تحقیق در مورد صفحه کلیدها

بخشی از مقاله

صفحه كليدها

صفحه كليدها در دو طرح سنتي (Traditional) و ارگونوميك (Ergonomic) توليد مي شوند ، لغت «ارگونوميك» به معناي طراحي بصورت ايمن و برقراري ارتباط آسان بين انسان و ماشين (كامپيوتر)‌مي باشد . صفحه كليدهاي ارگونوميك بصورتي طراحي شده اند كه مچ دستهاي شما را بالا و متقيم نگه دارند . اين مورد براي بعضي از كاربران راحتي را فراهم مي كند و براي بعضي ها خير . 

صفحه كليدها در مقابل كليدهايي كه فشار داده مي شوند عكس العمل هاي متفاوتي دارند . بعضي از افراد دوست دارند كه كليدهاي صفحه كليد محكم باشند و تعدادي دوست دارند كه هنگام كليد زدن بر روي صفحه كليد ، صداي بيشتري (صداي زدن كليدها) توليد شود . يك صفحه كليد ممكن است داراي ميله ها يا دايره هاي برجسته بر روي كليدهاي J و F باشد تا بتواند به قرار گرفتن انگشتان شما در محل صحيح كمك كند . ويژگي ديگر ، عمق موجود در لبه بالايي صفحه

كليد است كه مداد ، خودكار و ... را نگه مي دارد . بعضي از صفحه كليدها در پشت خود‌، داراي يك پورت ماوس هستند . صفحه كليدهاي خاصي وجود دارند كه داراي گوي هاي ردياب Trackball) يا اسكنرهاي مغناطيسي هستند كه براي اسكن كردن كارتهاي اعتياري (Credit Cards) در مغازه هاي خرده فروشي بكار مي روند .

توليد كننده هاي صفحه كليد براي برقراري اتصال كليدها از يكي از دو فناوري زير استفاده مي كنند : 1-اتصال ورقه‌اي (Foil Contact) ، اتصال فلزي (Metal Contact). در يك صفحه كليد با اتصال ورقه اي ، هنگاميكه كليدي را فشار مي دهيد دو لايه از ورقه هاي فلزي با هم تماس پيدا كرده و مداري را مي بندند . يك فنر كوچك كه در زير در پوش كليد قرار دارد ، بعد از رها شدن كليد ، آنرا به حالت عادي خود بر مي گرداند . صفحه كليدهاي با اتصال فلزي گرانتر و سنگين تر هستند . اين نوع صفحه كليدها توسط شركتهاي IBM ، AT&T و شركتهاي ديگر ساخته مي شوند . در اين صفحه كليدها ، هنگانيكه كليدي را فشار مي دهيد ، دو صفحه فلزي اتصال را برقرار مي كنند و هنگاميكه كليد رها مي شود يك فنر كوچك باعث مي شود كه كليد به حالت عادي بر گردد .

كانكتورهاي صفحه كليد
صفحه كليدها به سه روش به PC متصل مي شوند : توسط يك كانكتور PS/2 (كه گاهي اوقات mini-DIN ناميده مي شود ) يك كانكتور DIN ، و يا جديداً با استفاده از يك پورت USB .

كانكتور DIN گرد بوده و داراي 5 پين است . نوع ديگر كانكتور PS/2 است كه داراي 6 پين است . جدول زير پايه هاي خروجي (وضعيت و معناي هر پايه) هر دو نوع كانكتور را نشان مي دهد . اگر صفحه كليدي كه شما استفاده مي كنيد داراي كانكتوري متفاوت با پورت صفحه كليد كامپيوتر شما است ، از يك وفق دهنده كانكتور صفحه كليد استفاده نماييد . يك نمونه تبديل وجود دارد كه كانكتور DIN را به PS/2 يا PS/2 را به DIN تبديل مي كند .
بدون توجه به نوع اتصال يا ساختار صفحه كليد ، هنگاميكه كليدي فشار داده مي شود، يك فرآيند منطقي اتفاق مي افتد . ابتدا يك كد به نام make code و هنگام رها كردن آن كدي به نام break code توليد مي شود . يك تراشه در داخل صفحه كليد اين كدها را پردازش كرده و نتيجه را به CPUارسال مي كند . اين تراشه موقعيت كليد فشار داده شده را مشخص كرده و آن موقعيت را به همراه IRQ به CPU ارسال مي‌كند . كد پويش شده (Scan code) بطور موقتي در حافظه ذخيره مي شود . درايور صفحه كليد كه غالباً در BIOS سيستم ذخيره شده است ، كد پويش شده را به كاراكتر تخصيص يافته به آن كد تبديل مي كند كه اين كار مطابق با درايور انتخاب شده صفحه كليد صورت مي پذيرد . درايورهاي مختلفي براي تغيير دادن كد پويش شده وجود دارند .
درايورهاي سخت مورد استفاده در ميكروكامپيوترهاي امروزي از نسل كامپيوتر هاي Mainframe اوليه در دهة 1970 مي باشند . اين درايوها شامل صفحات يا ديسكهايي هستند كه بسيار بزرگتر و باريكتر از صفحه هاي فونوگراف مي باشند . اين صفحات به نحوي به هم چسبيده اند كه فضاي لازم براي حركت هدهاي خواندن / نوشتن بين آنها وجود داشته باشد . هدها در هنگامي كه صفحات با سرعت زياد در حال گردش هستند بطور هماهنگي حركت مي كنند .

در دهة 1970 نويسندگان برنامه هاي كاربردي تعيين كنندة چگونگي و مكان نوشته شدن اطلاعات بر روي سيني ها بودند . آنها برنامه هاي خود را به گونه اي مي نوشتند كه داده ها بطور يكنواخت بر روي ديسك ها قرار بگيرند . بطوريكه هدها تا آنجايي كه ممكن بود در هنگام خواندن و نوشتن حركتي يكنواخت داشته

باشند . آنها با نگاه كردن به هد از پشت حفاظ شفاف ، مي توانستند در مورد كار خود قضاوت كنند . چنانچه برنامه ريزي مناسب بود ، هدها بطور ملايم بر روي ديسكها حركت مي كردند و در غير اين صورت هدها براي استخراج اطلاعات بطور نامنظم به عقب و جلو مي پريدند . در سيستم هاي امروزي مسائل بسيار پيچيده تر هستند . چندين لايه نرم افزاري بين اطلاعات ذخيره شده روي درايو سخت يا فلاپي ديسكها قرار دارند و اين برنامه ها مي توانند باعث خواندن از ديسك يا نوشتن بر روي آن شوند .

در واقع ساختمان و عملكرد درايوهاي سخت تغييري نكرده است . درايوهاي سخت مدرن داراي 2 با تعداد بيشتري صفحه هستند كه چسبيده به هم و بصورت هماهنگ مي چرخند . هدهاي خواندن / نوشتن توسط يك محرك كنترل شده و بطور هماهنگ در طول سطح ديسكهايي كه به دور يك محور باريك مي چرخند به عقب و جلو حركت مي كند . انواع گوناگوي از درايوهاي سخت ‍PC وجود دارد كه همگي از ميدان مغناطيسي استفاده كرده و اطلاعات در شيار سكتورهاي روي آنها ذخيره شده و فايل هاي اطلاعات در دسته هايي كه شامل يك يا تعدادي بيشتر سكتور مي باشند ، آدرس دهي مي شوند .

شكل 1 يك درايو سخت يا چهار سيني را نشان مي دهد . از تمامي 8 رويه اين چهار صفحه براي ذخيره كردن داده استفاده شده است ، اگرچه در بعضي از درايوهاي سخت سطح بالايي اولين صفحه ، فقط مانند درايوهاي فلاپي ، اطلاعاتي را براي رديابي داده و كاركرد ديسك نگهداري مي كند .

هر رويه يا سطح يك صفحة درايو سخت يك هد Head)) ناميده مي شود . ( با مكانيسمي كه در روي سيني حركت كرده و عمل خواندن و نوشتن را انجام مي دهد اشتباه نكنيد) . همچون درايو فلاپي ، هر هد به شيارها (Trcacks) و سكتورها(Sectors) تقسيم مي شود . هشت شيار نشان داده شده در شكل كه همگي در يك فاصله تا مركز سيني ها قرار داشته و بر روي هم يك سيلندر تشكيل مي دهند. اگر يك ديسك 300 شيار بر هر هد داشته باشد ، بنابراين به همين تعداد سيلندر خواهد داشت .

مشابه فلاپي ديسكها ، دادة نوشته شده روي يك درايو سخت از بيروني ترين شيار آغاز مي گردد . تمامي سيلندر اول بايد قبل از آنكه هدهاي خواندن / نوشتن براي پر كردن سيلندر دوم به جلو حركت كنند پر شده باشد . لازم به يادآوري است كه شيارهايي كه به مركز يك سيني نزديكتر هستند كوچكترند اما بايد به همان اندازة شيارهاي دورتر يعني شيارهاي نزديك به لبة بيروني ، داده ذخيره كنند . از آنجايي كه با حركت هدها به سمت مركز ، شيارها كوچكتر و كوچكتر مي شوند ، هدهاي خواندن / نوشتن بايد نحوه نوشتن داده را تغيير دهند چرا كه سكتورها مقدار ثابتي بايت ذخيره مي كنند ، حتي اگر اندازة فيزيكي آنها تفاوت كند . مي توان از دو روش جبران سازي نوشتن و كاهش جريان نوشتن براي تطبيق شيارهاي كوچكتر استفاده كرد .

جبران سازي نوشتن ، سرعت نوشتن داده در درايو را با كوچكتر شدن شيارهاي نزديك به مركز افزايش مي دهد . اگر درايو سخت از اين روش نوشتن استفاده كند ، شيار يا سيلندري را كه جبران سازي از آن آغاز شده مشخص مي كند . ضميمه B نشان مي دهد كه بعضي از درايوها از اين روش استفاده نمي كنند در بعضي جداول جبران سازي به صورت مجموع سيلندرهاي هر درايو نمايش داده شده و اين مطلب بدين معني است كه از جبران سازي استفاده نشده است .
كاهش جريان نوشتن همانند نامش عمل مي كند يعني در سيلندرهاي نزديك مركز صفحه هدهاي خواندن / نوشتن به اين دليل كه نقاط به هم نزديك و نزديكتر مي‌شوند ،‌جريان لازم براي ايجاد نقاط مغناطيسي بر روي ديسك را كاهش مي دهند . اين روش به اندازة روش قبل رايج نيست .

فناوري IDE
تقريباً در همة درايوهاي سخت موجود در بازار از استاندارد IDE استفاده شده است ،‌ اما هميشه هم اين چنين نيست . بعضي از درايوهاي قديمي تر كه هنوز در بازار موجود هستند از استانداردهايي مانند MFM و RLL و ESDI استفاده كرده اند . انواع پيشرفته تر فناوري IDE همچون IDE پيشرفته (EIDI) و SCSI نيز وجود دارند كه شامل يك درايو IDE و يك گذرگاه ويژه ورودي / خروجي سريع با كنترل كنندة گذرگاه مخصوص به خود مي باشد .
در كنار درايوهاي سخت ، درايوهاي قابل جابجايي (Removable Drives) روز به روز رايج‌تر مي شوند . بخش بعدي چگونگي كار IDE و SCSI و درايوهاي قابل جابجايي را مورد بحث قرار داده و همچنين شامل درايوهاي MFM و RLL (فقط به خاطر دلايل تاريخي) مي باشد تا به درك شما دربارة‌ مباني اوليه و پيشينة فناوري درايوهاي امروزي كمك كند .

چنانچه پيش از اين شرح داده شد يك درايو سخت شامل دو يا تعداد بيشتري صفحة فلزي دوار مي باشد كه بدون فاصلة هوايي با هدهاي خواندن / نوشتن ، كه به عقب و جلو حركت مي كنند ، جايگذاري شده اند . درايو در داخل يك محفظه در جعبة كامپيوتر جاي گرفته و به طرز مطمئني توسط نگهدارنده ها و يا پيچ و مهره به نگهدارنده متصل مي شود . اين كار از آسيب ديدگي درايو هنگامي كه هدها به سطح ديسك خيلي نزديك بوده و ديسكها در حال چرخش هستند ، جلوگيري مي كند .

يك درايو سخت نيازمند يك برد كنترل كننده كه داراي ROM برنامه ريزي شده براي فرمان دادن به هدهاي خواندن / نوشتن است مي باشد تا مشخص كند كه هدها چگونه ، كجا و چه وقت در امتداد صفحه هاي فلزي حركت كرده و چگونه داده را بخوانند و يا بنويسند . در درايوهاي IDE و SCSI كنترل كننده بر روبرد مدار چاپي روي محفظة درايو قرار گرفته و جزيي از اين مجموعه به حساب مي آيد ( از همين رو است كه واژة IDE يا الكترونيك دستگاههاي مجتمع براي آن انتخاب شده است) . در درايوهاي قديمي تر RLL و MFM ، برد كنترل كننده به صورت مجزا و آزاد وجود دارد و بوسيله دو كابل به درايو متصل مي شود . امروزه ، كنترل كنندة IDE از طريق يك كابل داده كه بين درايو و اتصال IDE روي برد سيستم قرار دارد ، به درايو متصل مي شود . بردهاي سيستم قديمي تر اتصال IDE نداشتند لذا از يك كارت وفق دهنده كوچك كه به عنوان يك گذرگاه بين درايو و برد سيستم عمل مي كرد استفاده مي شد . كابل داده بين درايو و كارت وفق دهنده (adapter card) كه در اسلات ISA روي برد سيستم جاي مي گيرد ، متصل مي شود .

شكل 2 يك زير مجموعة سخت افزاري شامل يك درايو سخت IDE و. اتصالات آن به برد سيستم را نشان مي دهد . علاوه بر اتصال براي كابل دادة 40 پين ، درايو سخت داراي يك سيم اتصال به منبع تغذيه براي گرفتن برق مي باشد .

تقريباً تمامي درايوهاي بازار محصول فناوري IDE هستند . فناوري IDE يك نوآوري جديد در درايوهاي سخت RLL و MEM بوده و عرصه هاي جديدي را در اين زمينه مي گشايد . براي درك اينكه فناوري IDE از چه لحاظ با ديگر فناوري ها متفاوت است ، چگونگي فرمت سطح پايين را شرح مي دهيم .

شيارها و سكتورهاي روي يك درايو IDE
فناوري هاي MFM و RLL 26 و يا 17 سكتور بر روي هر شيار در سطح صفحه فلزي درايو استفاده مي كنند . شيارهاي بزرگتر و نزديك به خارج صفحة فلزي شامل همان تعداد بايتهايي هستند كه شيارهاي كوچكتر نزديك به مركز صفحة فلزي مي‌باشند . اين سازماندهي ، فرمت يك درايو و بعد از آن دستيابي به داده را آسان تر مي سازد اما باعث هدر رفتن فضاي درايو نيز مي شود . تعداد بايتهايي كه يك شيار مي تواند داشته باشد توسط نزديك ترين شيار به مركز مشخص مي شود و ساير شيارها بايد از همين نظام تبعيت كنند .

يكي از پيشرفتهاي اصلي در فناوري IDE اين است كه در درايوهاي IDE اين محدوديت از بين رفته است . در درايوهاي IDE تعداد سكتورهاي روي هر شيار در طول سيني ثابت نيستند . در اين فرمت جديد كه ضبط منطقه اي بيت (zone bit recording) ناميده مي شود ، شيارهاي نزديك به مركز داراي كمترين تعداد سكتور بر روي شيار مي باشند و هر چه كه شيار ها بزرگتر مي شوند تعداد سكتورها افزايش مي‌يابد . به عبارت ديگر هر شيار روي درايو IDE طوري طراحي

شده است كه متناسب با اندازة‌ شيار داراي مقدار بهينه اي از سكتورها باشد . چيزي كه اين سازماندهي را عملي ساخته اين است كه : همچنان 512 بيت در هر سكتور درايو وجود دارد . اگر اين ثبات وجود نداشت ، آنگاه سيستم عامل (OS) هنگام ارتباط با درايو مشكلات گوناگوني پيش رو داشت و به خاطر اينكه شيارها تعداد متفاوتي سكتور دارند ، سيستم عامل هنگام ارتباط با درايو IDE ، چنانكه در فلاپي ديسك ها و درايوهاي سخت قديم انجام مي شد ، نمي تواند با BIOS كنترل كنندة درايو سخت از طريق شيارها و سكتورهاي مربوطه ارتباط برقرار كند . لذا بايد روشهاي جديد و موثرتري به كار گرفته شود .

فرمت كردن يك درايو
مي دانيم كه هنگامي كه DOS يك ديسك را فرمت مي كند ، سكتورها و شيارها را روي ديسك مشخص و علامت گذاري مي كند . در درايوهاي IDE از آنجا كه علامت گذاري شيارها و سكتورها از روند ساده اي پيروي نمي كند ، اين فرآيند در كارخانه انجام مي گيرد . اين عمليات فرمت كردن سطح پايين (Low-Level Formatting) ناميده مي شود . سيستم عامل ، همچنان اجرا كنندة باقي مانده عمليات فرمت (يعني ايجاد بوت سكتور ، FAT و دايركتوري ريشه) مي باشد كه به اين عمليات ، فرمت كردن سطح بالا (High-Level Formatting) يا فرمت كردن سيستم عامل گفته مي شود .
در فناري هاي قديمي تر RLL و MFM و BIOS سيستم ، سيستم عامل و يا برنامه‌هاي كمكي مانند Norton و SpinRite مي توانند فرمت سطح پايين را انجام دهند . چنانكه هم اكنون نيز يك روال فرمت سطح پايين وجود دارد كه بخشي از استاندارد BIOS سيستم مي باشد . در مورد يك درايو IDE استفاده از BIOS سيستم و يا نرم افزار كمكي استاندارد براي فرمت كردن سطح پايين فاجعه خواهد بود . فرمت درايو IDE به اين صورت ، ممكن است باعث تخريب دائمي درايو شود مگر اينكه BIOS كنترل كننده درايو تا به آن اندازه هوشمند باشد كه چنين دستوراتي را نپذيرد . به خاطر روش خاص فرمت درايو IDE و نحوه دستيابي به داده در آن ، شما بايد از يك كنترل كنندة مخصوص به درايو IDE استفاده كنيد . به همين خاطر درايوهاي IDE داراي يك كنترل كننده تعبيه شده در بر روي محفظة جايگيري درايو بوده و كنترل كننده و درايو به طور قائم به هم متصل شده اند .

به خاظر آنكه درايوها توسط توليد كننده به صورت سطح پايين فرمت شده اند ، ديگر نمي توانند در مانند درايوهاي قديمي دوباره فرمت كردن سطح پايين شوند . معمولاً انتظار مي رود نشانه گذاري سكتور و شيار بر روي درايو كه توسط كارخانه انجام شده تا روز آخر كار درايو عمر كنند . به همين دليل درايوهاي IDE اغلب به عنوان درايوهايي غيرقابل دور ريختن شناخته مي شوند . هنگامي كه شيارها و سكتورها به تدريج محو مي شوند ، كه در نهايت چنين خواهد شد ، شما فقط بايد درايو را به كناري گذاشته و يك درايو جديد خريداري كنيد!