Kako delujeta računalniška tipkovnica in miška?

Ko pogledamo raznolikost sodobnih tipkovnic, si težko predstavljamo, da dejansko izvirajo iz mehanskih pisalnih strojev, ki niti niso uporabljali električne energije. Danes so na voljo različni modeli: ravni, pravokotni, ergonomski, z RGB osvetljavo, zložljive in mini tipkovnice. Računalniške tipkovnice so seveda občutno hitrejše od svojih predhodnikov. V hitrosti jih premaga le programska oprema za prepoznavanje glasu oziroma program za narekovanje.

Toda ne glede na to, kakšna je tipkovnica, skoraj vsaka deluje na podoben način oziroma s podobno tehnologijo. Trenutna postavitev tipkovnice (QWERTY) temelji na stari postavitvi pisalnega stroja in ni bila zasnovana za pospešitev tipkanja, ampak upočasnitev, da bi se pisalni stroji manj zatikali. Računalniška tipkovnica je strojna naprava, ki deluje v skladu z navodili, ki jih zagotovi uporabnik. Vsebuje vezja, stikala in procesorje, ki pomagajo pri prenosu sporočil v računalnik ob pritisku tipke. Poglejmo si podrobneje, kako tipkovnica deluje.

Notranje delovanje tipkovnice

Tipkovnica ima lasten procesor in vezja, ki tvorijo izredno pomembno komponento, imenovano matrica tipk. To je zbirka vezij pod tipkovnico, ki je na določeni točki pod vsako tipko prekinjena, zaradi česar je vezje nepopolno. S pritiskom na tipko zaključimo to vezje in tako omogočimo procesorju, da natančno določi lokacijo tipke, ki je bila pritisnjena.

Delovanje tipk

Pod vsako tipko je majhna luknja, ki je na vrhu dolge okrogle palice. Ko pritisnemo tipko, istočasno potisnemo palico skozi luknjo in tako vzpostavimo stik s spodnjimi plastmi vezja. Znotraj luknje je majhen košček gume, ki preprečuje premikanje tipke navzdol in jo potisne nazaj navzgor, ko sprostite tipko.

Zaznavanje pritiskov tipk

Ko pritisnete katero koli tipko, se pritisne stikalo, ki zaključi vezje in omogoči pretok majhne količine električnega toka. Procesor analizira položaj pritisnjenih tipk in informacije pošlje v računalnik, kjer jih obdela t. i. krmilnik tipkovnice. Po obdelavi krmilnik podatke pošlje operacijskemu sistemu, ki jih preveri in analizira, ali vsebujejo kakršne koli ukaze na sistemski ravni, na primer Ctrl+Shift+Esc, ki je bližnjica za odpiranje upravitelja opravil. Če so takšni ukazi prisotni, jih računalnik izvede; če ne, posreduje informacije trenutno odprti aplikaciji. Aplikacija nato preveri, ali se pritiski nanašajo na kakšne ukaze v aplikaciji, na primer Ctrl+P. Še enkrat: če gre za ukaz, se le-ta najprej izvrši. V nasprotnem primeru so pritiski na tipke sprejeti kot vsebina ali podatki. Vse to se zgodi v delčku sekunde, zato tudi če pritisnete veliko tipk, v sistemu ni vidnega zamika.

Preslikava znakov

Matrica tipk ima ustrezen grafikon ali zemljevid znakov shranjenega v računalniškem pomnilniku samo za branje (ROM). Ko pritisnete tipko, procesor z grafikonom poišče položaj vezja, ki je bilo dokončano. Vse tipke oziroma vsi znaki so shranjeni v pomnilniku. Če je bilo npr. na zemljevidu znakov določeno, da je bila pritisnjena lokacija tipke »x«, bo na zaslonu prikazana mala črka x. Če pa je bila zaznana lokacija tipk Shift in »x«, potem se bo prikazala velika črka X. Preprosto povedano, tipkovnice uporabljajo stikala in vezja za spreminjanje pritiskov tipk v jezik, ki ga razume računalnik. Vsaka tipkovnica vsebuje procesor, ki prevaja pritiske tipk v ustrezen jezik.

Vrste stikal

Obstajata dve vrsti stikal, ki se uporabljata za dokončanje vezij v tipkovnicah. Nekatere od njih uporabljajo kapacitivni postopek, namesto zgoraj opisanega mehanskega. V tem procesu se vezje ne prekine in tok neprekinjeno teče skozi tipkovnico. Vendar ima vsaka posamezna tipka pritrjeno ploščo, ki se ob pritisku premakne bližje vezju. To gibanje se registrira na matrici tipk, kar povzroči spremembo električnega toka, ki teče skozi vezje. Ta sprememba se nato primerja z zemljevidom znakov in določi se lokacije tipke.

Mehanska stikala vključujejo stikala z gumijasto kupolo, membranska stikala, kovinska kontaktna stikala in stikala iz penastih elementov. Med njimi so najpogostejša membranska in kupolasta stikala, saj imajo dober otipni odziv in so dokaj odporna na razlitje ali obrabo, poleg tega pa so relativno poceni in enostavna za izdelavo.

Kaj pa miška? Kako deluje?

Kako miška beleži gibanje in kako to prepozna računalnik? LED se uporablja za osvetlitev površine pod senzorjem. Cenejše miške na trgu uporabljajo tradicionalne LED diode, ki oddajajo rdečo ali modro svetlobo. Nekatere miške so opremljene z infrardečo LED, katere luči niso vidne človeškemu očesu. Miška, ki uporablja LED kot vir svetlobe, se imenuje optična miška. V zadnjih nekaj letih je laserska miška postala vse bolj priljubljena, zlasti pri gamerjih. Namesto LED uporabljajo lasersko diodo. Te miške naj bi delovale na kateri koli površini, vključno s steklom, uporabljajo pa se v vrhunskih igralnih miškah.

Znotraj računalniške miške najdemo tudi prizmo, ki prepreči, da bi bili svetlobni viri in notranja elektronika izpostavljeni zunanjim razmeram. Svetloba iz LED diod udari v prizmo, ki odbije žarek in ga usmeri na površino pod senzorjem. CMOS senzor sprejme odbito svetlobo in poskuša izmeriti premike miške. CMOS je fotografski senzor, ki se uporablja v večini sodobnih fotoaparatov pametnih telefonov. Sprejema svetlobne signale in jih pretvarja v digitalne signale, da naredi digitalno fotografijo. Kako pa meri gibanje? Senzorji CMOS, ki se uporabljajo v miškah, so posebej zasnovani za uporabo v njih. Senzor posname fotografije površine pri zelo visokih hitrostih zajema sličic (razpon od 1500 do 6000 slik na sekundo). Po zajemu jih pošlje DSP čipu za nadaljnjo obdelavo. DSP (digitalni signalni procesor) čip predstavlja možgane računalniške miške in je odgovoren za vse izračune. Po prejemu slik iz CMOS senzorja opravi veliko testov. Primerja več slik in išče spremembe v vzorcu površine. Nato na podlagi teh vzorcev izračuna smer in hitrost miške in te premike pošlje kot digitalni signal ustreznih koordinat kazalca v računalnik prek USB priključka.