В оптомеханической мыши диски имеют прорези подобно шестеренкам с зубцами, с одной стороны диска стоит светодиод, а с другой - фотоприемник. Когда свет проходит через прорезь - контакт есть, а когда между светодиодом и фотоприемником находится зубец, то контакта нет. Конструкция весьма проста и надежна. Еще более точный тип - оптическая мышь. У нее вообще нет шарика, а информация собирается специальным световым детектором. Она точнее всех своих предшественниц.

      С распространением компьютерной техники все чаще стало проявляться несовершенство человеческого организма, человек все чаще стал страдать от того, что все устройства, с которыми он работал, не были сконструированы согласно эргономическим принципам. В результате появились специально сконструированные мыши, имеющие форму, позволяющую руке человека лежать на ней в физиологически естественном положении, не подвергаясь никакой опасности.

      Помимо  традиционных мышек,  подключенных к  компьютеру  тоненьким кабелем  через  последовательный  порт или  через специальный контроллер на плате  расширения,  некоторыми  фирмами  выпускаются  перспективные беспроводные мышки.  Ряд фирм выпускает мышки, передающих информацию с помощью инфракрасных лучей. Есть даже миниатюрные беспроводные  мышки, которые надеваются на палец,  словно перстень. А швейцарская фирма Logitech, признанный мировой лидер в этой области,  выпустила мышку,  связанную с компьютером по радио.  Впрочем, это довольно дорогие устройства, нужны далеко не каждому пользователю.

      Радиомышь с гироскопом (хотя мышью данное устройство можно назвать только по предназначению) - весьма элегантное устройство, позволяющее перемещать курсор изменением угла наклона руки. 
 
 

      Список  литературы:

1. В.А. Извозчиков, "Информатика в понятиях и терминах" М.: Просвещение, 1991 г.
2. А.М.Ларионов, “Периферийные устройства в вычислительных системах” М.: Высшая школа,1991г.
3. Методические указания по дисциплине «Информатика»