МЫШЬ, КОТОРАЯ ВСЕГДА ПОД РУКОЙ. Строение мыши компьютерной
Эволюция компьютерных мышей > Статьи и материалы > Устройства ввода > Компьютерный портал F1CD.ru
15 июля 2008, Ермоловский Сергей
В наше время просто невозможно представить себе компьютер без мышки. И это легко объяснить: "беззубый грызун" очень сильно облегчил жизнь пользователя. С помощью манипулятора типа мышь, а именно так правильно ее величать, проще нажимать на кнопочки в различных частях экрана и переключатся между разными областями программы, удобнее и привычней с физиологической точки зрения перемещать курсор, рисовать в графических редакторах, управлять героями в компьютерных играх и многое-многое другое. Всех преимуществ мышки перед курсорными клавишами просто не перечислить. Попробуйте сразу после запуска Windows что-то сотворить с компьютером. Держу пари, что далеко не все смогут запустить какую-нибудь программу, запрятанную в глубинах жесткого диска, а что уж говорить про управление самим утилитами.
Как бы то ни было, появилась мышка далеко не с самыми первыми ЭВМ. В те далекие времена она была просто не нужна – не умели компьютеры выполнять столь обширный круг задач, как это происходит сегодня. Прародителем мышки стал так называемый трэкбол. Как бы мышка "наоборот". Придумал его Том Крэнстон для военно-морского флота Канады. Однако изобретение не пришлось по душе военным, и было быстро забыто. Всего таких устройств было выпущено менее одного десятка. В качестве шарика, который подразумевалось крутить руками, использовался шар для игры в боулинг, так что размеры такого манипулятора оставляли желать лучшего.
А в 1964 году Дуглас Карл Энгельбарт из Стэнфордского исследовательского института изобрел настоящую мышку. Правда, на пищащего грызуна она была похожа только длинным проводом, напоминавшим хвост, из-за чего манипулятор и получил свое название.
Сделана была первая мышка из дерева, вместо шарика в ней использовались два колесика. Одно отслеживало движения влево-вправо, другое – вверх-вниз. Одновременно оба колесика крутиться не могли, так что ни о каких гладких линиях речи вести не приходилось. Кстати, назывался первый такой манипулятор XY Position Indicator for a Display System (Индикатор положения X-Y для системы отображения) и имел одну единственную кнопку.
Днём рождения современной мышки считается 9 декабря 1968 года, когда она была представлена группе инженеров, количество кнопок на ней увеличилось уже до трёх. Кстати, компьютерный грызун вполне мог иметь и все 5 клавиш, по количеству пальцев на руке. Было бы это удобным – спорный вопрос. Но как бы то ни было, Энгельбарт просто не смог расположить такое количество клавиш на мышке.
В начале 70-х разработка Энгельбарта попала в исследовательский центр компании Xerox, где мышь была частью Alto (персонального компьютера). При этом жизненно важные органы компьютерной мыши подверглись метаморфозам: два колесика заменили одним единственным шариком, позволив мышке ползать во всех возможных направлениях. Однако Alto не получил широкого распространения, и за пределы институтов никогда не выходил, поэтому в далекие 70-е мышка так и не вышла в свет.
Следующим этапом в развитии мыши стала работа в компании Apple. Стив Джобс, который на тот момент времени был исполнительным директором компании начал сотрудничество с исследовательским центром Пало Альто для упрощения и снижения стоимости мыши. Новую разработку планировалось использовать в персональных компьютерах Lisa. В мышке уменьшилось количество кнопок до одной, а шарик можно было вынимать.
Кстати, патент на это изобретение обошелся компании Apple в $40000. Не так много, учитывая какой популярностью пользуется сейчас это компьютерное устройство.
За годы эволюции сменилось три поколения мышек: механические, механико-оптические и оптические, а также лазерные. Давайте вкратце остановимся на принципе действия каждого класса компьютерных грызунов.
Механические – самые первые мышки, имели два диска с контактами (о чем, в принципе, уже было сказано выше). Когда пользователь двигал манипулятор, диски крутились, и контакты на них касались специальной щеточки встроенной в корпус мышки. Когда контакты замыкались, курсор на экране начинал двигаться. Затем диски спрятали внутрь корпуса, и они перестали напрямую взаимодействовать с поверхностью коврика, эту почетную роль стал выполнять шарик. Такие манипуляторы были крайне ненадежными, они постоянно засорялись, а контакты стирались. Да и чувствительность у них была крайне низкая.
В оптико-механических мышках диск с контактами был заменен на диск с прорезями, который во время вращения прерывал луч света, идущий от инфракрасного светодиода, в результате чего курсор на экране перемещался. Оптико-механические манипуляторы, безусловно, стали более надежными и чувствительными, однако пыль и грязь так и остались непримиримыми врагами мышей.
Оптические мыши живут совсем иначе. Механическая составляющая их конструкции сведена к нулю. А именно, тут есть только кнопки и колесико скроллинга. В остальном, от механики отказались. Несомненным достоинством мышек этой группы является высокая надежность: если нет механических частей, значит, нечему загрязняться и изнашиваться.
Технология современных оптических мышей была разработана Agilent Technologies в конце 1999 года. Первые оптические мыши имели внушительные размеры и продавались со специальными ковриками. Коврики были покрыты специальной сеткой. Мышь, в свою очередь, имела светодиод, который под определенным углом светил вниз. Луч попадал на поверхность коврика и отражался на светоприемник. Линии сетки коврика прерывали луч. В результате контроллер мышки получал последовательность "свет – тень". По этим данным делались выводы о скорости движения мыши и о пройденном ею пути. Если коврик терялся или пачкался, то всю эту дорогостоящую систему можно было выбрасывать. Минусы такой исторической мыши очевидны. Разработчики смогли уйти от привязки к такому "злополучному" коврику.
Во втором поколении оптические мыши получили всё тот же светодиод, но гораздо более яркий. И сделано это не случайно – функция его стала несколько иной. Теперь он должен подсвечивать поверхность, по которой передвигается мышь.
Сама мышь очень хитрая и включает его на полную мощь только во время движения. Снизу манипулятора находится маленькая камера, которая тысячу (число плавает в этом порядке) раз в секунду снимает поверхность под мышкой. Данные передаются в микропроцессор – цифровой сигнальный процессор (DSP) и он принимает решение о движении мышки. Далее все пересылается на контроллер мышки. Вернее сам контроллер запрашивает данные у микропроцессора. Частота опроса зависит от интерфейса.
По умолчанию, мыши, подсоединенные к PS/2 и COM-портам, опрашиваются 40 раз в секунду (40 Гц) для операционных систем Windows 98/95 и с частотой 60 Гц в Windows NT и 100Гц в Windows XP. USB-мыши опрашиваются 125 раз в секунду. Для PS/2 и некоторых COM-вариантов мышей существуют программы, позволяющие изменять этот параметр.
Есть еще одна группа мышей, стоящая особняком от рассмотренных – это так называемые беспроводные мышки, у которых напрочь отсутствует "хвост". Беспроводные мышки могут быть как оптико-механическими, так и оптическими, хотя сейчас Вы вряд ли найдете механико-оптическую мышку без провода…
Первые беспроводные мыши появились в середине 90-х. Беспроводные модели используют для передачи информации инфракрасный луч или радиосигнал. Приемники сигналов в них подключаются, опять же, к портам PS/2, USB или COM. Ну, а в самой мышке на том месте, откуда должен выходить провод, устанавливается ИК – или радио-передатчик, который и транслирует сигналы компьютерной мыши через приемник на компьютер.
На самом деле, беспроводные мышки не настолько удобны, как может показаться на первый взгляд. Они имеют ряд недостатков:
- В случае использования инфракрасного сигнала необходимо наличие визуального контакта между манипулятором и приемником излучения – точно так же, как для пульта дистанционного управления.
- Питаются такие мышки от аккумуляторов. А аккумуляторы имеют свойство разряжаться, да еще в самый неподходящий момент.
- Частота опроса беспроводных мышей ниже, чем у их хвостатых собратьев, что может негативно сказаться на некоторых компьютерных играх.
Также есть еще одно характерное свойство, которое трудно отнести к недостаткам, однако достоинством его тоже не назовешь – это увеличенный вес. Аккумуляторы, передатчик сигнала, как-никак, имеют массу...
А остановились ли мышки в своем развитии? Ответ очевиден и лежит на поверхности. Все течет, все изменяется, в том числе и мышки. Расскажем лишь о некоторых новых, нестандартных решениях. 
Компания QinetiQ, работающая на министерство обороны Великобритании и, в основном, занимающая разработкой достаточно нестандартных и специфичных устройств совсем недавно, в конце 2006 года, представила информацию об устройстве, внешне напоминающем коврик для мыши, но состоящем из множества инфракрасных эмитентов и сенсоров, которые воспринимают руку человека как манипулятор, а движения кистью трансформируют в движения курсора. Сенсоры смогут воспринимать даже отдельные жесты как специальные команды. К примеру, щелчок пальцами откроет браузер, а поворот большим пальцем влево выключит ваш ПК.
В одном из исследовательских центров IBM было создано устройство, благодаря которому компьютерной мышью смогут пользоваться инвалиды, страдающие тремором (непроизвольное дрожание рук). Аппарат этот называется Assistive Mouse Adapter. Он представляет собой небольшое устройство с двумя переключателями, которое располагается между ПК и мышью.
В своей работе адаптер Assistive Mouse Adapter использует два алгоритма: один позволят отфильтровывать частые непроизвольные движения руки, а второй помогает решить проблемы двойных щелчков мышью. Первый алгоритм воспринимает дрожание руки пользователя как шум и для компенсации этого шума он использует технологию, аналогичную той, что используется для стабилизации изображения в цифровых камерах. Второй алгоритм позволяет настроить мышь на тот режим двойных щелчков, который под силу пользователю (то есть с существенно увеличенными интервалами между кликами).
Канадец Дмитрий Городничий из Института информационных технологий в Оттаве изобрел устройство, позволяющее управлять компьютером без рук — с помощью движений носа и моргания глаз. Устройство, получившее название "Nouse", работает с помощью веб-камеры, отслеживающей движения носа, и программы распознавания движений, превращающей их в движение курсора по экрану компьютера. Моргание правым и левым глазом в этой системе соответствует "клику" правой и левой кнопками обычной мышки.
Перед работой с Nouse необходимо сделать снимок кончика носа размером 25 пикселей. Затем программа будет отслеживать движения кончика носа, и переводить в команды курсора. Как мы с Вами смогли убедиться, компьютерные мышки в своем развитии прошли очень и очень долгий, но зато весьма продуктивный путь развития. Вряд ли кому-нибудь в наше время будет удобно пользоваться квадратными трехкнопочными механико-оптическими мышками, а ведь когда-то они были пиком технической мысли. Возможно, через каких-нибудь 10-20 лет современные оптические и лазерные мышки покажутся неуклюжими и неудобными. Что ж, время покажет…
www.f1cd.ru
Внутреннее устройство компьютерной мышки
Первая компьютерная шариковая мышь появилась в 1964 году. На данный момент существует 4 вида таких устройств: механические, лазерные, оптические и трекбол-мыши. Механическая мышь среди пользователей называется шариковой. Для эффективной работы данного устройства, его периодически необходимо разбирать и чистить. Мелкие частицы и грязь проникают внутрь корпуса в районе шарика…
/ Внутреннее устройство компьютерной мышки
Грязь с вращающихся частей снимается легко тряпочкой. Можно протирать спиртом. В данной конструкции используется резиновый шарик, зафиксированный от выпадения пластмассовой шайбой. При катании по столу, он вращает два ролика, которые определяют работу мыши. Кроме шарика в данной конструкции находится электронная схема и кабель.
Оптическая мышь шарика не имеет. В ней используется сенсор и светодиод. Данное устройство работает более эффективно и в чистке не нуждается. В работе индукционных мышек используется специальный коврик. Он работает по принципу графического планшета.
Трекбол-мышь является не очень популярным устройством. В ней используется выпуклый шарик, который называется трекбол.
Мыши бывают проводные и беспроводные. Во втором варианте используется ресивер, через который осуществляется связь с компьютером. Рабочая дистанция такой мыши достигает 20 метров. Проводные мыши связаны с компьютером электронным кабелем.
Сверху мыши находятся две кнопки, обеспечивающие работу на мониторе. Внешний вид корпуса у разных моделей различный. В них одинаковая только электронная схема. Самая первая конструкция датчика перемещения была изобретена в 1963 году.
Она состояла из двух колес, находившихся перпендикулярно друг к другу, выступавших из корпуса. Каждое колесо крутилось в своем направлении. Данная конструкция была громоздка и имела множество недостатков.
Компьютерная мышь является неотъемлемой частью компьютера. При помощи этого устройства, можно выбирать на экране монитора различные файлы и с ними работать. И хотя работать на компьютере можно и без мыши, но это до того нудно и долго, что без веской причины никто не откажется от этого устройства.
Мышь значительно упрощает работу, делая ее более удобной. Процесс управления осваивается за несколько секунд. Сегодня стоимость данных устройств не высока. Первые компьютерные мыши продавались в 1981 году по 400$ за штуку…
hardwareguide.ru
МЫШЬ, КОТОРАЯ ВСЕГДА ПОД РУКОЙ
Устройство компьютерной мыши с механическим подсчетом числа шагов.
Оптико-механическая компьютерная мышь.
Компьютерная мышь с оптическим принципом работы.
В современных портативных компьютерах привычный манипулятор (мышь) заменяет трэкбол — шарик, вращение которого вызывает движение курсора на дисплее (фото справа), или трэкпоинт — небольшой стерженек, покрытый упругим материалом (фото слева).
Компьютерные манипуляторы трэкболы — неподвижные «родственники» привычной мыши.
Сенсорные экраны — простейший способ общения человека с компьютером.
В основу работы сенсорных экранов положена резистивная технология.
Сенсорный планшет, встроенный в корпус ноутбука, заменяет мышь. Скольжения пальца по планшету достаточно, чтобы вызвать движение курсора на экране.
‹
›
...Но ты узнаешь по хвосту, что он родился мышкой.
С. Маршак.
Создатели первых моделей персональных компьютеров (ПК) считали главным (после клавиатуры) устройством ввода информации вовсе не мышь. Например, вначале модели фирмы IBM были рассчитаны на работу со световым пером. Однако световое перо известно немногим, а мышь - победительница среди периферийных устройств - знакома всем. Более того, для многих сегодняшних пользователей компьютер без нее - не компьютер, мышь входит в комплект поставки ПК большинства фирм.
Итак, мышка двигает курсор на экране, сама перемещаясь по нашей воле. Движение корпуса мыши измеряется в шагах. Шаг - это минимальное смещение, регистрируемое датчиками. Специальная программа - драйвер - подсчитывает количество шагов, вызывающее переход курсора на следующий элемент изображения. Скорость движения курсора пользователь может изменить с помощью специальных функций. По умолчанию принимается, что отношение числа шагов мыши к числу элементов изображения равно 1:1 по горизонтали и 2:1 по вертикали.
Как же мышка определяет, сколько шагов она прошла по воле оператора? Есть несколько способов, наиболее распространенный из которых - механический (рис. 1). Установленный в днище корпуса тяжелый шарик (обычно он металлический и покрыт резиной) крутится во всех направлениях, когда мы катаем мышь по столу. При этом шарик вращает два прижатых к нему фрикционных ролика со взаимно перпендикулярными осями. Роликами же вращаются шаговые датчики, которые, в свою очередь, замыкая и размыкая пары контактов, позволяют подсчитать число оборотов ролика, а значит, и длину пробега мышки в соответствующем направлении.
Однако контакты - вещь весьма ненадежная, поэтому в современных устройствах используется другой, чуть более сложный вариант - оптико-механический (рис. 2). Здесь тот же шарик и такие же фрикционные ролики. Но шаговые датчики выглядят по-другому. Это диски со щелями, с одной стороны которых расположены источники света (светодиоды), а с другой - фотоприемники. Когда мышь бежит по столу, шарик, ролики и соответственно диски вращаются, лучи света, проходящие через щели, периодически прерываются и несложной электронной схеме остается только подсчитывать импульсы тока на выходных контактах фотодатчиков.
Еще один способ - оптический - позволяет совсем избавиться от механики (рис. 3). Световой луч отражается от специального коврика, по которому ползает мышь, и попадает в фотоприемник. На поверхности коврика нанесена сеть пересекающихся черных линий, так что отраженный луч при движении мыши периодически прерывается. А считать импульсы тока на выходе фотодатчика схема мышки умеет.
Когда компьютерная мышь прочно закрепила свое первенство среди периферийных устройств, за нее взялись дизайнеры. И вместо скромной коробочки с кнопками стали появляться удобные для обхвата рукой и изящные трехкнопочные мышонки.
Двухкнопочные мыши (стандарт Microsoft Mouse) - более ранняя популяция этих компьютерных зверьков. Левая кнопка соответствует клавише "Enter" ("Ввод"), а правая, в зависимости от конкретной программы, может быть аналогом "Esc" ("Отмена"), "lns" ("Выделение" - например, в Norton Commander) и т. д. В некоторых случаях имеется возможность изменять назначения кнопок на противоположные и даже присваивать им произвольные функции по своему вкусу.
Трехкнопочные мыши, появившиеся несколько позже, представляют стандарт Mouse System Mouse. Впрочем, третья (средняя) кнопка в большинстве случаев бездействует или дублирует левую, так что совместимость с прежним стандартом Microsoft полностью сохраняется. И лишь в сравнительно недавно появившихся программах пользователь может сам назначить для этой кнопки нужную ему функцию.
Другое широко применяемое устройство для ввода информации в компьютер - трэкбол. Его традиционно относят к семейству компьютерных мышей, однако он, строго говоря, похож на мышь только по принципу работы. У трэкбола шарик укреплен не в днище, а сверху на корпусе. В этом большее удобство трэкбола по сравнению с мышью: расположенный "на спине" шарик можно вращать рукой, не перемещая все устройство. Если для работы с мышью на столе нужно выделять определенную свободную площадь, то трэкболу места требуется совсем немного. Поэтому его объединяют с клавиатурой на портативных компьютерах.
"Мышка бежала, хвостиком махнула, яичко упало и разбилось" - так бывает, увы, не только в сказке. Сбросить хвостом, то бишь кабелем, со стола при неловком движении ценные вещи - привычное дело. И вот появились "бесхвостые" модели, в которых используются различные варианты беспроводной связи. Один из способов - инфракрасная связь, аналогичная широко применяемым в быту системам дистанционного управления телевизором. Другой, еще более совершенный - радиосвязь. Радиомышь фирмы Logitech можно катать почти в двух метрах от компьютера. Мышь и приемник можно настраивать на четыре разные частоты, поэтому в одной и той же "зоне радиосвязи" одновременно могут работать четыре пользователя.
Разработаны и мыши, предназначенные для управления курсором в трехмерном виртуальном пространстве. "Летучую мышь" можно свободно перемещать и поворачивать в воздухе, заботясь о том, чтобы хватило длины кабеля (от этого атрибута разработчики все-таки не отказались).
Еще одно периферийное устройство представляет собой надеваемый на палец перстень с излучателем ультразвука. К корпусу дисплея крепится легкая "двурогая" рамка, на которой размещены три звукоприемника: в правом верхнем, левом верхнем и левом нижнем углах корпуса. Кисть руки с надетым перстнем перемещается вблизи экрана, а электронная схема легко определяет ее положение и передает эти сведения в компьютер, как и информацию о нажатии находящейся на перстеньке кнопки.
Самые современные родственники компьютерной мыши вовсе не похожи на свою прародительницу. Они представляют собой небольшую сенсорную пластинку (с кнопками по углам), по которой движется только палец пользователя и руководит движениями курсора на дисплее. Принципов их работы известно несколько. В одном варианте планшетка состоит из двух пленок с взаимно пересекающимися проводящими дорожками и небольшим промежутком между ними. При нажатии одна или несколько дорожек замкнутся с "соседками" на второй пленке, а электронная схема легко обнаружит место замыкания (а значит, касания). Другой вариант - излучение поверхностных волн вдоль пленки планшета. Движение пальца меняет картину их распределения, что и фиксируется приемными датчиками. Третий принцип - излучение ультразвука над пленкой. Палец экранирует часть датчиков от ультразвуковых волн, и по расположению этой "тени" определяются координаты точки нажатия.
Еще несколько лет назад подобные устройства были слишком сложны и соответственно дороги. Но сегодня благодаря развитию тонких технологий сенсорные планшеты становятся все более популярными, а спектр их моделей - все более разнообразным. Так, устройство Glide-Point фирмы Cirque дает пользователю возможность перемещать курсор по экрану, надавливая пальцем на небольшую чувствительную к нажатию площадку, которая вполне заменяет собой трэкбол. А в последние годы в продаже появились и модели компьютеров ноутбук, в которых микропланшет (TouchPad) встроен в клавиатуру.
См. в номере на ту же тему
Ю. ДМИТРИЕВ - Если мышка не слушается.
www.nkj.ru
