تحقیق مقاله صفحه کلید ها

صفحه کلید ها

صفحه کلیدها در دو طرح سنتی (Traditional) و ارگونومیک (Ergonomic) تولید می شوند ، لغت «ارگونومیک» به معنای طراحی بصورت ایمن و برقراری ارتباط آسان بین انسان و ماشین (کامپیوتر)‌می باشد . صفحه کلیدهای ارگونومیک بصورتی طراحی شده اند که مچ دستهای شما را بالا و متقیم نگه دارند . این مورد برای بعضی از کاربران راحتی را فراهم می کند و برای بعضی ها خیر .

صفحه کلیدها در مقابل کلیدهایی که فشار داده می شوند عکس العمل های متفاوتی دارند . بعضی از افراد دوست دارند که کلیدهای صفحه کلید محکم باشند و تعدادی دوست دارند که هنگام کلید زدن بر روی صفحه کلید ، صدای بیشتری (صدای زدن کلیدها) تولید شود . یک صفحه کلید ممکن است دارای میله ها یا دایره های برجسته بر روی کلیدهای J و F باشد تا بتواند به قرار گرفتن انگشتان شما در محل صحیح کمک کند . ویژگی دیگر ، عمق موجود در لبه بالایی صفحه کلید است که مداد ، خودکار و ... را نگه می دارد . بعضی از صفحه کلیدها در پشت خود‌، دارای یک پورت ماوس هستند . صفحه کلیدهای خاصی وجود دارند که دارای گوی های ردیاب Trackball) یا اسکنرهای مغناطیسی هستند که برای اسکن کردن کارتهای اعتیاری (Credit Cards) در مغازه های خرده فروشی بکار می روند .

تولید کننده های صفحه کلید برای برقراری اتصال کلیدها از یکی از دو فناوری زیر استفاده می کنند : 1-اتصال ورقه‌ای (Foil Contact) ، اتصال فلزی (Metal Contact). در یک صفحه کلید با اتصال ورقه ای ، هنگامیکه کلیدی را فشار می دهید دو لایه از ورقه های فلزی با هم تماس پیدا کرده و مداری را می بندند . یک فنر کوچک که در زیر در پوش کلید قرار دارد ، بعد از رها شدن کلید ، آنرا به حالت عادی خود بر می گرداند . صفحه کلیدهای با اتصال فلزی گرانتر و سنگین تر هستند . این نوع صفحه کلیدها توسط شرکتهای IBM ، AT&T و شرکتهای دیگر ساخته می شوند . در این صفحه کلیدها ، هنگانیکه کلیدی را فشار می دهید ، دو صفحه فلزی اتصال را برقرار می کنند و هنگامیکه کلید رها می شود یک فنر کوچک باعث می شود که کلید به حالت عادی بر گردد .

کانکتورهای صفحه کلید

صفحه کلیدها به سه روش به PC متصل می شوند : توسط یک کانکتور PS/2 (که گاهی اوقات mini-DIN نامیده می شود ) یک کانکتور DIN ، و یا جدیداً با استفاده از یک پورت USB .

کانکتور DIN گرد بوده و دارای 5 پین است . نوع دیگر کانکتور PS/2 است که دارای 6 پین است . جدول زیر پایه های خروجی (وضعیت و معنای هر پایه) هر دو نوع کانکتور را نشان می دهد . اگر صفحه کلیدی که شما استفاده می کنید دارای کانکتوری متفاوت با پورت صفحه کلید کامپیوتر شما است ، از یک وفق دهنده کانکتور صفحه کلید استفاده نمایید . یک نمونه تبدیل وجود دارد که کانکتور DIN را به PS/2 یا PS/2 را به DIN تبدیل می کند .

بدون توجه به نوع اتصال یا ساختار صفحه کلید ، هنگامیکه کلیدی فشار داده می شود، یک فرآیند منطقی اتفاق می افتد . ابتدا یک کد به نام make code و هنگام رها کردن آن کدی به نام break code تولید می شود . یک تراشه در داخل صفحه کلید این کدها را پردازش کرده و نتیجه را به  CPUارسال می کند . این تراشه موقعیت کلید فشار داده شده را مشخص کرده و آن موقعیت را به همراه IRQ به CPU ارسال می‌کند . کد پویش شده (Scan code) بطور موقتی در حافظه ذخیره می شود . درایور صفحه کلید که غالباً در BIOS سیستم ذخیره شده است ، کد پویش شده را به کاراکتر تخصیص یافته به آن کد تبدیل می کند که این کار مطابق با درایور انتخاب شده صفحه کلید صورت می پذیرد . درایورهای مختلفی برای تغییر دادن کد پویش شده وجود دارند .

درایورهای سخت مورد استفاده در میکروکامپیوترهای امروزی از نسل کامپیوتر های Mainframe اولیه در دهه 1970 می باشند . این درایوها شامل صفحات یا دیسکهایی هستند که بسیار بزرگتر و باریکتر از صفحه های فونوگراف می باشند . این صفحات به نحوی به هم چسبیده اند که فضای لازم برای حرکت هدهای خواندن / نوشتن بین آنها وجود داشته باشد . هدها در هنگامی که صفحات با سرعت زیاد در حال گردش هستند بطور هماهنگی حرکت می کنند . در دهه 1970 نویسندگان برنامه های کاربردی تعیین کننده چگونگی و مکان نوشته شدن اطلاعات بر روی سینی ها بودند . آنها برنامه های خود را به گونه ای می نوشتند که داده ها بطور یکنواخت بر روی دیسک ها قرار بگیرند . بطوریکه هدها تا آنجایی که ممکن بود در هنگام خواندن و نوشتن حرکتی یکنواخت داشته باشند . آنها با نگاه کردن به هد از پشت حفاظ شفاف ، می توانستند در مورد کار خود قضاوت کنند . چنانچه برنامه ریزی مناسب بود ، هدها بطور ملایم بر  روی دیسکها حرکت می کردند و در غیر این صورت هدها برای استخراج اطلاعات بطور نامنظم به عقب و جلو می پریدند . در سیستم های امروزی مسائل بسیار پیچیده تر هستند . چندین لایه نرم افزاری بین اطلاعات ذخیره شده روی درایو سخت یا فلاپی دیسکها قرار دارند و این برنامه ها می توانند باعث خواندن از دیسک یا نوشتن بر روی آن شوند .

در واقع ساختمان و عملکرد درایوهای سخت تغییری نکرده است . درایوهای سخت مدرن دارای 2 با تعداد بیشتری صفحه هستند که چسبیده به هم و بصورت هماهنگ می چرخند . هدهای خواندن / نوشتن توسط یک محرک کنترل شده و بطور هماهنگ در طول سطح دیسکهایی که به دور یک محور باریک می چرخند به عقب و جلو حرکت می کند . انواع گوناگوی از درایوهای سخت ‍PC وجود دارد که همگی از میدان مغناطیسی استفاده کرده و اطلاعات در شیار سکتورهای روی آنها ذخیره شده و فایل های اطلاعات در دسته هایی که شامل یک یا تعدادی بیشتر سکتور می باشند ، آدرس دهی می شوند .

شکل 1 یک درایو سخت یا چهار سینی را نشان می دهد . از تمامی 8 رویه این چهار صفحه برای ذخیره کردن داده استفاده شده است ، اگرچه در بعضی از درایوهای سخت سطح بالایی اولین صفحه ، فقط مانند درایوهای فلاپی ، اطلاعاتی را برای ردیابی داده و کارکرد دیسک نگهداری می کند .

هر رویه یا سطح یک صفحه درایو سخت یک هد Head)) نامیده می شود . ( با مکانیسمی که در روی سینی حرکت کرده و عمل خواندن و نوشتن را انجام می دهد اشتباه نکنید) . همچون درایو فلاپی ، هر هد به شیارها (Trcacks) و سکتورها(Sectors) تقسیم می شود . هشت شیار نشان داده شده در شکل که همگی در یک فاصله تا مرکز سینی ها قرار داشته و بر روی هم یک سیلندر تشکیل می دهند. اگر یک دیسک 300 شیار بر هر هد داشته باشد ، بنابراین به همین تعداد سیلندر خواهد داشت .

مشابه فلاپی دیسکها ، داده نوشته شده روی یک درایو سخت از بیرونی ترین شیار آغاز می گردد . تمامی سیلندر اول باید قبل از آنکه هدهای خواندن / نوشتن برای پر کردن سیلندر دوم به جلو حرکت کنند پر شده باشد . لازم به یادآوری است که شیارهایی که به مرکز یک سینی نزدیکتر هستند کوچکترند اما باید به همان اندازه شیارهای دورتر یعنی شیارهای نزدیک به لبه بیرونی ، داده ذخیره کنند . از آنجایی که با حرکت هدها به سمت مرکز ، شیارها کوچکتر و کوچکتر می شوند ، هدهای خواندن / نوشتن باید نحوه نوشتن داده را تغییر دهند چرا که سکتورها مقدار ثابتی بایت ذخیره می کنند ، حتی اگر اندازه فیزیکی آنها تفاوت کند . می توان از دو روش جبران سازی نوشتن و کاهش جریان نوشتن برای تطبیق شیارهای کوچکتر استفاده کرد .

جبران سازی نوشتن ، سرعت نوشتن داده در درایو را با کوچکتر شدن شیارهای نزدیک به مرکز افزایش می دهد . اگر درایو سخت از این روش نوشتن استفاده کند ، شیار یا سیلندری را که جبران سازی از آن آغاز شده مشخص می کند . ضمیمه B نشان می دهد که بعضی از درایوها از این روش استفاده نمی کنند در بعضی جداول جبران سازی به صورت مجموع سیلندرهای هر درایو نمایش داده شده و این مطلب بدین معنی است که از جبران سازی استفاده نشده است .

کاهش جریان نوشتن همانند نامش عمل می کند یعنی در سیلندرهای نزدیک مرکز صفحه هدهای خواندن / نوشتن به این دلیل که نقاط به هم نزدیک و نزدیکتر می‌شوند ،‌جریان لازم برای ایجاد نقاط مغناطیسی بر روی دیسک را کاهش می دهند . این روش به اندازه روش قبل رایج نیست .

فناوری IDE

تقریباً در همه درایوهای سخت موجود در بازار از استاندارد IDE استفاده شده است ،‌ اما همیشه هم این چنین نیست . بعضی از درایوهای قدیمی تر که هنوز در بازار موجود هستند از استانداردهایی مانند MFM و RLL و ESDI استفاده کرده اند . انواع پیشرفته تر فناوری IDE همچون IDE پیشرفته (EIDI) و SCSI نیز وجود دارند که شامل یک درایو IDE و یک گذرگاه ویژه ورودی / خروجی سریع با کنترل کننده گذرگاه مخصوص به خود می باشد .

در کنار درایوهای سخت ، درایوهای قابل جابجایی (Removable Drives) روز به روز رایج‌تر می شوند . بخش بعدی چگونگی کار IDE و SCSI و درایوهای قابل جابجایی را مورد بحث قرار داده و همچنین شامل درایوهای MFM و RLL (فقط به خاطر دلایل تاریخی) می باشد تا به درک شما درباره ‌ مبانی اولیه و پیشینه فناوری درایوهای امروزی کمک کند .

چنانچه پیش از این شرح داده شد یک درایو سخت شامل دو یا تعداد بیشتری صفحه فلزی دوار می باشد که بدون فاصله هوایی با هدهای خواندن / نوشتن ، که به عقب و جلو حرکت می کنند ، جایگذاری شده اند . درایو در داخل یک محفظه در جعبه کامپیوتر جای گرفته و به طرز مطمئنی توسط نگهدارنده ها و یا پیچ و مهره به نگهدارنده متصل می شود . این کار از آسیب دیدگی درایو هنگامی که هدها به سطح دیسک خیلی نزدیک بوده و دیسکها در حال چرخش هستند ، جلوگیری می کند .

یک درایو سخت نیازمند یک برد کنترل کننده که دارای ROM برنامه ریزی شده برای فرمان دادن به هدهای خواندن / نوشتن است می باشد تا مشخص کند که هدها چگونه ، کجا و چه وقت در امتداد صفحه های فلزی حرکت کرده و چگونه داده را بخوانند و یا بنویسند . در درایوهای IDE و SCSI کنترل کننده بر روبرد مدار چاپی روی محفظه درایو قرار گرفته و جزیی از این مجموعه به حساب می آید ( از همین رو است که واژه IDE یا الکترونیک دستگاههای مجتمع برای آن انتخاب شده است) . در درایوهای قدیمی تر RLL و MFM ، برد کنترل کننده به صورت مجزا و آزاد وجود دارد و بوسیله دو کابل به درایو متصل می شود . امروزه ، کنترل کننده IDE از طریق یک کابل داده که بین درایو و اتصال IDE روی برد سیستم قرار دارد ، به درایو متصل می شود . بردهای سیستم قدیمی تر اتصال IDE نداشتند لذا از یک کارت وفق دهنده کوچک که به عنوان یک گذرگاه بین درایو و برد سیستم عمل می کرد استفاده می شد . کابل داده بین درایو و کارت وفق دهنده (adapter card) که در اسلات ISA روی برد سیستم جای می گیرد ، متصل می شود .

شکل 2 یک زیر مجموعه سخت افزاری شامل یک درایو سخت IDE و. اتصالات آن به برد سیستم را نشان می دهد . علاوه بر اتصال برای کابل داده 40 پین ، درایو سخت دارای یک سیم اتصال به منبع تغذیه برای گرفتن برق می باشد .

تقریباً تمامی درایوهای بازار محصول فناوری IDE هستند . فناوری IDE یک نوآوری جدید در درایوهای سخت RLL و MEM بوده و عرصه های جدیدی را در این زمینه می گشاید . برای درک اینکه فناوری IDE از چه لحاظ با دیگر فناوری ها متفاوت است ، چگونگی فرمت سطح پایین را شرح می دهیم .

شیارها و سکتورهای روی یک درایو IDE

فناوری های MFM و RLL 26 و یا 17 سکتور بر روی هر شیار در سطح صفحه فلزی درایو استفاده می کنند . شیارهای بزرگتر و نزدیک به خارج صفحه فلزی شامل همان تعداد بایتهایی هستند که شیارهای کوچکتر نزدیک به مرکز صفحه فلزی می‌باشند . این سازماندهی ، فرمت یک درایو و بعد از آن دستیابی به داده را آسان تر می سازد اما باعث هدر رفتن فضای درایو نیز می شود . تعداد بایتهایی که یک شیار می تواند داشته باشد توسط نزدیک ترین شیار به مرکز مشخص می شود و سایر شیارها باید از همین نظام تبعیت کنند .