كيف تعمل الفأره ( الماوس ) ؟

ظهرت هذه الوحدة لأول مرة في عام 1984 عندما أنتجتها شركة Apple لكي تظهر علي حاسباتها الشخصية من نوع Macintosh ورغم أن العديد من الشركات حاربت الفأرة Mouse في بداية ظهورها وراهنت علي أن هذه الوحدة سوف تفشل إلا أن الفأرة استطاعت تغير طريقة تعامل الإنسان مع الحاسب الإلكتروني بشكل عام وحققت ثورة عليمة في هذا المجال. رغم أن شركة Apple ليس لها نسبة كبيرة في السوق العالمي للحاسبات الشخصية بسبب استخدامها لنظم تشغيل مختلفة ولأن عدد البرامج والتطبيقات المتوفرة عليها أقل من تلك التي تستخدم مع نظم النوافذ إلا أن هذه الشركة قد قدمت لمجتمع الحاسبات الإلكترونية العديد من المنتجات الهامة ومنها الفأرة.

خلال استخدامنا اليومي للحاسب الشخصي لا نستطيع أن نستغني ولو لبضعة دقائق عن وحدة الفأرة فهلي الني تحرك المؤشر Curser الذي يظهر علي الشاشة للمكان الذي نريده كما نستخدمها أيضا في تحديد إظهار القوائم Menu وفي الاختيار منها. تستطيع وحدة الفأرة أن تشعر بالحركة التي يقوم بها المستخدم عندما يحركها علي سطح المكتب وتنقل هذه الحركة إلي الحاسب كما تنقل أيضا إشارات للحاسب تعتبر عن ضغط المستخدم علي المفاتيح التي توجد بها.

تطور الفأرة :
تتشابه الفأرة مع معظم الاختراعات الناجحة في تاريخ البشرية في عنصر هام وهو عنصر البساطة في الفكرة وفي الاستخدام. تعتبر الفأرة من نوعية الوحدات التي تستخدم للإشارة إلي الأشياء التي توجد علي الشاشة وهذه الوحدات تسمي Pointing Devices ورغم أن بداية اختراع وحدة الفأرة كانت منذ أربعين عام في منتصف الستينات إلا أن الاستخدام الفعلي لها لم يتم إلا في منتصف الثمانينات. استغرقت الفأرة عشرون عاما قبل أن تصبح أداة فعلية للحاسبات الإلكترونية لأن في هذه الفترة لم تكن شاشات الحاسب قد انتشرت وكانت الحاسبات الإلكترونية تعتمد علي الكروت المثقبة في إدخال المعلومات وفي تشغيل البرامج. أدي اختراع الحاسبات الشخصية في نهاية السبعينات من القرن الماضي إلي انتشار استخدام شاشات الحاسبات وهو ما جعل اختراع الفأرة يصبح حقيقة بل وتصبح هذه الوحدة هي أكثر وحدات الحاسب التي يستعملها المستخدم خلال تعامله اليومي مع حاسبه. توجد وحدات أشارية أخري Pointing Devices تستخدم مع الحاسبات الشخصية لتحريك المؤشر الذي يظهر علي الشاشة مثل عصا الألعاب joy sticks والقلم الضوئي light Pin الذي نلامس به الشاشة لتحريك المؤشر ولنختار أحد الوظائف التي تظهر عليها. كل هذه الوحدات الإشارية وغيرها لم تحقق الانتشار والنجاح الذي حققته الفأرة مما ساعد علي انخفاض سعرها بدرجة كبيرة
لاشك أن وحدة الفأرة قد أحدثت ثورة في طريقة أتصال الانسان بالحاسب الإلكتروني فهي توفر طريقة سهلة وسريعة لاختيار ما يظهر للمستخدم علي الشاشة. سهولة التعامل مع الفأرة جعلتها في نفس المرتبة والأهمية مع لوحة المفاتيح Keyboard وإن كان معظم المستخدمون يتعاملون مع الفأرة لفترات أطول بكثير من تعاملهم مع لوحة المفاتيح. الهدف الرئيسي من استخدام الفأرة هو أن يتم تحويل حركة اليد الي أشارات يتم نقلها للحاسب ويظهر تأثيرها علي شكل حركة لمؤشر الفأرة Curser علي الشاشة. لكي نعرف كيف تعمل الفأرة سوف ننظر داخل هذه الوحدة ونتعرف علي مكوناتها :

الكرة الدوارة :
وحدة الفأرة التقليدية يوجد بها كرة مطاطية يظهر جزء منها من الحافة السفلية لوحدة الفأرة وهي تلامس سطح المكتب. يبلغ قطر هذه الكرة 21 مليمتر. عندما نضع كف اليد علي جسم الفأرة ونحركها تتحرك الكرة الدوارة التي تلامس السطح الذي تتحرك عليه. في وحدات الفأرة الحديثة لا توجد الكرة الدوارة ويوجد بدلا منها شعاع ضوئي ينطلق من داخل الفأرة الي السطح الذي تتحرك عليه ويؤدي نفس وظيفة الكرة الدوارة.

دائرتين بلاستيك Rollers :
يوجد داخل جسم الدورة دائرتين من البلاستيك قطر كل منهم 7 مليمتر تلامسين الكرة الدوارة الأولي تنقل الحركة الأفقية (والتي تماثل المحور x) والثاني ينقل الحركة الرأسية عندما نحرك الفأرة للأمام والخلف (وهي تماثل المحور Y). عندما نحرك جسم الفأرة تتحرك الكرة الدوارة التي تلامس الدوائر البلاستيكية التي تحدد الاتجاة الذي حركنا به الفأرة.

الكارت الإلكتروني on-board processor chip :
الدوائر البلاستيكية تحرك أسطوانة من المعدن بها مجموعة من الثقوب (36 ثقب) الي يمر من خلالها شعاع من الضوء ينقل إشارات الي كارت إلكتروني يوجد بجسم الفأرة. يقوم الكارت الإلكتروني بنقل الاشارات التي تعبر عن حركة الفأرة الي الحاسب الشخصي من خلال الكابل الذي يصل الفأرة بالحاسب.

من خلال هذا الخليط بين الحركة الميكانيكية للكرة الدوارة والدائرتين البلاستيكيتين الملامستين لها وبين حركة الشعاع الضوئي الذي يمر من ثقوب الأسطوانة المعدنية يتعرف الحاسب علي إتجاه الفأرة.

طريقة أتصال الفأرة بالحاسب :
توجد طريقتين رئيسيتين لاتصال الفأرة بالحاسب وهي إما عن طريق مخرج USB أو من خلال مخرج PS2 وإن كانت الطريقة الأولي أكثر إنتشارا بين الحاسبات الشخصية الحديثة. السبب في ذلك أن مخرج USB أصبح هو المخرج الأكثر انتشارا لتوصيل عدد كبير من الوحدات الخارجية بالحاسب مثل الطابعة والماسح الضوئي وغيرها.

الفأرة الضوئية Optical Mouse : لعلاج مشكلة دخول الأتربة إلي جسم الفأرة وفي نهاية عام 1999 تم اختراع نوعية جديدة من هذه الوحدات تعتمد علي نظام ضوئي أشبه بكاميرا صغيرة تطلق شعاع ضوئي علي سطح المكتب ومن هذا الشعاع يتم التقاط آلاف الصور كل ثانية. هذا النظام بديلا عن الكرة الدوارة التي تم الاستغناء عنها في هذه التقنية الجديدة وبذلك تم حل مشكلة الأتربة. يمكن للفأرة الضوئية أن تعمل علي أي سطح حتي وإن كان غير مستوي كما يمكنها أيضا العمل دون الحاجة إلي لوحة كاوتشك Mouse Pad تتحرك عليها. شعاع الضوء ينعكس من علي السطح الذي تتحرك عليه الفأرة إلي خلايا ضوئية تسمي CMOS تشبه إلي حد كبير الخلايا التي توجد في الكاميرات الرقمية. منذ فترة قصيرة تم اختراع فأرة ضوئية تعمل بشعاع ليزر وهي تتميز بدقة أكبر تجعل تحكم المستخدم في مؤشر الفأرة علي الشاشة أكثر دقة وسهولة.

كيف تعمل الفأرة الضوئية :
** مع أي حركة للفأرة علي سطح المكتب يتحرك الشعاع الضوئي وينعكس مرة ثانية علي الخلايا الضوئية التي توجد في الوحدة.
** الخلايا الضوئية تتصل بمعالج خاص وظيفته تحليل الصور التي تصل إليه من هذه الخلايا.
** تتم عملية مقارنة بين الصورة التي تم التقاطها مع الصورة السابقة لها لتحديد المسافة التي تحركتها الفأرة علي سطح المكتب ويتم إرسال حركة الفأرة الجديدة إلي الحاسب.
** يقوم الحاسب بتحريك مؤشر الفأرة علي الشاشة وفقا للإحداثيات إلي وصلت إليه من معالج الصور الموجود بالفأرة.
** الخطوات السابقة تتكرر مئات المرات كل ثانية وهو ما يجعل المستخدم يشعر أن مؤشر الفأرة يتحرك علي الشاشة بسلاسة وتتناغم حركة الفأرة مع حركة المؤشر.

تتميز الفأرة الضوئية عن الفأرة التقليدية في عدة نقاط :
* عدم وجود أجزاء متحركة مثل الكرة الدوارة يقلل من المشاكل التي يمكن أن تحدث أثناء الاستخدام.
* لا يحدث انتقال للأتربة من السطح الذي تتحرك عليه الفأرة إلي المكونات الداخلية لها.
* حركة شعاع الضوء أو شعاع الليزر أكثر دقة من حركة الكرة الدوارة مما يؤدي إلي مزيد من السلاسة في التحكم في مؤشر الفأرة.
* لا تحتاج إلي سطح مستوي أو إلي لوحة خاصة تتحرك عليها.

الفأرة اللاسلكية Wireless Mouse:
أطلق اسم الفأرة علي هذه الوحدة لأن شكل الوحدة والسلك الذي يصلها بالحاسب يشبه الفأر ولكن التطورات الحديثة قامت بتغير شكل الوحدة فجعلت اتصاله بالحاسب يتم بدون سلك. هذه الطريقة أتاحت للمستخدم أن يحرك الوحدة بحرية ومرونة أكبر دون التقيد بمسافة الكابل الذي كان يصل الفأرة بالحاسب وبسهولة أكبر بعيدا عن مشاكل التفاف وتعقد الكابل أثناء العمل. تعتمد وحدات الفأرة اللاسلكية الحديثة علي موجات الراديو والتي يطلق عليها Radio frequency (RF) لكي تنقل الإشارات التي تعبر عن حركة الفأرة إلي الحاسب. لكي يتم نقل الإشارات لاسلكيا بين الفأرة والحاسب يجب أن توجد وحدة إرسال بالفأرة ووحدة استقبال بالحاسب. الطريقة التي تعمل بها الفأرة اللاسلكية تتم كالتالي:

وحدة الإرسال توجد بجسم الفأرة وهي تقوم بإرسال إشارات كهرومغناطيسية (راديو) تحمل معلومات عن حركة الفأرة وعن المفاتيح التي قام المستخدم بالضغط عليها بالفأرة.

وحدة الاستقبال إما أن تكون وحدة متصلة بالحاسب عن طريق أحد المخارج مثل مخرج USB أو كارت إلكتروني يثبت باللوحة الرئيسية للحاسب وهي تستقبل الإشارات التي تم إرسالها من الفأرة وتقوم بتحويلها إلي برنامج مشغل الفأرة Driver لكي ينقلها بالتالي إلي نظام التشغيل.

توجد وحدات كثيرة يمكنها أن تتصل بالحاسب لاسلكيا مثل التليفون المحمول ووحدة الشبكات اللاسلكية ولوحة المفاتيح اللاسلكية وغيرها. لكي يتم تعامل الحاسب مع هذه الوحدات اللاسلكية في نفس الوقت يجب أن يكون لكل منها تردد مختلف عن الوحدة الأخرى فعلي سبيل المثال تعمل التليفونات المحمولة بتردد 900 ميجاهرتز أما وحدات الشبكات اللاسلكية فتعمل بتردد 2.4 جيجاهرتز. الميجاهرتز تعني مليون نبضة في الثانية والجيجا هرتز تعني 1000 ميجاهرتز.

النوع الثاني من الفأرة اللاسلكية تعمل بالأشعة تحت الحمراء Infra Red ولكن هذه الطريقة أقل كفاءة من أشعة الراديو RF لأن الفأرة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء يجب أن توجه بشكل مباشر وعمودي عل وحدة الاستقبال المتصلة بالحاسب وأن لا يعوقها أي شيء في الطريق كما أن مجال عملها أقصر من تلك التي تعمل بأشعة الراديو. تمتاز الوحدات اللاسلكية التي تعمل بأشعة الراديو عن الوحدات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء بالمميزات التالية:

لا تحتاج إلي طاقة كهربائية كبيرة ولذلك يكون عمر البطارية أطول وأقل تكلفة وأخف وزنا.

وحدات الفأرة الحديثة أصبحت ضوئية ولا تستخدم طريقة الكرة الدوارة القديمة كما أنها تعمل لاسلكيا باستخدام أشعة الراديو وهذه التطورات تعتبر خطوة كبيرة نحو استخدام أسهل وأسرع للفأرة.