Какова стандартная сила нажатия клавиши на клавиатуре
Обновлено: 21.11.2024
Что происходит внутри вашего компьютера при нажатии клавиши? Узнайте об этом, посмотрев этот мультфильм, озвученный Маком Боули.
Что происходит на вашем компьютере, когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре? Во-первых, переключатель под клавишей замыкается, и ток поступает на небольшой чип в клавиатуре. Каждая клавиша имеет номер кода сканирования, который соответствует ее положению на клавиатуре.
Клавиатура передает это число в виде двоичных данных на ЦП компьютера. ЦП работает под управлением операционной системы, которая постоянно проверяет нажатия клавиш. Как только ОС обнаруживает нажатие клавиши, она тут же реагирует и выясняет, куда нужно направить данные. ОС знает, какое ПО было активно в момент нажатия клавиши, и на основе этой информации создает событие. В вычислительной технике событие — это действие, распознаваемое и обрабатываемое программным обеспечением. События часто исходят из аппаратного обеспечения компьютеров. Ваша ОС знает раскладку клавиатуры. Он сопоставляет код сканирования с нажатой клавишей и соответствующей буквой, преобразуя код сканирования в число Unicode. Затем ваше программное обеспечение для редактирования текста захватывает событие из операционной системы.
В зависимости от выбранного шрифта программа преобразует номер Unicode в изображение. Программное обеспечение создает двоичное представление изображения и отправляет его обратно в ЦП. ЦП пересылает двоичное представление в графический процессор или ГП. Графический процессор преобразует двоичное представление в изображение, отображаемое на вашем мониторе.
Что делать, если символы на клавиатуре расположены в разных местах? Как ваша операционная система может понимать арабскую клавиатуру вместо латинского алфавита? Почему бы не поделиться своими мыслями и не присоединиться к обсуждению в разделе комментариев ниже.
Поделиться этой публикацией
На этом этапе мы рассмотрим, что происходит, когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре.
Процесс нажатия клавиши в чем-то вроде Microsoft Word и ее отображения на экране является хорошей демонстрацией того, что представляет собой компьютерная система: набор устройств, которые вводят, обрабатывают, выводят и хранят данные. На нем показано, как аппаратное обеспечение компьютера взаимодействует с программным обеспечением и наоборот.
Последовательность событий при нажатии клавиши следующая.
Ключ нажат
При нажатии клавиши переключатель замыкается, и ток поступает на небольшой чип в клавиатуре.
Хотите продолжать
учиться?
Понимание компьютерных систем
Каждой клавише на клавиатуре присвоен номер, называемый скан-кодом. Число основано на том, где клавиша находится на клавиатуре. Это полезно, когда речь идет о клавиатурах с разными раскладками и/или символами. Этот код сканирования отправляется на компьютер в виде двоичного числа.
Число передается в ЦП
Двоичные данные передаются с клавиатуры на ваш компьютер.
Маршрут данных будет зависеть от того, как ваша клавиатура подключена к компьютеру. Если он подключен кабелем USB, он будет подключен к порту USB. Если клавиатура подключена по Bluetooth, она будет подключена к приемнику Bluetooth.
Затем данные попадают в мозг компьютера: ЦП.
Данные интерпретируются операционной системой
Помните, что процессор работает под управлением операционной системы. Операционная система постоянно проверяет нажатия клавиш. Может показаться, что он сидит и ничего не делает, но операционная система должна немедленно реагировать на нажатия клавиш, поэтому она должна быть всегда готова к ним.
Событие создается операционной системой и фиксируется программным обеспечением
Операционная система преобразует код сканирования в символы ASCII или Unicode в зависимости от нажатой клавиши. Обычно вы устанавливаете раскладку клавиатуры для своего компьютера в операционной системе, поэтому именно операционная система будет знать, какая буква представлена, скажем, скан-кодом 1 в этом языке/раскладке клавиатуры.
ОС создает событие в зависимости от полученного символа. В вычислениях событие — это действие, которое распознается и обрабатывается программным обеспечением. Часто это связано с аппаратным обеспечением.
Теперь ОС должна отправить событие соответствующему приложению. Запущено множество различных приложений, и нажатие клавиши должно обрабатываться правильным. ОС знает, какое программное обеспечение было активно в момент нажатия клавиши, и отправляет событие этому приложению.
Приложением в этом примере является Microsoft Word. Он фиксирует событие операционной системы.
Прикладное программное обеспечение отображает символ на экране
Microsoft Word преобразует символ в изображение в зависимости от выбранного вами шрифта в Microsoft Word.
Он отправляет это изображение в виде двоичного представления обратно в ЦП, который отправляет его в ГП. GPU преобразует двоичный код в изображение и отображает его на мониторе.
Многое происходит, когда вы нажимаете одну клавишу.Основные устройства, на которых мы сосредоточимся в следующих нескольких шагах, — это устройства ввода и вывода. Можете ли вы определить, какое устройство является входом, а какое выходом в приведенном выше сценарии? Можете ли вы разобраться, что такое аппаратное и программное обеспечение?
Я разработчик программного обеспечения, и мне нужно рассчитать примерное количество сил, затраченных на ввод сохраненного текста. Желательно каким-нибудь интересным образом. (т. е. силы, действующей на ключи, достаточно, чтобы толкнуть автомобиль на 5 миль) (или: эквивалентно 100 кг тротила)
- Мы не собираемся беспокоиться об удалении или перемещении курсора или о чем-то еще, я просто считаю символы сохраненного текста.
- Меня не волнует, требует ли место больше силы или нет, это скорее "забавный факт", чем что-либо еще.
- Из того, что я нашел в Интернете, средняя сила, необходимая для нажатия клавиши, составляет около 12,9 Н (источник).
- Было введено сотни миллионов символов.
- Как сделать так, чтобы это было интересно людям?
- Как его рассчитать?
Заранее благодарим всех за потраченное драгоценное время и вклад.
РЕДАКТИРОВАТЬ: я думал, что мой первоначальный пост сделает это довольно ясным: я понимаю, что у меня есть только сила, необходимая для нажатия каждого нажатия клавиши. Я ищу способ продемонстрировать эту силу, приложенную к чему-то, чтобы помочь людям измерить ее, гипотетическую энергию в понятных людям терминах.
$\begingroup$ это зависит от того, сколько лет вашей клавиатуре.. (положите клавиатуру на весы, нажмите и удерживайте клавишу, и вуаля!) $\endgroup$
$\begingroup$ "Из того, что я нашел в Интернете, средняя сила, необходимая для нажатия клавиши, составляет около 12,9 Н." Источник для этого номера был бы хорошим, отредактируйте, чтобы добавить его. Вы должны различать силу и энергию. Ежедневная потребность в калориях офисного работника, который вводит N нажатий клавиш в день, будет более всеобъемлющей мерой, чем то, что вы просите. $\endgroup$
$\begingroup$ Усилие, с которым будут регистрироваться ключи, часто указывается в спецификациях (и значение, указанное Питером, согласуется с моей памятью), но усилие, которое вы на самом деле прикладываете, во многом зависит от пользователя, количество и надежность тактильной обратной связи, которую вы получаете от клавиатуры. У моих любимых клавиатур короткий ход, легкое или среднее касание и действительно четкая обратная связь. Проделанная работа, конечно же, зависит также от длины броска и от стиля, с которым вы печатаете, раскладки вашей клавиатуры и т. д. и т. д. И т. д. И сколько энергии вы тратите — это вопрос биофизики вдобавок ко всему. $\endgroup$
$\begingroup$ Редко кто печатает пианиссимо на фортепиано (требуется усилие для регистрации. Клавиша IBM AT, упомянутая ниже, делает это невозможным). Я нахожу, что есть по крайней мере несколько электронных писем в день, которые требуют, чтобы я набрал свой ответ в fortissimo; иногда даже кончики пальцев болят. $\endgroup$
$\begingroup$ Механические переключатели Cherry MX Brown рассчитаны на усилие срабатывания 55 сН. Синие — 60 сН, красные — 50 сН, прозрачные — 65 сН. Это для механических клавиатур. Для типичных клавиатур с резиновым куполом усилие будет ближе к прозрачному, хотя ход обычно находится в диапазоне 2,5 мм вместо 4 мм, которые предлагают многие механические переключатели. Тем не менее, механические переключатели имеют точку срабатывания где-то около 2,5 мм. Купола срабатывают, когда они достигают дна. Многие купола достигают дна при ходе от 1,8 до 2,4 мм. $\endgroup$
2 ответа 2
Как видно, Wolfram alpha — ваш хороший друг для таких вопросов.
$\begingroup$ Обратите внимание, что здесь применяется обычный бизнес с биофизикой и работой: «выполненная полезная работа» - это не затраченные калории. Вы можете сжечь много калорий, просто держа штангу на расстоянии вытянутой руки. Ноль $\int\vec\dot d\vec$, но очень тяжелая "работа". $\endgroup$
$\begingroup$ @dmckee, Абсолютно. Кроме того, это определенно вещи порядка величины. Тем не менее, я думаю, что это более или менее реальное сравнение. Несколько миллиардов нажатий клавиш примерно сопоставимы по количеству энергии с энергией ежедневного потребления калорий человеком. $\endgroup$
$\begingroup$ Если это в таком масштабе, то, возможно, калории, затрачиваемые на мышление, сопоставимы. $\endgroup$
Похоже, вас больше интересует энергия, чем сила. Невозможно сказать, что «сила, действующая на клавиши до сих пор, достаточна, чтобы толкнуть автомобиль на пять миль, или эквивалентна 100 кг тротила», потому что толкание автомобиля на определенное расстояние и взрыв определенного количества тротила не t примеры заданной силы. Тротил имеет определенное количество энергии. Толкание автомобиля также требует энергии, но количество требуемой энергии зависит от автомобиля и от того, как быстро вы его толкаете. Существует определенная минимальная сила, необходимая для толкания автомобиля с заданной скоростью, но как только вы примените эту силу, вы сможете толкнуть автомобиль на один фут или на тысячу миль, применяя при этом одну и ту же силу.
Сила также не добавляет того, что следует из вашего вопроса. Если я прикладываю к чему-либо силу в один ньютон в течение одного часа, это не в 3600 раз больше силы, чем если бы я прилагал силу в один ньютон в течение одной секунды. Вместо этого импульс, который я сообщаю объекту, будет в 3600 раз больше. Сила та же.
Точно так же, если я приложу силу в пять ньютонов к клавише, отпущу и снова приложу пять ньютонов, это не составит всего десять ньютонов. Всего пять, потом ноль, потом пять ньютонов.
Вы можете рассчитать энергию по формуле
$E$ — затраченная энергия. $F$ это сила. $d$ — это расстояние, на которое перемещается объект под действием силы. Таким образом, если на нажатие клавиши обычно приходится 10 ньютонов, а глубина нажатия клавиши составляет 1 см, то вы прилагаете 10 Н * 1 см = 0,1 Дж$ за одно нажатие.
Однако цифра 10 Н (или 12,9 Н) почти наверняка неверна. Это вес тяжелого учебника, а не нажатия клавиши компьютера. В этом документе по эргономике обсуждается сила нажатия клавиш, но у меня нет к ней доступа, и в аннотации не приводятся никакие измерения силы. На этой странице приведены силы в диапазоне 0,25–1,5 Н. Полная энергия на нажатие клавиши может составлять около 0,5 Н * 0,5 см = 2,5 * 10 ^ Дж $. Это означает, что при наборе этого ответа я потратил на клавиатуру около 5 Дж энергии.
Чтобы напечатать полное собрание сочинений Шекспира, потребуется примерно одна калория (одна сотая энергии, которую вы получаете от банана).
Как указал dmckee в комментарии, это работа, выполняемая клавиатурой, поэтому затрачивается минимальное количество энергии, при условии, что пружины в клавиатуре не возвращают вам энергию. Фактический пользователь-человек менее эффективен.
В этом исследовании оценивалась эффективность использования чувствительной к силе платформенной аппаратуры для измерения усилий, прилагаемых к клавиатуре до и после терапии во время набора текста. Такой аппарат можно использовать для определения эффективности физиотерапии у пациентов с нарушениями опорно-двигательного аппарата кисти и/или запястья. В дополнение к силе, другие переменные, такие как межклавишные интервалы (IKI) и точность транскрипции, измерялись для дальнейшей оценки производительности и прогресса пациента. В этом исследовании количественно оценивались вышеупомянутые показатели силы нажатия на клавиатуру, IKI и точности во время набора текста. Однако незначительные задокументированные различия мер до и после физиотерапии предполагают, что аппарат следует использовать с другими объективными и субъективными мерами, чтобы повысить его достоверность в качестве диагностического инструмента для определения эффективности физиотерапии и/или работоспособности человека. сценарий задания на набор текста.
Сила клавиатуры; нарушения опорно-двигательного аппарата кисти и запястья; эффективность физиотерапии
Исследователи изучили взаимосвязь времени и силы и предположили, что при подготовке движения и время, и сила должны быть указаны до того, как будет реализована реакция и до того, как начнется другой временной цикл (1). Keele et al, (1) предположили, что факторы контроля силы и контроля времени в значительной степени, но не полностью, независимы. Сила и время, по-видимому, слабо взаимодействуют как на периферических, так и на центральных стадиях моторного производства. Чтобы измерить и понять приложенные силы, синхронизацию и позу во время набора текста, исследователи использовали различные аппараты и тестовые инструменты. Янг и Бартон (2) разработали чувствительную к силе платформу, используемую в сочетании с мини-компьютером для измерения и записи поведения людей, нажимающих клавиши на устройстве, таком как калькулятор или компьютерная клавиатура. Их силовая платформа выполнила свою основную задачу по регистрации идентификатора силы и времени нажатия клавиши оператором.
Томас Армстронг и его коллеги из Мичиганского университета разработали объективный прибор для измерения усилия нажатия клавиши и обнаружили, что пиковое усилие при каждом нажатии клавиши в 2,5–3,9 раза превышает минимально необходимое усилие активации клавиши на клавиатуре компьютера (3). Их открытие предполагает, что участники постоянно перемещали ключи к своим пределам и дальше. Другое исследование, проведенное в Мичиганском университете, показало, что общая средняя пиковая сила реакции при наборе текста составляет 2,54 ньютона (263,1 грамма), что в 5,4 раза превышает минимальное усилие нажатия клавиши, равное 0,47 ньютона (47,6 грамма) (4). Роуз (5) указал, что усилие пальцев было увеличено с тонкопленочной клавиатурой, и было реализовано повышенное напряжение мышц, чтобы избежать случайного нажатия клавиш. Это исследование предполагает, что сила нажатия клавиши должна быть больше, чем вес пальца. Чтобы выдержать средний вес расслабленного пальца, потребуется усилие активации ключа 0,50 (50,6 грамма) Ньютона.
Другой объективной мерой механических и физиологических сил, воздействующих на человека во время набора текста, является электромиографический (ЭМГ) результат во время использования пишущей машинки и клавиатуры.Одно исследование показало, что механические пишущие машинки вызывают более высокую и динамическую нагрузку на мышцы предплечья и пальцев, чем современные электронные клавиатуры (6). Dennerlein et al. (7) обнаружили, что активность ЭМГ при каждом нажатии клавиши повторялась, в том смысле, что активность ЭМГ разгибателя пальца увеличивалась до подъема пальца, а затем снижалась до и во время движения вниз. После пальцевого удара был период совместного сокращения сгибателей и разгибателей.
Что касается двигательного контроля над быстрыми целенаправленными движениями, баллистические движения включают мышечные системы агонистов и антагонистов. Мышца-агонист инициирует движение, а мышца-антагонист останавливает или тормозит движение. Во время движения вниз при нажатии клавиши разгибатели (антагонисты) не активны; их выход ЭМГ уменьшается после поднятия пальца, а затем снова становится активным после удара пальца. Следовательно, разгибательная ЭМГ следует баллистическому паттерну движений против упора. Предполагается, что роль сгибателя инициирует движение вниз. Гравитация, эластичность тканей и/или более удаленные мышцы также могут способствовать начальному нисходящему усилию пальца. Dennerlein et al (7) пришли к выводу, что контроль движения пальцев во время набора текста является баллистическим движением, за исключением роли мышц-сгибателей (агонистов), инициирующих движение.
Цель этого исследования заключалась в том, чтобы изучить возможность измерения силы нажатия на клавиатуру во время набора текста, чтобы определить эффективность физиотерапии для пациента. У пациента, участвовавшего в этом пилотном исследовании, было заболевание опорно-двигательного аппарата кисти и запястья, которое требовало физиотерапии.
Пиковые силы нажатия клавиш измерялись с помощью чувствительного к силе устройства на платформе, которое включало пару откалиброванных тензодатчиков платформы Omega. Клавиатура компьютера располагалась по центру аппарата примерно в двух дюймах от каждого конца платформы. Каждый тензодатчик был откалиброван отдельно с использованием сертифицированных гирь в диапазоне от 50 до 1000 г. Полученная калибровочная кривая была линейной, что подтверждало достоверность сигналов тензодатчика. Сигналы тензодатчиков усиливались с помощью двух индикаторов формирователя сигналов Sensotec. Кондиционированный (усиленный) сигнал тензодатчика затем отбирали с частотой 100 Гц (10 мс) и записывали с помощью аналоговой цифровой платы Measuring Computing Corp., которая была помещена в компьютер Gateway 486. Затем цифровой сигнал был отформатирован специально разработанным программным обеспечением, которое определяло активируемый ключ, усилие, необходимое для активации ключа, и время активации ключа.
Был протестирован один участник с известным заболеванием опорно-двигательного аппарата. Этот тест требовал, чтобы участница перед первым сеансом физиотерапии и после последнего сеанса физиотерапии выполнила четырехминутное задание на набор текста. В качестве примера участницу попросили расшифровать записанный текст как можно быстрее и точнее, пока компьютер не попросит ее остановиться. Одно и то же задание на набор текста выполнялось до лечения физиотерапией, а также после лечения физиотерапией. Участница женского пола обнаружила перелом левого запястья и в настоящее время лечится от тендинита. Лечение состояло из назначенных УЗИ и гимнастики запястья. В течение примерно тридцати семи дней между претестом и посттестом участник прошел семь получасовых (30-минутных) физиотерапевтических процедур. Пиковые усилия нажатия клавиш до и после терапии были измерены и настроены для определения количества набранных ключевых символов, а также отдельных усилий нажатия клавиш, связанных с этими символами, во время четырехминутного набора текста. Затем рассчитывали среднее значение для пиковой силы нажатия клавиши и межклавишного интервала (IKI). В дополнение к документированию силы нажатия клавиш и IKI, были задокументированы ошибки транскрипции для оценки точности участников. РЕЗУЛЬТАТЫ Подсчет символов до и после терапии для количества символов, сделанных в четырехминутных заданиях на набор текста, показывает, что количество символов, сделанных в тесте после терапии, сократилось на 2,5 процента по сравнению с тестом до терапии. Это количество символов, равное 1258, соответствует среднему значению IKI 190 миллисекунд для теста после терапии, а количество символов 1291 соответствует среднему значению IKI 185 миллисекунд для теста до лечения.
|
---|