מקלדת מחשב

תרגום ההקשות לפקודות מחשב

הקלט המגיע למעבד המחשב מהמקלדת, ממופה למרחב כתובות בזיכרון המחשב. בעת ההקלדה על מקש, מעבירה המקלדת אל המחשב, באמצעות מנהל ההתקן, "קוד מקש" (key code) או "קוד סריקה" (scan code) הייחודי רק לו. לדוגמה, כאשר בעת השימוש במעבד תמלילים, המשתמש מקליד את האות A, המקלדת שומרת את הקוד המתאים בחוצץ מיוחד על המקלדת (במקרה זה קוד 30 או 00011110) ושולחת פסיקת מקלדת. מערכת ההפעלה מקבלת את ההודעה על קיום מידע בחוצץ המקלדת, ומפעילה קבוצת פקודות שמהוות שגרת טיפול בפסיקת מקלדת. לאחר שסיימה לקלוט את הקלט, השגרה מוחקת את המידע מחוצץ המקלדת, ומערכת ההפעלה מטפלת בתוכנו של קלט זה (לפי הפונקציונליות המצופה).
מקלדות אינן מעבירות קוד ASCII (קוד הממפה בין תווים לבין ייצוגם הפנימי במחשב), אלא קוד בינארי השונה ממקש למקש, ואינו תואם לקוד הבינארי של תווים במיפוי ASCII. הדבר מאפשר בין היתר קיומם של מקשים מיוחדים (למשל F1), שאינם קיימים במיפוי ה-ASCII. כך, כאשר המשתמש מקיש במקלדת על המקש, המייצג את האות העברית ש וכן את האות האנגלית A (המתאים גם לייצוגה כאות קטנה - a), המקלדת שולחת למערכת ההפעלה את הקוד המתאים למקש - במקרה זה 30. פירוש הקוד בהתאם להקשר, הוא תפקידה של התוכנה, שנעזרת לשם הפענוח בהודעות נוספות שנשלחות מהמקלדת, על הסטטוס של מקשי פונקציות כמו Shift, Alt וכו'.
עבור כל הקשה המקלדת שולחת קוד פעמיים, פעם אחת עבור לחיצה על מקש ופעם שנייה עבור שחרור המקש, מאחר שתיתכן חשיבות לתזמון שחרור המקש ביחס לפונקציונליות הרצויה. בפרט, ייתכן כי סדר לחיצת המקשים לא יהיה זהה לסדר השחרור שלהם.
ניתן להשתמש במקלדת גם לצורך קיצור פעולות שבאופן מסורתי נועדו להתבצע על ידי העכבר, על ידי הקלדה על שילוב מקשים מסוים (למשל, בפעולות גזור, העתק והדבק).

סידור הספרות

במקלדת המחשב שתי מערכות מקשים לספרות - אחת מעל לאותיות, בדומה למקשי הספרות במכונת הכתיבה ואחת בצד ימין שמשמשת לקלט ספרות במצב Num Lock והסידור שלה מדמה מכונת חישוב. הסיבה להכללת שתי מערכות ספרות היסטורית. לפני עידן המחשב האישי היו בשימוש נרחב, לצד מכונות הכתיבה, מכונות חישוב שסיכמו טורי מספרים והדפיסו את החישוב על "נחש נייר" צר וארוך. בעלי עסקים ומנהלי חשבונות מנוסים סיכמו מספרים בהקלדה מהירה בשיטה עיוורת. כשהתחלפו המכונות שעל שולחנותיהם במחשבים, הם ציפו לקבל לוח מספרים כפי שהכירו: הספרה 1 מצד שמאל למטה, ו- 9 למעלה מימין (הפוך מסידור הספרות בטלפון).
מכונת החישוב ירשה את סידור הספרות מהקופה הרושמת. ב-1879 המציא ג'יימס ריטי (James Ritty) מאוהיו שבארצות הברית קופה רושמת מכנית, ורשם עליה פטנט. הרעיון נרכש על ידי איש עסקים בשם פטרסון, שהקים את "חברת הקופות הרושמות הלאומית" (National Cash Register Company), שלימים נודעה בראשי התיבות NCR. חברה זו, ואחרות בעקבותיה, ייצרו קופות רושמות, שאפשרו לבעלי עסקים לעקוב אחר הפדיון היומי. המקשים באותן קופות היו מסודרים כשהספרה 1 למטה.

מקלדות חלופיות

כל מקלדת מחשב שיש הבדל מהותי בינה לבין המקלדת הסטנדרטית מכונה "מקלדת חלופית". יש כמה ייעודים עיקריים למקלדות חלופיות: ייעול עבודת מחשב מקובלת על ידי אדם חסר לקויות, ייעול עבודת מחשב מקובלת על ידי אדם בעל לקות, מניעת פציעות מאמץ חוזרני בהקלדה, ייעול עבודת מחשב מקובלת בסביבה קשה לעבודה (למשל חדר ניתוח), התאמה של המקלדת לסביבת עבודה בה אין מקום למקלדת המקובלת (למשל מסוק קרב) והתאמה לעבודת מחשב שאינה מקובלת.
יש לשים לב להבדל בין המושגים "מקלדת חלופית" ו"תחליפי מקלדת". מקלדת חלופית חייבת להכיל מערך של קלידים גשמיים או קלידים וירטואליים ואילו תחליף מקלדת, כגון מערכת זיהוי קול, נועדו לאפשר לאדם לחבר תמליל על המחשב בלא שימוש במערך קלידים. חלוצת המקלדות החלופיות הייתה המקלדת של דבוראק (הוזכרה למעלה) היא תוכננה לייעל עבודת מחשב רגילה שנעשית על ידי אדם חסר לקויות והתגלתה כבעלת יעילות מסוימת במניעת פציעות הקלדה.

מקלדות חלופיות למניעת פציעות הקלדה

מקלדות למניעת פציעות הקלדה נקראות על פי רוב "מקלדות ארגונומית". אולם המושג "מקלדת ארגונומית" בעייתי משום ש"ארגונומיה" פירושה הנדסת אנוש והשם הזה נותן את הרושם המוטעה לפיו רק מקלדות אלה עוצבו משיקולי הנדסת אנוש, כשלמעשה כל מקלדת מעוצבת בעזרת שיקולים כלשהם של הנדסת אנוש.
סוג זה של מקלדות הוא הסוג הנפוץ ביותר של מקלדות חלופיות. מקלדות למניעת פציעות הקלדה נחשבות לפריט טכנולוגיה מסייעת אף על פי שיש בהן עניין גם לחלק מהאנשים חסרי הלקויות. זאת משום שיש אנשים חסרי לקות, אשר יש להם נטייה לפתח פציעות הקלדה. אנשים חסרי נטייה כזו לא זקוקים למקלדות מונעות פציעה. חוקרים מתחום הריפוי בעיסוק סוברים כי מרבית פציעות ההקלדה מופיעות אצל אנשים שנוטים לחזור בדייקנות על פעולות שנעשות בתנוחה שאינה מומלצת. אלו הן פציעות תנועה חוזרנית (Repetitive Strain Injuries) והנפוצה ביותר בין פציעות ההקלדה אלה היא תסמונת מנהרת שורש כף היד (Carpal Tunnel Syndrome).

המרפאים בעיסוק מתאימים למי שמקליד בתנוחה לא מומלצת, מקלדת מונעת פציעה על פי התנוחה הספציפית בה הוא מקליד. לא כל מקלדת מונעת פציעה מתאימה לכל אדם עם נטייה לפציעות הקלדה. יש שלוש תנוחות הקלדה נפוצות שאינן מומלצות. שמותיהן:
 Forearm Pronation , Wrist Extension  & Ulnar Deviation 
במרבית המקלדות למניעת פציעות הקלדה מופרדת קבוצת הקלידים המיועדים להקלדה בעזרת יד ימין מקבוצת הקלידים המיועדים להקלדה בעזרת יד שמאל . כמו כן, למרבית המקלדות האלה יש משטח שאינו מישורי אלא מכופף. המרפאים בעיסוק מאמינים שמקלדות ארגונומיות (ועכברים ארגונומיים או חלופיים) המותאמים היטב למשתמש, מפסיקים את התפתחות הפציעות והכאבים הקשורים בהקלדה, אם כי הדבר טרם הוכח מדעית. אף על פי שפריסת המקשים של דבוראק הוכרה כבעלת יעילות מסוימת במניעת פציעות הקלדה, פריסה זו נדירה אפילו במקלדות למניעת פציעות הקלדה. ברוב המקלדות למניעת פציעות הקלדה יש פריסת מקשים מקובלת.
יש אנשים עם פציעות הקלדה שעוברים לשימוש במערכת זיהוי קול במקום במקלדת כל שהיא. אצל חלק מהאנשים האלה מתפתחות פגיעות תנועות חוזרניות בגרון. ההנחה היא שפציעות אלה מתפתחות בשל העובדה שמערכת זיהוי קול של מחשב מאלצת את המשתמש לדבר באופן לא טבעי ומשום שפגיעות תנועות חוזרניות מופיעות אצל מי שיש לו נטייה לחזרתיות תנועתית מדויקת. לכן מומלץ למי שחש, שמקלדת מונעת פציעה לא מועילה לו מספיק, לחלק את עבודת חיבור התמליל בין מקלדת מונעת פציעה לבין מערכת זיהוי קול.

מקלדות חלופיות לבעלי מוגבלויות

אנשים שמתקשים בהקלדה על מקלדת רגילה יכולים להיות בעלי מוגבלות בגפיים העליונות, לקויי ראייה או בעלי מוגבלויות קוגניטיביות (כגון דיסגרפיה, תסמונת שלאחר אירוע מוחי, בעיות זיכרון). מקלדות חלופיות לבעלי מוגבלויות הן סוג של טכנולוגיה מסייעת. ניתן למיין את המקלדות החלופיות לתת-קבוצות באותו אופן שבו ממיינים פריטי טכנולוגיה מסייעת אחרים, כגון מיון לפריטים שמוכנים לשימוש עם קנייתם, פריטים שיש להתאימם לשימוש ופריטים שעוצבו עבור משתמש ספציפי. מקלדות עם תוויות המודפסות בגדול ובצבעים בעלי ניגודיות גבוהה, ויכולות להקל על לקויי ראייה את ההקלדה, יכולות להשתייך לכל אחד משני הסוגים הראשונים. ניתן לקנות מקלדות כאלה מן-המוכן וניתן לקנות מדבקות ולהתאים בעזרתן מקלדת רגילה. עיצוב מקלדת עבור אדם מסוים הוא די נדיר כיום. הוא יכול להיעשות, למשל, עבור אדם שאינו מצליח להזיז את אצבעותיו ומקליד בעזרת אגרוף. אדם עם מגבלה כזו צריך מקלדת גדולה דמוית לוח מקשים של טלפון. למקלדת כזו קוראים מקלדת אמביגיואית.
עיצוב מקלדת במיוחד עבור אדם מסוים היא מעשה די נדיר כיום משום שבמרבית המקרים אדם עם מוגבלות תנועה קשה יכול להקליד על מקלדת מסך וירטואלית בעזרת עכבר, עכבר חלופי או תחליף עכבר, יכול להשתמש במקלדת "אינטליקיז" (IntelliKeys) המתוכנתת לצרכיו, או להשתמש בתחליפי מקלדת כגון מערכת זיהוי קולי.
לא כל בעיה בהקלדה חייבת להיפתר דווקא בשינויים במקלדת עצמה. ניתן להוסיף למחשב תוכנה וחומרה שעוזרים לאדם בעל מוגבלות להקליד טוב יותר. ניתן גם לשנות את תפקוד המקלדת בעזרת לוח הבקרה של מערכת ההפעלה של המחשב.
דוגמאות לחומרה כזו הן זכוכית מגדלת למקלדת ושומר מקלדת. שומר מקלדת הוא לוח פלסטי שקוף עם חורים שמושם על המקלדת כך שכל חור שלו נמצא מעל למרכז מקש של המקלדת. שומר המקלדת אינו מאפשר לאנשים כבדי תנועה להניח אצבע בין המקשים וללחוץ בטעות על שני מקשי אותיות בו זמנית. דוגמה לשינוי תפקוד של המקלדת על ידי לוח הבקרה של מערכת ההפעלה של המחשב היא הפעלת הפונקציה "מקשים דביקים" שמשחררת את המשתמש מהצורך ללחוץ על שני מקשים בו זמנית. הפונקציה "מקשים דביקים" מאפשרת למשל הקלדה של הסימן @ בלא לחיצה על מקש השיפט ומקש הספרה 2 בו זמנית אלא בלחיצה על מקש השיפט, שחרורו ולחיצה על מקש הספרה 2 רק אחרי שחרור השיפט. פונקציה זו מקלה על מי שמקליד באצבע אחת. דוגמה לתוכנה שמשפרת את ההקלדה היא תוכנת משוב קולי לפעולת המקלדת. תוכנה כזו יכולה, למשל, להקריא בקול רם כל מילה שהוקלדה מיד עם לחיצה על מקש הרווח. משוב כזה יכול לעזור למקליד עם דיסגרפיה לוודא שהוא הקיש על מקשי האותיות בסדר הנכון. תוכנות ספלר אינן מציעות הצעות תיקון רלוונטיות לשגיאות הקלדה שנובעות מסיכול אותיות בשל דיסגרפיה והמשוב הקולי יכול להבהיר למקליד הדיסגרפי בקלות מה הייתה שגיאתו. תוכנות אחרות לסיוע בהקלדה הן תוכנות לחיסכון בהקלדה. דוגמאות לתוכנות כאלה הן תוכנות להשלמת וחיזוי מילים ומשפטים (תמליל אוטומטי) ותוכנות להרחבת תקצירי מילים ומשפטים.

פריסת הקלידים של צ'ובאן (Chubon)

בשנת 1988 פרסמו צ'ובאן והסטר מחקר שמציג פריסת קלידים מותאמת לאנשים עם לקויות תנועה מגוונות. הפריסה של צ'ובאן נועדה עבור מי שמקליד באצבע אחת או בעזרת מקל הקלדה הנאחז ביד או בפה, או רתום אל הראש או הזרוע. ניתן להפוך מקלדת רגילה למקלדת עם פריסת צ'ובאן בעזרת החלפת הקלידים הגשמיים על של מקלדת רגילה ושינוי תכנות המקלדת במערכת ההפעלה של המחשב בעזרת תוכנה פשוטה.
סידור הקלידים של צ'ובאן מאפשר תנועה מינימלית על ידי ריכוז הקלידים השמישים ביותר במרכז המקלדת. מקלדת צ'ובאן מוצעת לאנשים המקלידים עם מקל המוחזק בפיהם או קשור לראשם כדי לחסוך להם טלטלה של הראש. דרך אחרת בה אנשים אלה יכולים לחסוך את טלטלת הראש היא שימוש במקלדת מוקטנת. מקלדת מוקטנת דומה בכל למקלדת המקובלת אורכה. סידור קלידים זה אינו זמין במערכת ההפעלה של המחשב וחברת מיקרוסופט ממליצה למי שמקליד באצבע אחת או במקל שישתמש באחת משתי הפריסות של דבוראק שעוצבו לאנשים שמקלידים בחמש אצבעות של יד אחת.
תוצאות מחקרם של צ'ובון והסטר אוששו שנית וביתר כוח בידי אנסון ועמיתיו
 בשנת 2001.

מקלדת אינטליקיז (IntelliKeys)

האינטליקיז היא מקלדת ממברנה שגודל הקלידים בה, סידרם/פריסתם, זהותם, מספרם וחזותם ניתנים לשינוי. מקלדת זו מומלצת למשתמשים הבוחרים בפתרון זול יותר מהזמנת מקלדת המעוצבת אישית לצרכיהם ועבור מחשבים ציבוריים שיש להם משתמשים שונים בעלי לקויות מגוונות. דוגמאות למחשבים כאלה הם מחשבים של ספריות ציבוריות ושל בתי ספר. האינטליקיז נמכרת בעיקר עבור מחשבים בכיתות חינוך מיוחד ומשמשת בהן גם כפריט הנגשה למחשב וגם כפריט טכנולוגיה לימודית. משטח ההקלדה של האינטליקיז הוא קרום פלסטי שתחתיו יש חיישני מגע רבים. תכנות המקלדת מגדיר אזורים שונים של קרום זה כקלידים. אחרי שינוי התכנות יש להדפיס נייר עם שרטוט האזורים המוגדרים כקלידים ולכסות את משטח ההקלדה בעזרתו. השרטוט ניתן להתאמה לצורכי הראיה והקוגניציה של אנשים עם לקויות. ניתן לשמור בזיכרון המחשב כל תכנות שנעשה לאינטליקיז ואין צורך לעצב את האינטליקיז פעמיים לצורכי אותו אדם. האינטליקיז מגיעה עם שבע פריסות קלידים שונות המוכנות מראש. החסרונות של האינטליקיז בהשוואה למקלדת המקובלת הם המקום הרב שהיא תופסת על שולחן העבודה והמחסור במשוב תחושתי לאצבעות, לכן היא אינה מאפשרת הקלדה בלא מבט על המקלדת.

מקלדת מרקע וירטואלית

מקלדת מרקע וירטואלית היא שרטוט של מקלדת שנמצא על מסך המחשב ומאפשר הקלדה על שירטוטי הקלידים שבו, בעזרת ממשק השליטה של הסמן. כאשר ממשק השליטה של הסמן עכבר המחשב הרגיל או מסך מגע, המקלדת הווירטואלית יכולה להואיל לחיסכון במקום שהיה תפוס על ידי המקלדת הגשמית ויכולה לעזור לאנשים שתחום ראייתם צר וקשה להם להביט הן במקלדת והן במרקע בו זמנית. ממשק השליטה בסמן יכול להיות גם מכשיר טכנולוגיה מסייעת שעוצב במיוחד עבור אנשים עם לקויות תנועה.
מחשב שמותקן בו מסך מגע כתחליף עכבר ומותקנת בו מקלדת מסך וירטואלית הוא פתרון מקובל עבור עבודה בסביבה בה קשה להתרכז או בסביבה בה חסר מקום. מחשב שיש לו מסך מגע חוסך את המקום של העכבר והמקלדת הרגילים וחוסך מאדם שסביבת העבודה שלו דורשת ריכוז רב את הצורך להתרכז גם במסך, גם במקלדת וגם בעכבר. דוגמאות לסביבת עבודה בה קשה להתרכז הן חדר ניתוח ומסוק קרב. אם חייבים להתעסק עם מחשב באמצע ניתוח או באמצע קרב, עדיף להביט ולהתרכז במסך המחשב בלבד. מסוק קרב הוא גם דוגמה טובה לסביבת עבודה שבה אין מקום למקלדת רגילה ולמשטח לעכבר. דוגמאות נוספות לסביבות עבודה בהן חסר מקום למקלדת ועכבר הן דוכן מידע למבקרים במוזיאון או בקניון. בקניונים ובמוזיאונים יש צורך לנצל מקסימלית את שטח הרצפה ובדוכני מידע ממוחשבים במקומות כאלה המשתמש עומד ליד מסך מחשב המוצמד לקיר. דוגמה אחרת לסביבת עבודה דלת מקום היא כיסא גלגלים ממונע. אדם עם לקות תנועה קשה שצריך לקחת אתו את המחשב שלו מקום למקום ומתקשה להרים מחשב נייד, יעדיף לקבע את המחשב אל כיסא הגלגלים שלו. כיסא גלגלים צריך לעבור בקלות דרך דלתות ומסדרונות ולכן מחשב שמחובר אליו לא יכול לתפוס מקום רב.
בניגוד לתחליפי עכבר אחרים ובניגוד לעכברים ולעכברים חלופיים, מסך מגע מאפשר הקלדה על המקלדת המסך הווירטואלי בכל עשר האצבעות. החיסרון של הקלדה על מקלדת מסך וירטואלית בעזרת האצבעות על מסך מגע, לעומת הקלדה על מקלדת מסך וירטואלית בעזרת העכבר הוא שהקלדה בעזרת האצבעות דורשת מקלדת מסך וירטואלית בממדים הדומים למקלדת רגילה. מקלדת מסך וירטואלית המופעלת על ידי מסך מגע תופסת כחצי מהמסך. עכברים חלופיים ותחליפי עכבר אחרים להקלדה על מקלדת מסך וירטואלית מועילים לרוב רק לאנשים עם לקויות.

מקלדת אקורדים חד ידנית

במקלדת האקורדים החד ידנית ישנם חמישה מקשים בלבד (בחלק מהגרסאות שלה יש מעט יותר מקשים). במקלדת זו לחיצות על צירופי קלידים שונים מחליפים לחיצות על קליד בודד של המקלדת הרגילה. מספר הצירופים האפשריים של 5 קלידים הוא 2 בחזקת 5 פחות אחד (31). אולם אם מחליפים לחיצה על קליד בודד של מקלדת רגילה בשתי לחיצות רצופות של צירופי קלידים במקלדת האקורדים החד ידנית, מספר הצירופים האפשריים עולה ל-31 בריבוע (961).
מקלדת זו היא בגודל כף יד ומאפשרת ליד להיות בתנוחה המומלצת על ידי המרפאים בעיסוק בזמן ההקלדה. היא מאפשרת גם הקלדה בלי הזזה של האצבעות בין קליד לקליד משום שלכל אצבע יש קליד בודד עליו היא לוחצת. מקלדת זו עוצבה במטרה לעזור בסביבות עבודה בהן אין מקום למקלדת רגילה, לחסוך את הזמן בו האצבעות עוברות מקליד אל קליד, להועיל במניעת פציעות הקלדה ולעזור לאנשים עם לקויות היכולים להקליד רק ביד אחת. אולם הצורך לזכור כל כך הרבה צירופי קלידים הפך את מקלדת זו למאוד לא אטרקטיבית. מקלדת האקורדים החד ידנית, בדומה למקלדת עם פריסת הקלידים של דבוראק היא מקלדת מפורסמת אך דלת שימוש.

תחליפי מקלדת

תחליף מקלדת הוא כל מערך תוכנות וחומרות המאפשר לחבר תמליל על המחשב בלא מקלדת גשמית ובלא מקלדת וירטואלית. תחליף המקלדת השמיש ביותר הוא מערכת זיהוי דיבור. מערכת זיהוי דיבור יכולה לעזור לאנשים עם לקויות (בעיקר לקויות בגפיים העליונות ולקויות ראיה אולם כאשר המערכת תהפוך למדויקת יותר היא תוכל לעזור גם לאנשים שלקותם מקשה עליהם איות נכון) ולאנשים שעובדים עם מחשב בסביבה המקשה עליהם להביט במחשב ולגעת בו אם עליהם לחבר רק תמלילים קצרים (כאשר המערכת תהיה מדויקת יותר היא תאפשר חיבור תמלילים ארוכים בלי מבט במחשב).
תחליף מקלדת אחר הוא הקלדת קוד מורס בעזרת מתג. תחליף מקלדת זה אינו פופולרי בשל איטיותו והמאמץ המנטאלי שהוא דורש. אנשים שנאלצים להפעיל את המחשב בעזרת מתגים בודדים (לרוב בגלל לקות תנועה קשה) מעדיפים להפעיל עם המתגים מערכת סריקה שהיא למעשה תחליף עכבר. בעזרת מערכת הסריקה הם מפעילים מקלדת וירטואלית. יש מקומות בהם מתויגים המתגים להפעלת מחשב כתחליף למקלדת. תיוג זה נכון באופן חלקי מאוד.