"О буквах клавиатуры"

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Новоярковская средняя общеобразовательная школа Каменского района»

 Алтайского края

О буквах клавиатуры

Исследовательская работа

                                                             Автор: Шевлякова Настя , 8 класс.

                                                         Учитель: Комбарова М.А., учитель

                                                         математики Новоярковская СОШ

Новоярки

2011

Перечень модулей:

I. Введение

II. Основная часть

1. Из истории клавиатуры
2. Исследовательский блок

III. Заключение

IV. Список используемой литературы

V. Приложения

1. Введение

Актуальность

 Последние годы  учащиеся много времени уделяют работе на компьютере. Практически в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошел в жизнь человека. В нашем классе у каждого второго есть компьютер. Приходится много печатать и работать с текстами. Это связано с подготовкой различных сообщений, докладов, рефератов.

Проблема

  В результате работы с компьютером и в частности с печатанием текстов возникает вопрос: «Почему буквы на клавиатуре расположены не в алфавитном порядке?» Мы решили провести исследование  и определить от чего зависит порядок букв на клавиатурах. Понятно, что не просто так они расположены. Если разобрать клавиатуру на компьютере и печатную машинку и сопоставить их, то выясниться, что расположение букв на них абсолютно одинаково. На самом деле, клавиатура была придумана не для удобства, а, наоборот, для замедления скорости печати. И именно эту цель – уменьшить скорость наборщика преследовали изобретатели пишущей машинки.

Тема

О буквах на клавиатуре.

Объект

Клавиатура.

Предмет исследования

Порядок букв на клавиатуре.

Гипотеза

Расположение букв на клавиатуре зависит от частоты их употребления в текстах.

Цель

Повышение интереса к изучению математики через интерпретацию знаний полученных на уроках.

Задачи:

1. Подбор текстов для подсчёта букв
2. Обработка  полученных данных
3.  Наглядное   представление полученной  информации в таблицы.

Методы исследования

1. Классификация
2. Сравнение
3. Обобщение

Основные математические характеристики,  используемые в работе – это числовые  расчёты и статистические характеристики.

Литературой используемой в работе явились журнал «Математика в школе», тексты для подсчёта.  Исторические сведения взяты из интернета. 

II.Основная часть

1. Из истории клавиатуры

История клавиатуры, в отличие от мышки, гораздо более длинна и извилиста. Извилиста хотя бы потому, что клавиатуры развиваются до сих пор, и, причем не в плане устройства или, аппаратной начинки, а в плане удобства.

• Из истории клавиатуры печатной машинки.

История клавиатуры началась с изобретения печатной машинки (приложение 3 – фото печатной машинки). И она гласит, что первая подобная машина была изобретена Генри Милом в 1714 году, то есть почти триста лет назад. Однако никаких данных о её устройстве не сохранилось, как, впрочем, и самой машинки. Вторая попытка создать машинку принадлежит итальянцу Пеллегрино Турри, который в 1808 году, почти сто лет спустя, изготовил машинку собственной конструкции. Однако, как и в предыдущем случае, ни сам аппарат, ни информация о конструкции до наших дней не дожили. В последующие 60 лет было создано еще несколько печатных устройств, однако большой популярности они не получили.

 А вот в 1863 году уже появился предок всех современных печатных машин. Изобрели её американцы Кристофер Лехтем Шоулз (Christopher Sholes) и Самуэль Суле (Samuel Soule), что характерно, оба – бывшие типографы. Правда, поначалу они придумали устройство для нумерования страниц в счётных книгах, но потом познакомились с Карлосом Глиденом, который подсказал им очевидную вроде бы идею – построить на этом же принципе машину, печатающую слова.

Конструкционное устройство было выполнено на основе обычного телеграфного ключа, где вместо простой контактной площадки закреплена литера. На основе этого механизма в сентябре 1867 года и была собрана первая печатная машинка. Патент же на технологию Шоулз получил только в начале следующего 1868 года.

Однако без интриг история неинтересна. И без российских левшей-изобретателей её тоже сложно себе представить. Разумеется, Шоулз был не единственным, кто смог придумать печатающее устройство. В 1869 году наш соотечественник, Михаил Иванович Алисов, разработал свой собственный вариант пишущей машины, названной им «Скоропечатник» (а ранее, в этом же году, он создал аппарат для размножения бумаг, названный им «Полиграфия»; самого же Алисова считают отцом пусть и не русской демократии, но зато современной типографии). «Скоропечатник» позволял набирать текст со скоростью до 120 знаков в минуту. В 1873 году машина демонстрировалась на Всемирной выставке в Вене и была удостоена медали. Однако машина в массовое производство не пошла, так как первую же изготовленную им партию (в 1877 году) приравняли к типографским машинам по отношению к соблюдению цензурных постановлений. А всё из-за высокого качества получаемого отпечатка, не отличимого от типографского. В результате желающих приобрести вместе с машинкой кучу дополнительных проблем не нашлось.

 Шоулз и Сул оказались в нужное время и в нужном месте – в Америке, в период экономического подъема. Первый вариант их машинки имел два ряда клавиш с цифрами и алфавитным расположением букв от А до Z (строчных букв не было, только заглавные, также не было цифр 1 и 0 – вместо них использовались буквы I и О), однако такой вариант оказался неудобным. Почему? Однозначного ответа тут нет (сам Шоулз записки с объяснениями не оставил), зато есть легенда, согласно которой при быстром последовательном нажатии на буквы, расположенные рядом, молоточки с литерами застревали, вынуждая останавливать работу и руками разгребать затор. Но это лишь легенда.

  Алфавитное расположение букв действительно не было верхом эргономичности, посему изобретателями была предпринята попытка усовершенствовать расположение букв на клавиатуре, результатом которой, и является известная нам QWERTY. Согласно еще одной легенде, брат Шоулза проанализировал сочетаемость букв в английском и предложил вариант, в котором наиболее часто встречающиеся буквы разнесены максимально далеко, что позволяло избегать залипаний  при печати. Однако есть и другие версии. По одной из них предполагается, что они могли в поисках более оптимального расположения букв консультироваться с типографскими наборщиками (у которых литеры в наборных кассах вовсе не были расположены по алфавиту). Названа эта клавиатура "QWERTY", так как буквы первого ряда расположены именно в такой последовательности. Пробежавшись взглядом, можно действительно убедиться, что это так. Клавиатура QWERTY - клавиатура, которая заставляла машинисток работать медленнее. Это означает, что все больше людей были вынуждены обучаться этой системе и все больше фирм - изготовлять такие клавиатуры, пока она не стала единственным существующим эталоном. Клавиатура машинок и компьютеров придумана для того, чтобы на них печатали медленнее, а не быстрее. Если попробовать поменять буквы местами, то изделие никто не купит.

 Ну а что с русской раскладкой. С нашим привычным ЙЦУКЕН’ом? История его появления хранит лишь отрывочные данные, известно лишь то, что придумана она была в Америке (а не в России, как нам бы хотелось думать) в конце XIX века. Зато, что характерно, все фирмы выпускали машинку только с одним вариантом раскладки Й1УКЕН. Это не опечатка – привычный нам ЙЦУКЕН появился только после реформы русского языка, в результате которой из алфавита исчезли «ять» и «I».

Так что, в отличие от проблем с русскоязычными кодировками, русская раскладка – практически единственная. Впрочем, есть и еще одна – ЯВЕРТЫУ (с некоторыми вариациями – например, ЯЖЕРТЫ), в которой русские буквы расположены там же, где и схожие по звучанию английские. Создана она была нашим соотечественником Павлом Городянским. Нужна же она не для увеличения скорости набора (как в случае борьбы QWERTY с Dvorak), а для того, чтобы по-русски могли печатать те, кто либо совсем не знаком с русской раскладкой, либо те, у кого на клавиатуре нет соответствующих символов.

• Из истории компьютерной клавиатуры (приложение 4- фото компьютерной клавиатуры).

    Первые компьютерные клавиатуры.

1943 год ознаменовался появлением компьютера ENIAC, который произвел фурор в мире науки. Этот компьютер использовался военными для баллистических расчетов. Программное управление операциями осуществлялось при помощи переключения штекеров и наборных панелей.

В 1948 году начинается разработка компьютеров UNIVAC и BINAC, предназначенных не для единичного, а для относительно более массового производства. Отдельное внимание в этих машинах было уделено устройствам ввода-вывода.

    Емкостная клавиатура.

1960 год является переломным моментом в истории развития компьютерных клавиатур – на рынок выходит электрическая печатная машинка. Она имела емкостную клавиатуру. Название технологии говорит само за себя – этот тип работает за счет конденсаторов, расположенных в устройстве. Рассмотрим, как это работает. При нажатии клавиши изменяется электрическая емкость, которая при нажатом состоянии равна приблизительно 2 пикофарадам, а при не нажатом – 20 пикофарадам. Уменьшение емкости создает поток заряженных частиц, который обрабатывается контроллером клавиатуры, который, в свою очередь, генерирует код нажатой клавиши. Итак, вернемся к нашей печатной машинке. Главным ее плюсом стала легкость ввода текста – теперь, чтобы печатать, не нужно было прикладывать столько усилий, как например, на классической печатной машинке. В 1965 году лаборатории компании Bell и General Electric объединились, чтобы создать принципиально новый вид многопользовательской операционной системы. Главной чертой проекта стало создание нового пользовательского интерфейса – видеотерминального показа. Теперь пользователи могли видеть, какой текст они набирают, и при этом имели возможность его сходу редактировать.

     Первые персоналки.

Примерно в конце 1970-х и в начале 1980-х годов производители стали выпускать компьютеры, которые могли себе позволить не только офисы крупных компаний, но и простые смертные для домашнего использования. Разновидностей и различных линеек было разработано предостаточно. Эти компьютеры представляли собой обычную клавиатуру, в которую был встроен сам компьютер (процессор, ПЗУ, ОЗУ и несколько модулей для дополнительных устройств). Все это было выполнено компактно и не занимало много места. Безусловно, клавиатуры этих машин по функциям и по количеству клавиш превосходили электрические печатные машинки. Так, например, был добавлен ряд клавиш типа Control, Alt. Клавиша с изогнутой стрелкой стала называться Enter и выполнять функцию не только возврата каретки, но и завершения ввода данных. Для работы с электронными документами были добавлены стрелки управления курсором, но пока они находились на цифрах.

          Отделение клавиатуры.

Следующий этап связан с развитием модульных ПК. Все главные компоненты, такие как процессор, ОЗУ, были спрятаны в отдельный корпус, и, соответственно, клавиатура была сделана отдельно от них, то есть стала полноценным устройством. Выглядела она следующим образом: всего 83 клавиши, разделенные на два блока. Первый блок – алфавитно-цифровой, на нем также располагались стрелки управления, и второй блок – служебный (для системных клавиш). Эта клавиатура не имела функции индикации положения клавиш заглавного регистра Caps Lock, а также блокировки служебно-цифровой клавиатуры Num Lock и блокировки просмотра Scroll Lock. Основным недостатком было размещение элементов управления. До функциональных клавиш приходилось тянуться, и печатать становилось просто неудобно, а кнопка Enter болталась где-то в уголке и не выделялась своими размерами среди остальных.

В начале 1980-х производители занимались не выпуском конкретных компьютеров, а изобретали и усовершенствовали все новые и новые устройства. Разумеется, это касалось и клавиатур. Прогресс не стоит на месте – новые компьютеры, соответственно, и новые клавиши. Но для того, чтобы хоть как-то выделиться, а может и, опасаясь критики (оказывается, были еще и противники раскладки «QWERTY», которые хотели расположения в алфавитном порядке), производители начали вносить некоторые коррективы: например, была реализована смена раскладки прямо на ходу, для этого даже придумали отдельную клавишу. Прошло несколько лет, и производители сделали очередной шаг в сторону стандартизации клавиатуры. Добавилось множество новых функций, в том числе и новая клавиша Sys Rq. Клавиша Enter стала значительно больше, и вообще устройство стало намного удобней для использования.

     Расширенная клавиатура.

Настал 1987, на конвейер была поставлена новая разработка. Ее стали называть расширенной клавиатурой. Новая клавиатура приобрела уже привычный для наших дней вид – 101 клавиша. Добавили «F11» и «F12» (кстати, все «функционалы» вынесли в отдельный верхний ряд), клавиши управления курсора были выделены в отдельный блок, клавиши Ctrl и Alt были продублированы и разнесены по обе стороны основного блока.

Заглянув чуть вперед, можно увидеть, сколько ещё клавиатуре предстоит пройти, и как она ещё будет эволюционировать. И стоит только вспомнить, с чего это всё начиналось.

В России печатные машинки появились позже, чем в США. К этому времени конструкторы устранили многие технические несовершенства.  Именно поэтому в России буквы располагали рационально – часто употребляемые оказались в середине клавиатуры. Наша отечественная раскладка получилась на порядок эргономичнее английской. Под самыми сильными и быстрыми указательными пальцами оказались самые популярные буквы, а под мизинцами самые редкие. Но все же, есть один недочет. Когда дело дошло до русификации компьютерной клавиатуры, кто-то решил, что запятая может стоять где угодно. И поселил ее вместе с точкой, но в верхний регистр. Теперь для того, чтобы написать точку, нужно нажать одну клавишу, а для того, чтобы запятую, нужно нажать две клавиши. А ведь запятая в русском языке используется гораздо чаще точки.

Получается, что весь мир печатает не как разумнее, а как привычнее. И менять эти привычки не желает. Фото клавиатур (приложение 3).

1. Исследование текстов.

    Для доказательства того, что порядок букв на клавиатурах зависит от частоты с которой они встречаются в текстах,  я провела подсчёт букв в двух текстах разного направления. Первый текст (приложение 1) из журнала «Математика в школе») носит характер географического расположения государства. Подсчёты зафиксированы в таблице:

Второй текст (приложение 2 из книги «Я познаю мир») носит направление из истории математики. Подсчёты букв из этого текста указаны в таблице:

Результаты подсчёта количества букв, встречающихся в текстах,  были практически одинаковыми, небольшие отличия были лишь в некоторых буквах. Например, буква М в первом случае встречалась 18 раз, а во втором – 37 раз, буква О в первом тексте -75 раз, а во втором - 98 раз, буква Л в первом – 50 раз, а во втором – 28 раз. Буквы А, О, Т, Н, Л, П, И встречались чаще других букв. Чаше всего встречающиеся буквы находятся действительно в центре клавиатуры, они по подсчётам встречались в среднем до 60-70 раз, в то время как по краям расположенные буквы встречались от 2-6 раз. Некоторые буквы не встречались ни разу. Например, Ъ знак не встретился ни в одном тексте.

Для того, чтобы убедиться почему порядок чаще всего встречающихся букв  в центре на клавиатуре расположен в том порядке как есть, во втором тексте были проведены подсчёты буквосочетаний. Результаты были следующими, они занесены в таблицу:

Подсчёты показывают, что буквосочетания на клавиатуре соответствуют частоте их  появления в текстах. Остальные буквосочетания в выбранных текстах встречались 2 и менее раз.

Нетрудно догадаться, что буквы лидеры и их буквосочетания расположены в центре клавиатуры для увеличения скорости набора текстов,  для уменьшения времени на перемещение пальцев от клавиши к клавише.

3. Заключение

Исследованные 33 буквы продемонстрировали главное – как работают математические методы, каких результатов можно добиться, если поставить конкретную задачу. Проведённое статистическое исследование обосновало истинность выдвинутой гипотезы.  Чаще всего встречающиеся буквы расположены в центре клавиатуры и буквосочетания также определяются частотой их употребления в текстах.

Работа имеет  практическую направленность, так как данные исследования могут быть использованы

• На уроках математики при изучении темы: «Статистические характеристики»;
• На уроках математики – как урок исследование;
• На занятиях математического кружка и кружка по информатики;
• На уроках информатики;
• На внеклассных мероприятиях.

Перспектива работы:

Можно ли ещё с помощью каких-нибудь математических величин охарактеризовать  клавиатуру?

4. Список используемой литературы

1. Журнал «Математика в школе», № 9, 2009
2. Интернет ресурсы
3. Савин А.П.  и др. «Я познаю мир». Издательство:   Москва, АСТ, 1999

5. Приложения

 Приложение 1. Текст из журнала «Математика в школе».

  …В древнем Египте дожди выпадают очень редко и большую часть года стоит сильная жара. На тысячи километров простираются здесь песчаные и каменистые пустыни.

  С юга на север Египет пересекает одна из величайших рек мира – Нил. При впадении Нила в Средиземное море расстилается низменность. Здесь река делится на рукава, образуя дельту. В долине и дельте Нила от порогов до моря был расположен древний Египет.

  Земли для посева в долине Нила приходилось отвоёвывать у пустынь, болот и кустарников. На заболоченных низинах египтяне рыли каналы, чтобы отвести в реку лишнюю воду, вырубали кустарник и тростник. Из глины, смешанной с тростником, жители строили насыпи в виде вала – дамбы. Этими дамбами египтяне делили реку на отдельные участки. В дамбах устраивали ворота и во время разлива Нила пропускали на поля столько воды, сколько нужно. После разлива почва в долине была не только хорошо увлажнена, но и покрыта слоем чёрного, очень плодородного ила. …

Приложение 2. Часть текста из книги «Я познаю мир».

Эта странная наука

         Что было раньше, курица или яйцо, - вопрос многовековый и изрядно     надоевший. А вот что бывает раньше – математическая теория или потребность в ней?

  Разумеется, часто бывает, что требования практически подталкивают развитие математики. Яркие примеры тому – теории, созданные М.В. Келдышем для авиаконструкторов. Частенько понятия математики возникали из необходимости, - так было с векторами, логарифмами, тригонометрией…  Но часто математика «варится в собственном соку», а потом вдруг оказывается, что как ни долго она была оторвана от жизни, а в дебри неправдоподобия её всё же не занесло!  Хрестоматийный пример – конические сечения Аполлония, неоднократно упоминающиеся на этих страницах. А вот ещё пример: Поль Дирак, решая выведенные им уравнения, получил два ответа: с плюсом и минусом. Одному из этих ответов соответствовал хорошо знакомый физикам электрон. Но что делать со вторым ответом? Может, уравнения были неверны?  Как бы не так! Вскоре был открыт позитрон, отличающийся от электрона только знаком электрического заряда! ...

Приложение 3.

Фото клавиатур печатной машинки.

Приложение 4.

Фото компьютерной клавиатуры.