Клавиатура ZX Spectrum

Клавиатура ZX Spectrum — 40-клавишная клавиатура разработанная британским промышленным дизайнером Риком Дикинсоном^[1] для микрокомпьютера ZX Spectrum, ставшая базовой для всего семейства и дальнейших модификаций. Отличается от типовой компьютерной клавиатуры специализацией на вводе операторов языка программирования Бейсик, позволяющей вводить конструкции этого языка нажатием 1-3 клавиш, что существенно ускоряет набор программ, но требует от пользователя знания специфичной раскладки.

История

Прообраз клавиатуры ZX Spectrum впервые появился в мембранной клавиатуре микрокомпьютера ZX80 созданной Риком Дикинсоном в 1980 году. Эта клавиатура напоминала о программируемых научных калькуляторах производимых Sinclair Research^[2], но в отличии от них уже имела режимы ввода дополнительных инструкций написанных на корпусе над и под клавишами. Такая необходимость возникла в связи с многословностью языка программирования Бейсик, т.к. все его команды не могли поместиться на 40 клавишах. В то же время Бейсик не имел альтернатив: являясь отраслевым стандартом для обучения программированию в 80-х годах XX века он использовался как квази-ОС на большинстве микрокомпьютеров и программируемых калькуляторов^[3].

Функцию возврата каретки выполняла клавиша New line, клавиша пробела Space позволяла вводить символ фунта «£», имелась одна клавиша ⇧ Shift позволявшая вводить символы указанные на клавишах (например, для ввода символа «=» необходимо было нажать ⇧ Shift+L, символы псевдографики позволяющие рисовать простые рамки располагались на основной клавиатуре, а специальные клавиши управления курсором, построчного редактора и включения псевдографического режима, находились на привычных для будущей клавиатуры ZX Spectrum клавишах цифрового ряда.

Та же самая раскладка использовалась и на клавиатуре выпущенного в 1981 году микрокомпьютера ZX81: каждая клавиша имела до трёх значений, в зависимости от состояния клавиши ⇧ Shift и режима ввода. Клавиатуры ZX80 и ZX81 страдали от многочисленных проблем из-за низкого отклика при печати, т.к. для удешевления с клавиш сняли даже резиновое покрытие из-за чего долгий набор текста программы становился крайне трудоёмким и утомительным^[4].

23 апреля 1982 года Sinclair Research начинает продажи ZX Spectrum имевшего новую 40-клавишную раскладку, в которой каждая клавиша (кроме четырёх: ↵ Enter, Space, ⇧ Caps Shift и ⇧ Symbol Shift) может выполнять по пять функций (что соответствует пяти режимам ввода: команд, строчных букв, заглавных букв, дополнительных команд и псевдографики).

Клавиши клавиатуры ZX Spectrum представляли собой резиновые колпачки, которые касались непосредственно мембраны клавиатуры. Однако, несмотря на продолжающуюся экономию на конструкции клавиатуры Sinclair Research продали более 5 миллионов копий ZX Spectrum по всему миру^[4]. Все последующие раскладки клавиатур семейства микрокомпьютеров ZX Spectrum были основаны на этой ставшей канонической раскладке.

15 октября 1984 года начались продажи ZX Spectrum + оснащённого полноразмерной и полнофункциональной 58-клавишной клавиатурой. Дополнительные клавиши новой модели не имели собственных кодов и выполняли комбинации клавиш стандартной 40-клавишной клавиатуры ZX Spectrum, таким образом их использование является опциональным. Несмотря на то, что клавиши стали цельнолитыми и имели эргономическую форму, эта клавиатура также не стала механической т.к. пластиковые клавиши по прежнему нажимали на мембрану^[5].

Тем не менее, раскладка была оригинальной, использовалась также в ZX Spectrum 128 без изменений, последующих моделях и многих клонах:

Клавиша Space перенесена в центральную часть нижнего ряда, а комбинации курсора вынесены на клавиши слева и справа от неё.
Клавиатура имеет 4 клавиши ⇧ Shift из-за дублирования ⇧ Caps Shift и ⇧ Symbol Shift расположенных слева и справа от пробела;
Клавиша ↵ Enter приобрела стандартную Г-образную форму, а комбинация клавиши Delete (⇧ Caps Shift+0) получила место во втором ряду слева;
Клавиша Break (⇧ Caps Shift+Space) позволяющая оборвать выполнение программы вынесена в верхний правый угол;
6 режимных комбинаций получили свои клавиши: ⇪ Caps Lock, Edit, Extend Mode, Graph, Inv. Video и True Video;
На 4 отдельные клавиши вынесены знаки препинания широко используемые в Бейсик: ,, ., ; и ".

Принцип работы

Стандартная 40-клавишная клавиатура ZX Spectrum схемотехнически разбита на восемь полурядов по пять клавиш в каждом. Для того, чтобы узнать какая из клавиш полуряда нажата, ZX Spectrum читает байт из порта 254 (#FE).

Хотя процессор Z80 имеет 16-разрядную шину адреса, в микрокомпьютерах ZX Spectrum при обращении к внешним устройствам значащими являются только 8 младших разрядов (для упрощения аппаратной части). Поэтому для опроса клавиатуры младший байт адреса порта устанавливается в 254 (обнуляется разряд A0), а в старшем байте сбрасывается в ноль один из разрядов соответствующий выбранному ряду (т.е. разряды с A8 по A15 при сброшенном A0 служат для сканирования клавиатуры). Например, чтобы узнать, нажата ли клавиша Space, необходимо проверить состояние бита D0 в байте считанном из порта #7FFE^[6].

Организация клавиатуры ZX Spectrum
		сброшенный бит
порт	разряд	D0	D1	D2	D3	D4	D4	D3	D2	D1	D0	разряд	порт
#F7FE	A11	`1`	`2`	`3`	`4`	`5`	`6`	`7`	`8`	`9`	`0`	A12	#EFFE
#FBFE	A10	`Q`	`W`	`E`	`R`	`T`	`Y`	`U`	`I`	`O`	`P`	A13	#DFFE
#FDFE	A9	`A`	`S`	`D`	`F`	`G`	`H`	`J`	`K`	`L`	`↵ Enter`	A14	#BFFE
#FEFE	A8	`⇧ Caps Shift`	`Z`	`X`	`C`	`V`	`B`	`N`	`M`	`⇧ Symbol Shift`	`Space`	A15	#7FFE

Режимы ввода

Режимы ввода на клавиатуре ZX Spectrum могут переключаться автоматически или нажатием клавиш ⇧ Caps Shift и ⇧ Symbol Shift, а также их одновременным нажатием. Таким образом, существуют две отдельных клавиши Shift нажатие которых включает два разных режима ввода, а их одновременное нажатие включает расширенный режим называемый Extended Mode.

Всего клавиатура ZX Spectrum имеет 5 режимов ввода, а режим включённый в момент ввода показывается курсором:

— Команды Бейсик (англ. «Key», первое нажатие) — в командном режиме ввода ZX Spectrum ожидает ввода номера строки программы, оператора языка Бейсик или команды TR-DOS. В этом режиме вводятся команды расположенные на нижнем краю клавиши. Они выделены на оригинальной клавиатуре белым. Например, нажатие клавиши P введёт оператор PRINT, нажатие клавиши A введёт оператор NEW, и т.д. После ввода команды, компьютер переходит в символьный режим ввода, изменяя курсор на , чем даёт понять что ожидает ввода символов или цифр.
— Строчные буквы (англ. «Letter», последующие нажатия) — в символьном режиме ввода простое нажатие клавиши вводит строчную букву, нажатие совместно с ⇧ Caps Shift поднимает регистр, а нажатие совместно с ⇧ Symbol Shift позволяет вводить символы и дополнительные команды расположенные на верхнем краю клавиши. Они выделены на оригинальной клавиатуре красным. Например, нажатие комбинации ⇧ Symbol Shift+P введёт кавычки, нажатие комбинации ⇧ Symbol Shift+A введёт оператор STOP, и т.д.
— Заглавные буквы (англ. «Capital») — показывает что комбинацией ⇧ Caps Shift+2 был включён режим фиксирующий ввод заглавных букв (англ. Caps Lock). Нажатие ⇧ Symbol Shift совместно с любой клавишей позволяет вводить символы и дополнительные команды, также как и в командном режиме.
— Расширенный режим (англ. «Extended Mode») — может быть включён в любой момент, вызывается одновременным нажатием клавиш ⇧ Caps Shift+⇧ Symbol Shift и позволяет вводить команды и символы указанные выше или ниже клавиш на корпусе клавиатуры. После ввода происходит возврат в исходный режим ввода. В этом режиме вводятся команды написанные над клавишей. Они выделены на оригинальной клавиатуре зелёным. Например, нажатие клавиши Z введёт функцию натурального логарифма LN, нажатие клавиши H введёт функцию квадратного корня SQR, и т.д. Нажатие любой из клавиш Shift совместно с любой символьной клавишей позволяет вводить команды и символы написанные под клавишей. Они выделены на оригинальной клавиатуре красным. Например, нажатие клавиши Z введёт оператор BEEP, нажатие клавиши 0 введёт команду FORMAT, и т.д.
— Псевдографика (англ. «Graphics») — включается комбинацией ⇧ Caps Shift+9 и позволяет рисовать текстовые рамки из символов указанных на цифровых клавишах. Для ввода инвертированных символов псевдографики можно использовать комбинацию любого Shift с цифровыми клавишами или стилевой режим «Инверсия».

Дополнительно имеются стилевые режимы ввода текста для его оформления в Бейсик:

Обычный текст (англ. «True Video») — включается комбинацией ⇧ Caps Shift+3;
Инверсия (англ. «Inv. Video») — включается комбинацией ⇧ Caps Shift+4;
Обычная яркость (англ. «Brite off») — включается нажатием 8 в расширенном режиме;
Высокая яркость (англ. «Brite on») — включается нажатием 9 в расширенном режиме;
Немигающий текст (англ. «Flash off») — включается комбинацией ⇧ Caps Shift+8 в расширенном режиме;
Мигающий текст (англ. «Flash on») — включается комбинацией ⇧ Caps Shift+9 в расширенном режиме.

Цифровые клавиши на клавиатуре ZX Spectrum используемые в различных режимах и комбинациях выполняют роль функциональных:

Комбинации цифровых клавиш клавиатуры ZX Spectrum^[7]
Режим	Shift	Функция
, или
	БЕЗ	`1`	`2`	`3`	`4`	`5`	`6`	`7`	`8`	`9`	`0`
	`⇧ Symbol Shift`	`!`	`@`	`#`	`$`	`%`	`&`	`'`	`(`	`)`	`_`
	`⇧ Caps Shift`	`Edit`	`⇪ Caps Lock`	выкл. инверсию	вкл. инверсию	`←`	`↓`	`↑`	`→`	вкл. псевдо- графику	`Delete`

	БЕЗ									выкл. псевдо- графику	`Delete`
	любой									выкл. псевдо- графику	`Delete`

	БЕЗ	синий фон	красный фон	фиолетовый фон	зелёный фон	голубой фон	жёлтый фон	белый фон	обычная яркость	высокая яркость	чёрный фон
	`⇧ Symbol Shift`	DEF FN	FN	LINE	OPEN #	CLOSE #	MOVE	ERASE	POINT	CAT	FORMAT
	`⇧ Caps Shift`	синий тон	красный тон	фиолетовый тон	зелёный тон	голубой тон	жёлтый тон	белый тон	выкл. мигание	вкл. мигание	чёрный тон

Галерея

Распространённые типы клавиатур
Радиолюбительский клон
Британский ZX Spectrum + и ZX Spectrum 128
Российские Scorpion ZS 256, KAY, ATM Turbo и Profi
Типичные наклейки на клавиши

Ссылки

Клавиатура ZX Spectrum за 10 минут! // scenecore
Диалекты Бейсика для ZX Spectrum // СПб. : Питер, 1992, ISBN 5719000011
Тайники ZX Spectrum // перевод с польск. — «дополнение к фирменной инструкции»

См. также

Набор символов ZX Spectrum

Примечания

↑ Rick Dickinson, ZX Spectrum designer – A Tribute (англ.). Retromash (27 апреля 2018).
↑ Константин Свиридов, Михаил Судаков. Кривая логорифмическая линейка (1972-75) (неопр.). Неизвестный Синклер (2014).
↑ Языку программирования BASIC исполнилось 60 лет (неопр.). 3D News (2 мая 2024).
↑ ^4,0 ^4,1 Клавиатуры, которые постигла неудача (неопр.). Хабр (18 августа 2021).
↑ Peter J. Vis. Sinclair ZX Spectrum Plus (англ.) (18 ноября 2022).
↑ Ларченко А.А., Родионов Н.Ю. Архитектура ZX Spectrum // «ZX Spectrum и TR-DOS для пользователей и программистов» (рус.). — СПб.: Издательство «Питер», 1994. — С. 64-65. — 274 с. — ISBN 5-7190-0025-9.
↑ Penny Vickers, Steven Vickers, Robin Bradbeer. Chapter 16 // «ZX Spectrum BASIC Programming — 2nd Edition» (англ.). — Cambridge CB2 1SN, England: Sinclair Research, 1983. — 234 p. — ISBN 9783889450111.

[1] Rick Dickinson, ZX Spectrum designer – A Tribute (англ.). Retromash (27 апреля 2018).

[2] Константин Свиридов, Михаил Судаков. Кривая логорифмическая линейка (1972-75) (неопр.). Неизвестный Синклер (2014).

[3] Языку программирования BASIC исполнилось 60 лет (неопр.). 3D News (2 мая 2024).

[problem-4] 4,0 ^4,1 Клавиатуры, которые постигла неудача (неопр.). Хабр (18 августа 2021).

[5] Peter J. Vis. Sinclair ZX Spectrum Plus (англ.) (18 ноября 2022).

[6] Ларченко А.А., Родионов Н.Ю. Архитектура ZX Spectrum // «ZX Spectrum и TR-DOS для пользователей и программистов» (рус.). — СПб.: Издательство «Питер», 1994. — С. 64-65. — 274 с. — ISBN 5-7190-0025-9.

[7] Penny Vickers, Steven Vickers, Robin Bradbeer. Chapter 16 // «ZX Spectrum BASIC Programming — 2nd Edition» (англ.). — Cambridge CB2 1SN, England: Sinclair Research, 1983. — 234 p. — ISBN 9783889450111.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]