Eine Tastatur (engl. Keyboard oder KBD) ist ein Eingabegerät, das als Bedienelement eine Anzahl von mit den Fingern zu drückender Tasten enthält. Weitere mögliche Eingabegeräte und Varianten sind weiter unten aufgeführt.
Die Computertastaturen gehören zu den ältesten Peripheriegeräten überhaupt. Zur Vereinfachung wird in Zukunft nur noch von PC-Tastatur (wie Personal Computer) gesprochen, unabhänig ob es sich um eine Apple- Atari- Amiga- etc. Tastatur handelt.
Besonderheiten der PC-Tastatur
Eine PC-Tastatur hat, verglichen mit einer Schreibmaschinentastatur einige Tasten zur Kontrolle des Computers mehr, oder die Tasten haben eine andere Beschriftung. Eine genaue Anordnung gibt es nicht, insbesondere bei Laptops (Platzprobleme) ergeben sich Unterschiede.
Funktionsweise der PC-Tastatur
Grundsätzlich wird man bei rund 100 Tasten keine 100 Kabel zu den einzelnen Tasten führen. Die einzelnen Tasten sind also in einer Matrix aus Reihen und Spalten angeordnet. Wird eine Taste gedrückt, wird eine bestimmte Reihe mit einer bestimmten Spalte elektrisch verbunden. Diese Verbindung wertet ein kleiner Microcontroller (früher z.B. bei XT-Tastaturen ein Mikroprozessor 8042) aus und schickt diese Information als Scancode zum PC.
Dieses Funktionsprinzip ist nahezu universiell auf alle Eingabegeräte mit mehreren Tasten anwendbar. Evtl. übernimmt der Hauptprozessor selber die Scanfunktion wie z.B. beim PET, C64, Atari 800, etc.
Vom Tastendruck zum Scancode
Die Tastatur-Matrix besteht beispielsweise aus 13 Spalten und 8 Reihen (104 Tasten). Zunächst wird die 1. Spalte aktiviert (auf low gezogen) und überprüft, ob sich an den 8 Eingängen der Reihen etwas tut. Dann dann wird die 1. Spalte wieder deaktiviert (hochohmig geschaltet) und die nächste Spalte aktiviert. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich mit allen Spalten und nennt sich scannen. Wird eine Taste gedrückt, wird bei einer bestimmten aktiven Spalte die Verbindung zur Reihe erkannt (Reihe wird von Spalte auf low gezogen). Die Koordinate innerhalb der Spalten- und Reihenmatrix und nicht etwa das Zeichen selber, welches man gedrückt hat (z.B. A) wird zum PC (allg. Personal Computer egal ob IBM, Mac, etc.) übertragen. Es spielt also erst mal keine Rolle welches Tastaturlayout verwendet wird.
Detailliertere Informationen wie verschiedene Codesets speziell für MF2-Tastaturen und welche Tastencodes und Steuercodes es gibt findet man unter Scancode bzw. Tastaturlayout.
n-Key-Rollover
| 1 | 2 | 3 | |
| A | u | v | w |
| B | x | y | z |
Allgemein, sei es ein Klaviermanual oder eine PC-Tastatur, kann es vorkommen das mehr als eine Taste gleichzeitig gedrückt wird. Je nach Qualität der Tastatur kann man im schlimmsten Fall maximal 3 Tastendrücke gleichzeitig richtig erkennen (3-key rollover) oder alle (n-key rollover).
Zur Erklärung wird als Beispiel eine 6 Tasten-Tastatur mir 2 Spalten (A,B) und 3 Reihen (1,2,3) herangezogen. Sei nun bereits u = A1 und y = B2 gedrückt und dann v = A2, so ist es für den Tastaturcontroller nicht mehr möglich zu erkennen ob ein x oder ein v gedrückt wurde. Wird Spalte A aktiv, erkennt der Controller korrekt Reihe 1 und 2 entsprechend u und v. Wird jedoch Spalte B aktiv, erkennt der Controller korrekt Reihe 2 für y und fälschlicherweise Reihe 1 für x, weil über y, v und u (von Spalte B nach Reihe 2, nach Spalte A, zu Reihe 1) eine Verbindung mit Reihe 1 existiert. Im Gegensatz dazu ist ein w = A3 oder z = B3 kein Problem und wird sicher erkannt.
Eine Maßnahme ist also die Tastenmatrix so anzuordnen, dass es sehr unwahrscheinlich ist solche Kombinationen zu erzeugen (3-key rollover). Eine weitaus bessere ist, jeder Taste zusätzlich eine Diode zu spendieren, sodass der Strom nur von Reihe zur Spalte fließen kann und nicht umgekehrt (n-key rollover).
Übertragung zum PC
Sowohl beim Druck auf eine Taste als auch beim Lösen einer Taste schickt der Tastatur-Controller Zeichen zum PC, wodurch ein Interrupt im PC ausgelöst wird. Die Interrupt-Behandlungsroutine wertet den Scancode der jeweiligen Taste von der Tastatur aus und ermittelt welche der Modifier-Tasten (Umschalttaste, Strg, Alt, AltGr, Feststelltaste, Num, Rollen) zusätzlich aktiv sind. Das Betriebssystem bzw. aktive Anwendungsprogramm verknüpft den Scancode mit einem Zeichen (Keycode) wie Zahlen und Buchstaben etc. oder einer Aktion (z.B. Programm beenden). Das heißt, die Tastatur liefert keine ASCII-Zeichen zurück, diese Verknüpfung findet erst in der Software des PC-Betriebssystems statt.
Zu Beginn der XT-Tastatur wurden lediglich serielle Informationen von der Tastatur zum PC geschickt. Spätestens mit der Einführung der AT-Tastatur wurde diese Schnittstelle bidirektional um bestimmte Zustände wie z.B. Numlock, Caps-Lock und Scroll-Lock über LEDs darstellen zu können. Weitere Informationen wie Steckerbelegung, Übertragungsprotokoll zwischen Tastatur und PC findt man unter PS2-Schnittstelle.
Historisches
Bereits die Z3 von Konrad Zuse verfügte über Tasten. Zunächst wurden Fernschreiber mit mechanischen Schreibmaschinentastaturen eingesetzt. Später wurden rein elektronische Tasten verwendet. Das Layout der Tasten wurde von der Schreibmaschine übernommen. Dazu kamen verschiedene Zusatztasten. Jahrzehntelang galt, dass fast jedes Computermodell über seine spezifische Tastatur verfügte. Dies führte vor allem in der Zeit um 1980, zur Blütezeit der 8-Bit-Heimcomputer, zu einer riesigen Vielfalt. Neben der Belegung mit Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen verfügten manche Computer über Grafikzeichen, einige sogar über Programmiersprachen-Befehle (z. B. in BASIC) auf der Tastatur. Beispiele hierfür bilden die Tastaturen des Commodore C64 oder des Sinclair ZX81. Oft war eine Taste mit dem Firmenzeichen des Herstellers vorhanden.
Je mehr sich jedoch der IBM PC und dessen Nachfolger am Markt durchsetzten, verdrängete zunächst die sog. XT-Tastatur, dann AT-Tastatur und später die MF2-Tastatur die anderen Tastaturtypen.
IBM-PC-Tastatur
Durch die weite Verbreitung des IBM-PCs wurde auch dessen Tastatur zur Tastatur schlechthin. Obwohl die Tastaturen für IBM-PCs einem einheitlichen Standard folgen, haben sich in 20 Jahren PC-Geschichte durch Updates und lokale Anpassungen (Umlaute etc.) viele verschiedene Tastaturtypen entwickelt:
- 83-Tasten-PC/XT-Tastatur
- 84-Tasten-AT-Tastatur (zusätzliche S-Abf/SysRq-Taste, neues Protokoll; diese und die folgenden sind untereinander, aber nicht mit der PC/XT-Tastatur austauschbar)
- 101 Tasten-MF2-Tastatur (zusätzlicher mittlerer Tastenblock mit eigenständigen Cursortasten)
- 102 Tasten (zusätzliche Taste links von der Eingabetaste)
- 105 Tasten: Zwei Windows-Tasten und eine Kontextmenü-Taste werden von Microsoft mit Erscheinen von Microsoft Windows 95 eingeführt. Die vorgenannten Tasten sind links bzw. rechts neben der Leertaste plaziert (Links zwischen Strg/Ctrl-Taste und Alt-Taste. Rechts zwischen Alt-Gr-Taste und Strg/Ctrl-Taste.).
- 108 Tasten: Zusätzliche Tasten Sleep, Wake Up und Power
weitere Eingabegeräte
Eingabegeräte nach gleichem Funktionsprinzip
- Computertastatur oder PC-Tastatur
- Großfeldtastatur
- Kleinfeldtastatur
- Kompakttastatur
- Flachbett-Tastatur. Die Tasten sind "flach eingebettet". Sie wird häufig in Notebooks eingesetzt.
- Klaviatur
- Tastatur eines Mobiltelefons oder Handy. Die Tastatur stellt Zeichen mit einer Mehrfachbelegung auf den Ziffertasten dar.
- Industrie- und Spezialtastaturen
- Schreibmaschinentastatur
Eingabegeräte nach anderen Funktionsprinzipien
- Maus
- Joystick
- Trackball
- Lichtgriffel
- Lasertastatur. Ein Tastenfeld wird mit einem Laserstrahl auf den Tisch oder eine helle Fläche projiziert. Die Abtastung wird optisch ausgewertet.
- Bildschirmtastatur. Die Tastatur wird auf dem Bildschirm dargestellt und zum Beispiel mit der Maus oder mit einem Stift (bei einem Sensorbildschirm bzw. Touchscreen) betätigt.
Siehe auch
Weblinks
Vorlage:Wiktionary1 Detaillierte Beschreibungen (englisch, mit Abb.)