Peu d’entre nous se donneraient la peine de connaître le savoir-faire technique nécessaire pour comprendre le fonctionnement d’un clavier d’ordinateur, mais le fait est que son fonctionnement vous fascinera, et qu’il est brièvement expliqué dans cet article.
Le saviez-vous ?
La disposition actuelle du clavier ou disposition QWERTY, qui est basée sur la disposition de la machine à écrire, a été conçue non pas pour augmenter la vitesse de frappe, mais pour la ralentir afin d’éviter que les machines à écrire ne se bloquent.
Un clavier d’ordinateur est un dispositif matériel qui fonctionne selon les instructions fournies par l’utilisateur. Il comprend des circuits, des commutateurs et des processeurs qui aident à transférer les messages de frappe à l’ordinateur. Dans le monde technologique d’aujourd’hui, tout le monde est au courant de l’informatique et de la façon d’utiliser un PC. Nous savons tous que le clavier est un périphérique d’entrée qui fonctionne selon les instructions de l’utilisateur. Il est utilisé pour effectuer diverses tâches, comme la saisie dans un traitement de texte ou un éditeur de texte, l’accès aux menus et les jeux. Dans cet article, nous examinons de plus près le fonctionnement des claviers d’ordinateur.
Types de claviers
Ce dispositif n’a pas subi trop de transformations depuis son apparition. Des touches supplémentaires ont été ajoutées, et bien sûr, et il est disponible dans une version personnalisée dans chaque appareil électronique avec pratiquement le même format (sauf quelques touches ici et là), comme l’ordinateur portable, l’iPad, les smartphones, etc. Cependant, certains des claviers les plus courants sont :
- Clavier standard Apple à 82 touches
- 108 touches du clavier étendu Apple
- 101 touches clavier étendu
- Clavier Windows à 104 touches
Types de touches
Le dispositif que nous utilisons actuellement a été modélisé dans les années 1940 sur la base de la technologie d’un clavier de machine à écrire. En général, la plupart des claviers contiennent 80 à 110 touches, selon le système d’exploitation, le fabricant ou l’application pour laquelle il est fait. Il existe quatre types de touches de base :
- Touches de fonction
- Touches de saisie
- Touches numériques
- Touches de contrôle
La rangée supérieure (F1-F12) est constituée des touches de fonction. Certaines commandes leur sont attribuées par le système d’exploitation. Par exemple, sous Windows XP, dans l’application Microsoft Powerpoint, la touche F5 est un raccourci pour lancer un « diaporama », tandis que dans Microsoft Word, la touche F11 est utilisée pour le formatage des données.
La deuxième rangée contient les touches numériques ou touches de chiffres. Ce clavier a été introduit pour la saisie rapide de données, en particulier pour les programmes, qui contenaient beaucoup de données numériques, comme les opérations mathématiques, etc.
Les 3e, 4e et 5e rangées sont les touches de frappe. Ce sont les touches, qui sont utilisées pour la saisie réelle de texte. Toutes sortes de données alphabétiques sont saisies dans l’éditeur de texte par l’intermédiaire de ces touches.
La dernière rangée contient les touches de commande ou de contrôle. Elles permettent de contrôler le curseur, et aident à utiliser des raccourcis ou des sauts vers certaines applications internes lorsque cela est nécessaire. Certaines des touches de contrôle courantes sont :
- Contrôle (Ctrl)
- Alternative (Alt)
- Suppression (Del)
- Insérer (Ins)
- Escape (Esc)
- Home
- Fin
- Page précédente
- Page en bas
En plus de celles-ci, nous disposons également d’autres touches de modification, comme Shift et d’un pavé numérique sur la droite pour alimenter les chiffres facilement.
Fonctionnement interne des claviers
La matrice des touches
Le clavier possède son propre processeur et ses circuits, dont une majorité forme un composant important appelé matrice de touches. La matrice des touches est une collection de circuits sous le clavier, qui est cassée à un point spécifique sous chaque touche, ce qui a pour conséquence de rendre le circuit incomplet. Lorsque vous appuyez sur une touche particulière, cela complète ce circuit, permettant ainsi au processeur de déterminer l’emplacement de la touche qui a été pressée.
Fonctionnement des touches
Sous chaque touche, il y a un petit trou, qui se trouve au sommet d’une longue barre ronde. Vous pourrez peut-être l’observer si vous essayez de démonter une touche de l’appareil et que vous le remarquez. Lorsque vous appuyez sur une touche, cette barre passe à travers le trou, entrant ainsi en contact avec les couches du circuit situées en dessous. À l’intérieur du trou, il y a un tout petit morceau de caoutchouc qui empêche la touche de descendre et la repousse vers le haut lorsqu’on la relâche. Le facteur de ressort des touches est dû à cette raison.
Détection des pressions sur les touches
Lorsque vous tapez ou appuyez sur une touche, un interrupteur est actionné, ce qui complète le circuit et permet à une infime quantité de courant de circuler. Un processeur analyse la position des touches pressées et envoie cette information à l’ordinateur, où elle est envoyée à quelque chose appelé « contrôleur de clavier ». Ce contrôleur traite les informations envoyées par le processeur du clavier et les transmet ensuite au système d’exploitation (SE). Le système d’exploitation vérifie alors ces données pour analyser si elles contiennent des commandes de niveau système, comme Ctrl+Shift+Esc, qui est la touche permettant de faire apparaître le gestionnaire des tâches. Si de telles commandes de niveau système sont présentes, l’ordinateur les exécute ; sinon, il transmet l’information à l’application en cours. L’application vérifie ensuite si les touches correspondent à des commandes de l’application, comme Ctrl+P, qui est la touche de la commande d’impression. Là encore, si de telles commandes existent, elles sont exécutées en premier. Sinon, les pressions sur les touches sont acceptées comme contenu ou données. Tout cela se produit en une fraction de seconde, de sorte que même si vous appuyez sur de nombreuses touches, il n’y a aucun décalage dans le système. Ce qui se passe réellement en coulisses, c’est qu’il y a trois couches distinctes de plastique. Deux d’entre elles sont recouvertes de pistes métalliques conductrices d’électricité, et une couche isolante percée de trous les sépare. Vous pouvez voir des points aux endroits où les touches pressent les deux couches conductrices l’une contre l’autre. Il y a des lignes, qui sont des connexions électriques permettant à de minuscules courants électriques de circuler lorsque les couches sont pressées l’une contre l’autre par une touche se déplaçant vers le bas depuis le haut.
Cartographie des caractères
La matrice des touches a un tableau correspondant ou une carte de caractères qui est stockée dans la mémoire morte (ROM) de l’ordinateur. Lorsque vous appuyez sur une touche, le processeur recherche la position du circuit qui a été fermé, ou complété, avec la carte de caractères, et détermine quelle touche a été enfoncée. Toutes les touches sont cartographiées et stockées dans la mémoire. Par exemple, dans la carte des caractères, si l’on détermine que seul l’emplacement de la touche « x » a été enfoncé, alors l’alphabet minuscule « x » qui en résulte sera affiché ou pris comme une pression de touche, mais si l’on a déterminé que les emplacements des touches « Shift » et « x » ont été enfoncés, alors le caractère majuscule « X » qui en résulte sera affiché ou pris comme une pression de touche.
Pour faire simple, les claviers utilisent des commutateurs et des circuits pour transformer les frappes en un format que l’ordinateur comprend. Chaque clavier contient un processeur qui effectue le travail de traduction des frappes, ou des touches enfoncées, à l’ordinateur. Les claviers sont des appareils de bureau.
Types de commutateurs
Ce sont les deux types d’interrupteurs qui sont utilisés pour compléter les circuits dans les claviers. Certains d’entre eux utilisent un procédé capacitif, au lieu du procédé mécanique décrit ci-dessus. Dans ce procédé, le circuit n’est pas interrompu et le courant le traverse en permanence. Cependant, chaque touche individuelle est munie d’une plaque qui se rapproche du circuit lorsqu’on appuie dessus. Ce mouvement est enregistré par la matrice de la touche, ce qui entraîne une modification du courant électrique circulant dans le circuit. Ce changement est ensuite comparé à la carte des caractères et l’emplacement de la touche enfoncée est déterminé.
Les interrupteurs mécaniques sont des interrupteurs de sécurité.
Les commutateurs mécaniques comprennent les commutateurs à dôme en caoutchouc, les commutateurs à membrane, les commutateurs à contact métallique et les commutateurs à éléments en mousse. Parmi ceux-ci, les commutateurs à dôme en caoutchouc sont les plus courants, car ils ont une bonne réponse tactile et sont assez résistants aux déversements et à la corrosion, en plus d’être relativement peu coûteux et faciles à fabriquer.
Bien qu’il existe différents types de claviers, comme les claviers sans fil, Bluetooth et USB, ils utilisent tous le même principe qui consiste à compléter un circuit pour déterminer une pression sur une touche, de manière à exécuter une fonction.