I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Назначение, устройство и схема работы компьютерной мыши
1.1.1. Виды и основные характеристики компьютерных мышей
В данном пункте мы исследовали виды и основные характеристики компьютерных мышей.
Мышь является важным устройством ввода. Вы не можете использовать мышь для ввода текстовых сообщений (если только вы не используете соответствующую программу-эмулятор клавиатуры), но это и есть его главное преимущество.
Принцип работы мыши прост: два датчика отслеживают движение мыши по горизонтали и вертикали, а драйвер мыши на основе их данных формирует движение курсора на экране.
Компьютерная мышь прошла долгий путь эволюции и на сегодня нам известны следующие их виды:
Механические – тип мышек, практически не используемый сегодня. В качестве датчика отслеживания перемещения здесь используется устройство из обрезиненного стального шарика, роликов и датчиков угла поворота. Во время движения мыши стальной шарик крутится, к нему прижимаются ролики, которые фиксируют это и передают информацию датчиками угла поворота. Датчики же, в свою очередь, преобразуют полученные данные в электрические сигналы. Минусами таких мышек являются относительно большой размер и необходимость периодической чистки для хорошей работы. К ней так же обязательно нужен коврик, без него манипулятором работать будет невозможно;
Оптические – отличаются от механических тем, что вместо шарика, для отслеживания перемещения, используется “камера”, которая с частотой несколько сотен кадров в секунду фотографирует поверхность, по которой мышь двигается. Анализируя сделанные изображения, происходит перемещение курсора на экране. Для того, чтобы лучше выделить все неровности поверхности, а следовательно, улучшить качество позиционирования мыши, используется яркий светодиод, который устанавливается в устройство под небольшим углом;
Лазерные – отличная альтернатива предыдущему виду мышек. Принцип работы можно назвать идентичным оптическим, только в этом типе вместо светодиода для подсветки используется инфракрасный лазерный диод. Благодаря данному решению возрастает точность позиционирования устройства. Плюсом также можно назвать то, что для корректной работы лазерной мыши практически не важен тип поверхности;
Сенсорные – здесь название говорит само за себя. В этой мышке нет ни кнопок, ни колеса прокручивания, все команды можно задавать с помощью жестов. Сенсорные мыши – это новейший вид, который отличается удобностью в использовании и изумительным внешним видом;
Индукционные – мыши, которые работают за счет употребления индукционной энергии. В использовании обязателен коврик, служащий, так называемым, графическим планшетом;
Трекбол-мыши – устройства без кнопок, для управления которым используется перевернутый шарик под названием – трекбол;
Гироскопические – позиционирование курсора такой мышью происходит благодаря гироскопу. Для корректной работы, этим мышкам поверхность не важна они считывают информацию о движении не только с нее, но с пространства. (7)
Надо сказать, что в ранних оптических мышах использовался только специальный коврик с разметкой, который обычно поставлялся в комплекте с самой мышью. Теперь достижения в этой области позволили сделать оптические мыши, которые работают практически на любой поверхности. В этом случае оптический датчик представляет собой камеру, а встроенный в мышь процессор делает снимки с определенной частотой кадров и анализирует полученные результаты для определения направления движения мыши. Недостатком этой техники является то, что если процессор не обладает необходимой скоростью, то курсор начинает работать непредсказуемым образом при быстром движении манипулятора. Однако хорошие (и поэтому дорогие) мыши обычно не имеют с этих проблем. Как видно из специфики использования, оптическая мышь не работает на прозрачных и дифракционных поверхностях, таких как оконное стекло или поверхности CD. (8)
Еще одним способом классификации компьютерных мышек является разделения их по способу подключения. Так мышки бывают:
Проводными – подключаться к ПК при помощи провода по USB или PS/2;
Беспроводными – подключение происходит при помощи протокола Bluetooth. (7)
Еще одной важной характеристикой мыши является способ ее подключения к ПК, т.е. интерфейс. Ранее в основном использовался интерфейс COM, но сейчас стандартом является PS/2 (см. последовательный порт). Особой разницы между ними нет, но к порту PS/2 все равно нельзя подключить ничего, кроме мыши, поэтому лучше всего использовать мышь с 6-контактным круглым разъемом PS/2. Следует отметить, что очень старые компьютеры не имеют таких разъемов и выход только один - мышь для COM-порта с 25-контактным (реже используемым) или 9-контактным гнездом на конце кабеля.
Существуют также USB-мыши, предназначенные для работы с шиной USB. Они лучше других, потому что, во-первых, дают больше показаний в единицу времени (подробнее об этом позже) и, во-вторых, их можно включать во время работы компьютера, что очень удобно при наличии ноутбука. Конечно, мыши с COM-портом также приспособлены для горячей замены, но в случае с PS/2, хотя это и возможно, но не нужно, так как легко сжечь порт. В качестве альтернативы можно использовать более современную USB-мышь.
Теперь о разрешении и показаниях. Разрешение мыши измеряется в dpi и показывает счет (количество импульсов, разделенное на пройденное расстояние) при перемещении мыши на один дюйм. Естественно, чем больше, тем лучше, поскольку чем выше разрешение, тем точнее позиционирование курсора и плавнее его движение. Обычное разрешение мыши составляет 200-900 dpi. В этом случае точность, конечно, зависит от разрешения экрана монитора и скорости выбора. Кстати, увеличение скорости путем установки соответствующей опции в панели управления никак не связано с увеличением dpi, как считают некоторые, драйвер просто сопоставляет большее количество пикселей экрана с образцом. При работе с низкими разрешениями это не так важно, но при высоких разрешениях курсор начинает двигаться значительными скачками, что раздражает, особенно при работе с мелкими объектами, поэтому либо купите хорошую мышь, либо установите низкое разрешение, либо замедлите движение курсора.
Разрешение оптических мышей может составлять 1000 dpi и более, поэтому при их использовании курсор может быть позиционирован очень точно даже при высоком разрешении экрана и максимальной скорости перемещения. Поэтому, если у вас есть деньги, выбирайте оптическую мышь, так как они имеют самое высокое разрешение среди всех мышей. К сожалению, параметр dpi редко отображается, но часто его можно определить по цене - чем она выше, тем лучше мышь (точнее, наоборот: чем лучше мышь, тем она дороже).
Другое дело - сколько отсчетов мышь может сделать за секунду. Это зависит уже не от мыши, а от интерфейса. Для мышей с интерфейсом COM и PS/2 это число равно 40, для USB - более 100. Этот параметр указывает, насколько плавно может перемещаться указатель мыши при быстрых движениях (т.е. быстрых движениях самой мыши). Для медленных движений этот параметр не важен, так как достаточно 40 сэмплов в секунду, но, например, в компьютерных играх этот параметр может быть критичным
Стандартная мышь имеет три кнопки. Обычно используются двухкнопочные мыши, поскольку третья кнопка используется редко. Но у большинства мышей есть и другие полезные и не очень полезные дополнения. В большинстве случаев это колесико, которое позволяет прокручивать содержимое окна. Это, конечно, удобнее, чем водить указателем по линейке, а затем тянуть вниз. Поэтому выбирайте мышь с колесом прокрутки. Он может быть расположен сбоку или посередине - у каждого своего положения. На мыши также могут быть дополнительные кнопки (от 1 до 40), которым можно назначить различные функции. Если вы не используете их, то я думаю, что они не нужны, так как будут только мешать. (8)
1.1.2. Устройство компьютерной мыши
Рис.1.1 Устройство компьютерной мыши
В данном пункте мы исследовали устройство компьютерной мыши.
Оптический датчик предназначен для непосредственного отслеживания перемещения рабочей поверхности относительно мыши. Исключение механических частей обеспечивает большую надежность и позволяет увеличить разрешение детектора.
Первое поколение оптических датчиков представлено различными оптопарными сенсорными решениями с непрямой оптической связью - испусканием света и приемом отражений от рабочей поверхности фотодиода. Такие датчики имеют одну общую черту - они требуют наличия специальных теней (вертикальных или ромбовидных линий) на рабочей поверхности (коврике для мыши). На некоторых коврах эти тени выполнены краской, которая не видна при обычном освещении (на таких коврах могут быть даже узоры).
К недостаткам этого типа датчиков часто относят
- Требуется специальная прокладка, и заменить ее на другую невозможно. где ножки различных оптоэлектронных мышей часто не взаимозаменяемы и не производятся отдельно.
- необходимость ориентации мыши относительно коврика, иначе мышь не будет работать должным образом
- мышь чувствительна к загрязнению коврика (ведь она будет касаться руки пользователя) - сенсор нерешительно ощущает тени на грязных участках коврика.
- Высокая стоимость устройства.
Оптические мыши с матричным сенсором.
Рис.1.2 Мышь с оптическим датчиком
Рис.1.3 Микросхема оптического датчика второго поколения
Второе поколение оптической мыши имеет более компактный дизайн. На нижней части мыши установлена специальная быстродействующая камера. Он постоянно делает снимки рабочего стола и сравнивает их, чтобы определить направление и количество движений мыши. Специальное контрастное освещение поверхности с помощью светодиодов или лазеров облегчает работу с камерой. Второе поколение оптических мышей имеет огромные преимущества перед первым: не нужны специальные коврики, они работают практически на любой поверхности, кроме зеркальной или прозрачной; даже на тефлоновой (в том числе черной).
Практически единственным производителем оптических датчиков для мышей является компания Avago Technologies, чьи датчики имеют разрешение от 16х16 до 40х40 пикселей и тысячу кадров в секунду. Специальный цифровой сигнальный процессор для вычисления смещения встроен в кристалл вместе с датчиком. (9)
Предполагалось, что такая мышь будет работать на любой поверхности, но вскоре выяснилось, что многие из продаваемых моделей (особенно первые широкодоступные устройства) не так уж безразличны к текстуре поверхности или рисунку ковра. В некоторых частях изображения графический процессор мог допускать серьезные ошибки, в результате чего толчки указателя не соответствовали реальному движению. Для мышей, склонных к таким дефектам, необходимо выбрать ковер с другим рисунком. Характер контрастной подсветки может вызывать ошибки при работе мыши на гладких поверхностях, таких как зеркала. (10)
Пыль и ворсинки на оптике датчика также могут вызывать ошибки движения или эффект небольших движений в состоянии покоя, что проявляется в виде шатающегося указателя на экране, который иногда имеет тенденцию скользить в одном или другом направлении.
Рис.1.4 Мышь с двойным датчиком
Второе поколение датчиков постепенно совершенствуется, и в настоящее время мышки, подверженные сбоям в работе, встречаются все реже. В дополнение к усовершенствованным датчикам некоторые модели оснащены сразу двумя датчиками смещения, которые позволяют исключить возможные ошибки, анализируя изменения на двух участках поверхности одновременно. Эти мыши иногда способны работать на стекле, плексигласе и зеркалах (другие мыши не работают). (9)
Существуют также коврики для мыши, специально разработанные для оптико-электронных мышей. Например, на ковровые покрытия наносится силиконовая пленка с мерцающей взвесью (предполагается, что оптические датчики более четко фиксируют движение на таких поверхностях).
Кроме того, некоторые относят к недостаткам таких мышей свечение оптических мышей даже при выключенном компьютере. Поскольку большинство недорогих оптических мышей полупрозрачны, они пропускают красный свет, излучаемый светодиодами, что мешает спать, когда компьютер находится в спальне. Это может произойти, если напряжения портов PS/2 и USB подаются по запасному кабелю; большинство материнских плат позволяют изменить эту настройку с помощью перемычки +5 В <-> +5 VSB, но в этом случае невозможно включить компьютер с клавиатуры. Для решения этой проблемы вы также можете приобрести мышь с инфракрасной светодиодной подсветкой.
В последние годы был разработан новый, более совершенный оптический датчик, в котором для подсветки используется полупроводниковый лазер.
О недостатках таких датчиков известно немного, но мы знаем об их преимуществах.
- Более высокая надежность и разрешение.
- Отсутствие значительного свечения (датчик освещается достаточно слабым лазером в видимом или инфракрасном диапазоне).
- Низкое энергопотребление.
- Существуют полностью интегрированные решения, в которых лазер подсветки реализован на том же чипе, что и датчик.
1.2. Назначение, устройство и схема работы клавиатуры
1.2.1. Виды и основные характеристики клавиатур
В данном пункте мы исследовали виды и основные характеристики клавиатур.
Эргономика клавиатур
Под эргономикой можно понимать все свойства клавиатуры, которые имеют отношение к удобству использования. На мой взгляд, мы обсудим только самые важные из них.
Расположение клавиш, а также их форма, размер и т.д. Есть несколько клавиш, которые могут иметь разные формы и размеры: BackSpase, Enter, Shift.
Существует два типа ключей BackSpase: большие и маленькие. Конечно, предпочтительнее иметь большую, так как по ней легче попасть, но цена, заплаченная за это, - движение клавиши слэш вниз, отсюда и маленькая клавиша BackSpase.
Она также бывает очень большой. Но небольшого размера достаточно, поэтому, на мой взгляд, это лучше, учитывая тот факт, что BackSpase становится все больше и больше. Это правда, что на некоторых клавиатурах большие клавиши BackSpace и Enter, но правая клавиша Shift становится короче, что отстойно. Если клавиша Enter большая, то есть еще два варианта: буква «L» в виде реверса и буква «Г» в виде реверса. Последний вариант наименее удобен, так как нажатия обычно происходят рядом с клавишами, а в конфигурации L легко дотянуться до соседних клавиш.
Как упоминалось ранее, в зависимости от размера Enter и Backspace, клавиша Shift (вправо) может уменьшаться в размере. Это крайне нежелательно, поскольку Shift используется часто, особенно в сочетании с другими клавишами, и в таких случаях легко выйти из-под контроля. Например, легко переключать раскладки клавиатуры с помощью комбинации Cntrl+Shift, но когда этот Shift маленький, это становится менее удобным. Да, вы можете использовать левый Shift'om, но, в конце концов, при наборе текста вы должны использовать обе руки.
Поэтому выбирайте клавиатуру с большим Shift и BackSpace и меньшим Enter. Хорошим вариантом также является следующая конфигурация клавиш: маленькая BackSpace, большая L-образная Enter и большая клавиша Shift. Но, на мой взгляд, первый вариант лучше.
Некоторые клавиатуры имеют так называемую конфигурацию Eraze-Eaze, где пробел разделен на две половины. Одна из них (по желанию) используется в качестве пробела, а другая является клавишей BackSpace. Опять же, это сделано для удобства, но сомнительность этой идеи в том, что она противоречит основному правилу слепого набора, согласно которому свободная (а значит, любая) рука нажимает пробел. То есть, если последняя буква слова вводится одной рукой, то следующий за ней пробел вводится другой рукой. К счастью, в случае с Eraze-Eaze вам не придется программировать половину, оставив две функции пробела (spaces). Некоторые клавиатуры могут добавлять Escape. эту функцию можно отнести к преимуществам, так как она становится более доступной. Конечно, это достаточно легко сделать, так как Escape всегда находится в отдельном положении.
В связи с распространением операционных систем, позволяющих управлять питанием, современные клавиатуры часто (хотя и не всегда) имеют три так называемые клавиши сна, которые позволяют заснуть, проснуться и включить/выключить компьютер. Нужны ли вам эти ключи - решать вам, но если да, то обратите внимание на их расположение. Есть три варианта: клавиша расположена рядом с нижним рядом клавиш подкачки, клавиша расположена рядом с верхним рядом клавиш подкачки, а клавиша сна расположена над группой Break, которая нажимается и объединяется с клавишами подкачки. Последний вариант не очень хорош, если вы привыкли нажимать Insert (например, Shift+Insert), то из-за обычного изменения расположения клавиш вы можете нажать PrintScreen и 3-4 или более мегабайт картинки будут вытеснены в буфер (в зависимости от разрешения и палитры), даже перезаписывая предыдущее содержимое. Второй способ позиционирования еще «лучше» - при нажатии на нужную вставку вы фактически нажмете кнопку выключения. Поэтому, первый вариант - самый лучший.
Для тех, кто использует русский язык, важен способ создания русской раскладки клавиатуры и цвет русских букв. Кириллические раскладки могут быть русскими и русскими пишущими машинками. печатные раскладки, как следует из названия, повторяют клавиши печатной машинки. Он был стандартом почти столетие до появления Windows, в которой появилась новая раскладка. Они почти полностью совпадали, но с небольшими, но эффективными улучшениями в русском языке, например, почти неиспользуемая буква «ё» была перемещена в дальний угол и заменена клавишей, которая часто использовала полную остановку и запятую. Компания разработала для нас лучший макет.
Расположение кириллических букв, конечно, зависит только от драйвера (в Windows после установки обычно стоит русский язык, но его можно изменить), а также можно купить наклейки или запомнить расположение неподходящих ярлыков. Но стоит ли глупость того? Поэтому, пожалуйста, выбирайте клавиатуру с русской раскладкой. Кстати, другие уже не производятся. Цвет нанесенных кириллических букв также важен. Конечно, красный цвет лучше, потому что он сразу выделяется, но в принципе, это дело привычки. Хотя предпочтение, вероятно, все же следует отдать красному цвету.
Доступны следующие типы клавиатур.
- Мембрана
- Полумеханическая
- Механический
- Сенсорный
- Виртуальный
Мембранные клавиатуры получили свое название благодаря тому, что при нажатии клавиши две мембраны закрываются. Возврат ключа осуществляется резиновым куполом (с валом в центре). Мембрана обычно выглядит как диск на отпечатанном пластиковом листе. Для разделения мембраны используется промежуточная фольга с отверстием. Поэтому предложения часто пишутся как «мембрана» или «мембранная клавиатура». Поскольку мембрана расположена на внутренней стороне пленки, структура хорошо защищена, например, от пролитого кофе. В более надежной реализации все выглядит как резиновая прокладка с выступающим куполом под клавишами. К преимуществам этого типа клавиатуры относятся низкий уровень шума, легкое нажатие клавиш, защита от мелких предметов и жидкостей и низкая цена. Единственным недостатком является меньшая долговечность по сравнению с другими типами.
Основные преимущества данной технологии:
- низкая стоимость
- герметичность контакта
Недостатки:
- невысокая долговечность контактов (по сравнению с качественной механикой)
- постепенное накопление «усталости» и отказы при возврате кнопки в исходное положение
Максимальное количество нажатий на одну кнопку – до 20 миллионов для клавиатур известных фирм. 20 миллионов нажатий – это много или мало? Для сравнения – если в течении года каждый день 16 часов подряд каждую секунду нажимать на клавишу, то тогда как раз наберется чуть более 20 миллионов. Поэтому для 95% применений такая надежность более чем достаточна.
В полумеханических клавиатурах используются более долговечные (до 50-100 млн. нажатий) и не протирающиеся металлические контакты, в дорогих моделях они могут быть позолоченными. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом. В остальном полумеханические клавиатуры похожи на мембранные. Вот только стоят они несколько дороже.
В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной. Минусы такого механизма заключаются в отсутствии герметичности и дороговизне. Например, очистка от пролитого кофе займет немало времени. Правда, есть модели с защитой, но они еще дороже. Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены, а также отсутствие усталости (то есть сопротивление нажатию практически не зависит от количества нажатий, чего нельзя сказать о механических и полумеханических клавиатурах).
Основные преимущества:
- высокая надежность
- большая «жесткость» контакта
Недостатки:
- высокая стоимость
Максимальное количество нажатий на одну кнопку – до 50 миллионов для клавиатур известных фирм. Поэтому такие клавиатуры просто необходимы для таких функций, как ввод сообщений у операторов пейджинговой связи, прием заказов на авиабилеты и тому подобное, то есть там, где круглосуточно клавиатура интенсивно используется.
Клавиатуры бывают с кликом или без. В буквальном переводе клик (click) – щелчок. Реализуется дугообразной тонкой пластиной под клавишей, которая рывком прогибается. Клик позволяет точно чувствовать, что клавиша нажата, и не пропускать буквы при быстром наборе.
Есть еще одна разновидность клавиатур - сенсорные клавиатуры. Принцип ее действия основан на усилении разности потенциалов, приложенной к одному элементу. Количество этих элементов соответствует числу клавиш. В качестве чувствительных элементов используются токопроводящие контакты, выполненные в виде двух пластин, разделенных небольшим зазором. В момент касания пальцем контактных площадок статистический потенциал усиливается соответствующей схемой, на выходе которой формируется сигнал, аналогичный сигналу обычной клавиатуры. Сенсорные клавиатуры самые долговечные, потому что в них нет механических элементов, но за счет этого они заметно дороже, чем обычные. Так как электроника покрыта слоем полимерной пленки (на ней также нанесены символы), то сенсорная клавиатура почти полностью защищена от внешних воздействий. Правда, сколь-либо широкого распространения подобные устройства не получили в связи с неудобством изпользования и дороговизной, поэтому встретить их можно только что разве на крупных промышленных предприятиях в производственных цехах, да и то редко.(1)
Интерфейс
Существует три основных интерфейса: АТ, PS/2 и USB-интерфейс. AT уже устарел и покупать клавиатуру с таким разъемом стоит только если материнская плата рассчитана на подключенме такой клавиатуры.
Если же у вас материнская плата формата АТХ, то она имеет другой разъем для клавиатуры, называемый PS/2. Поэтому выбирайте клавиатуру с разъемеом PS/2 на конце кабеля.
В последнее время очень популярными стали устройства для шины USB, в том числе и клавиатуры. Кроме возможности горячего подключения/отключения они не имеют явных преимуществ, но стоят заметно дороже. Но, тем не менее, если есть деньги, то лучше клавиатура с USB-интерфейсом, чем с PS/2 (хотя бы потому, что такая клавиатура современней). Кстати, цены на USB-клавиатуры все время снижаются и, вероятно, скоро будут на уровне обычных клавиатур, и это еще один плюс. Однако до того, когда она снизится достаточно, вряд ли в USB будет что-либо действительно объективно хорошее.
Если же вы неофиты (т.е. любите все новое) и решитесь в пользу USB, то дальше нужно выбрать, хотите ли вы превратить клавиатуру в USB-хаб или нет. Дело в том, что на USB-клавиатуре может быть еще несколько USB-портов (1, 2, 4) для подключения цепочкой других периферийных устройств. На мой взгляд, использовать клавиатуру в качестве хаба не совсем удобно, так как клавиатуру иногда приходится двигать, и тогда за ней потянутся все кабели, что неудобно.
Наконец, клавиатуры бывают беспроводные и с проводом. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получил большого распространения из-за того, что для функционирования устройства нужен прямой контакт устройств, а более распространены радио клавиатуры. Если вы любите играть в Unreal или что-то набирать, развалившись в кресле и положив ноги на стол, то беспроводные клавиатуры предоставят такую возможность. В остальных же случаях их преимущества спорны, а вот недостатки очевидны - необходимо менять батарейки, не загораживать передатчик предметами, через которые плохо проникают радиоволны и т. п. К тому же такие клавиатуры стоят намного дороже обычных. А если вам просто не хватает длины кабеля, то ее можно увеличить с помощью клавиатурного удлинителя.
Дополнительные возможности
До появления Windows все клавиатуры имели 101 клавишу. Затем были добавлены еще три клавиши: две клавиши вызова меню «Пуск» и одна клавиша вызова контекстного меню. Вряд ли их наличие можно рассматривать как дополнительные возможности, потому что они стали уже стандартными. Но сейчас на клавиатурах можно встретить много других дополнительных клавиш и кнопок.
