【硬件编年史】输入设备的进化之路 —— 冯诺依曼架构下的键盘传奇

在冯·诺依曼大神构建的现代计算机体系结构中，输入设备与运算器、控制器、存储器和输出设备一起构成了计算机的五大部件。而作为最经典的输入设备之一，键盘自计算机诞生以来一直扮演着人机交互中基石般的角色。时至今日，尽管触控屏幕、语音识别等新兴输入方式层出不穷，但键盘凭借精准、快速、可盲打的特点，仍然是广大用户日常工作与游戏中不可或缺的“老朋友”。它不仅承载了计算技术的发展变迁，也记录了一代代用户指尖上流淌的岁月。本次我们就以时间为脉络，追踪键盘技术的演进之路。

早期键盘时代——屈蹲键盘+MX轴体

屈蹲键盘是键盘最初的形态之一。在20世纪80年代这个时代，IBM就推出了代号为IBM Model F的屈蹲键盘。

所谓屈蹲键盘，即每个按键下都有独立的弹簧和一个类似跷跷板的击锤：当按键被按下时，弹簧会受压弯曲并推动击锤撞击电路触点发出信号。根据维基百科介绍，这种结构设计带来了独特的手感和声响。相比后来流行的的薄膜键盘，IBM的屈蹲键盘拥有更接近于当下机械键盘的手感，每次敲击都有明确的手感反馈和声音确认，让打字成为一种具有节奏感的体验。

图片来源：modelfkeyboards.com

同时，在屈蹲键盘之外，键盘技术还迎来了另一条至关重要的分支——Cherry MX 机械轴体键盘。1983 年，德国 Cherry 公司正式发布了首批 MX 系列轴体，与 IBM 屈蹲键盘的扣簧结构相比，MX 轴体更小巧、同时还做到了模块化可更换，真正将独立轴体的概念引入了键盘设计。

图片来源：Cherry

技术原理方面，MX 轴体采用了金属触点与弹簧配合的触发机制：当键帽被按下时，轴心向下运动，金属弹片完成闭合，从而实现信号输入。这一设计保证了极高的耐用性和手感稳定性。

图片来源：Cherry

更重要的是，MX 轴体的结构允许差异化调校，因而诞生了至今仍被沿用的经典分类：

线性轴：如红轴、黑轴，手感顺滑，无段落感。

段落轴：如青轴，敲击时有明显的段落与“咔哒”声。

图片来源：Cherry

直到现在，Cherry仍会复刻搭载MX系列轴体的代表产品Cherry G80 系列键盘，，足以说明该系列的经典程度。

图片来源：Cherry

可以说，Cherry 在 1983 年播下的种子，最终开花结果，成就了今日百花齐放的键盘市场。

薄膜键盘崛起：安静低成本的时代

进入1980年代中后期，随着PC逐渐走入千家万户，更加轻便安静、低成本的键盘方案开始受到青睐，这催生了薄膜键盘的崛起。薄膜键盘的核心是“三明治”式的多层膜电路结构：通常由上下两层印有导电线路的薄膜电路板和中间一层带孔的绝缘隔离层组成。每个按键下方对应一个富有弹性的胶碗。当按键按下时，胶碗被压扁下移，通过隔离层的开孔使上下两层电路上的对应导电点接触，完成一次按键的触发。松开按键后，胶碗弹起复位，电路断开。由于采用了薄膜电路板，薄膜键盘的制造成本显著降低，同时具有防泼溅等优点，在上世纪末迅速成为主流的家用电脑键盘方案。

与机械轴的段落感+清脆点不同，薄膜键盘的手感偏向“安静柔和”。橡胶碗提供的反馈比较模糊，缺乏明确的触点敲击声和力度变化。然而，薄膜键盘胜在成本低廉且噪音较小，十分适合办公环境和大众消费市场。随着技术改进，有些薄膜键盘还加入了剪刀脚结构，让手感和寿命有所提升。

图片来源：双飞燕

总体而言，从1990年代到2000年代中期，薄膜键盘凭借平价和实用成为市场绝对主力，“哒哒作响”的机械键盘则逐渐退居小众。

机械键盘的复兴：Cherry MX与玩家时代

在经历了一段时间的沉寂后，机械键盘在21世纪强势回归大众视野，开启了“机械键盘复兴”的浪潮。促成这一复兴的直接原因，是PC游戏和电子竞技的蓬勃发展：职业玩家和发烧友们开始重新青睐机械键轴所提供的精准触发和手感优势。同时，机械键盘的耐用性也远胜薄膜键盘，非常适合高强度的游戏和打字需求。

图片来源：ATK

除此之外，CherryMX轴体的专利到期和代工产业的发展，也促成了机械键盘的发展，在当时出现了一批类Cherry MX的轴体厂商，为机械轴体键盘提供了更丰富多样且相对低价的机械轴选择。这为机械键盘的大规模复兴创造了条件。机械键盘重新进入玩家群体视野后，其手感优势和定制潜力迅速被传播开来，越来越多用户开始追求更佳的使用体验。机械键盘逐步从发烧友“小众爱好”变为大众市场的新宠。

当下主流轴体厂商：佳达隆、TTC、凯华、高特

值得一提的是，机械轴内部结构虽各有差异，但工作原理大同小异。不同轴体之间主要通过改变弹簧弹力和触点结构来营造手感上的差异。这些不同特性的轴体满足了用户对手感“软硬声音”的多样偏好，也使机械键盘形成了独特的文化。在这一阶段，具有代表性的机械键盘产品层出不穷，机械键盘市场进入群雄纷争、百花齐放的新时代。

热插拔与客制化：随心换轴的新潮流

机械键盘热潮席卷之下，玩家对于个性化的追求不断升级。其中一个显著趋势就是键盘热插拔技术的兴起。传统机械键盘的轴体是焊接在电路板上的，若要更换轴体需要烙铁拆焊，过程繁琐且有损坏风险。热插拔键盘则在轴体与PCB板之间增加了可插拔轴座或套筒，使用户无需焊接即可自由更换轴体，大大降低了更换和升级轴体的门槛。

左为兼容套筒热插拔的机械轴体，右为常规机械轴体

目前主流的热插拔实现有两种形式：其一是套筒热插拔，即在PCB焊接一个金属套筒插座，轴体两脚插入套筒即可导通电路。该方案结构简单、成本低，但由于套筒孔径固定，对轴脚粗细有严格要求。

套筒热插拔

其二是如今更为流行的轴座热插拔，即在PCB上焊接带弹性铜簧片的塑胶轴座，轴体插入时铜簧片夹住触点实现连接。轴座方案对不同轴脚的兼容性更好，插拔寿命更长，可靠性也更高，不少厂商的新品键盘都采用了轴座热插拔方案，使用户可以像换灯泡一样便捷地更换喜欢的轴体。热插拔的普及，让机械键盘真正进入了蓬勃发展阶段：玩家能够按喜好混搭不同轴体，实现“一把键盘，多种手感”的独特体验。

轴座热插拔

除此之外，热插拔技术的成熟也促进了厂商推出键盘套件。即裸板+外壳的组合，用户可自行选择轴体和键帽搭配；凯华、佳达隆等轴体厂商也推出了丰富的新轴体供玩家自行DIY。这一时期，机械键盘不再只是冰冷的输入工具，更成为玩家彰显个性和创造力的平台。从轴体、键帽到配列布局，都可以依据个人喜好定制，客制化键盘文化由此繁荣发展。·

从左到右分别为：高特海洋静音轴、高特海洋段落轴、高特水蜜桃轴、灰木轴V3、灰木轴V4、静音轴

新型轴体的探索：光、磁、电容

当代键盘技术的演进不再局限于机械与薄膜的对立，一批新型轴体引入了光学、磁学、电容感应等原理，为键盘的发展注入了新活力。下面我们分别来看几种其他轴体的键盘。

光轴键盘：极速光速触发

光轴键盘利用光学传感原理，实现了无机械触点的按键触发。设计原理是在轴体下方设置一对红外线发射器和接收器，平时红外光路被轴芯上的遮光片挡住，按键按下时遮光片移开，红外光通路接通，光敏传感器检测到光信号变化即可输出按键信号。由于省去了金属触点，光轴具备触发速度快、寿命长等优点。

图片来源：Razer

但需要说明的是，光轴的手感仍由轴体结构决定（弹簧和轴芯设计），与传统机械轴相似，只是将金属触点替换为光学感应器。光轴的优势在于无需物理电气触点，因此不存在金属氧化或磨损导致的双击失灵问题；同时通路/遮断光信号的过程几乎无需去抖时间，响应时间极短。当然，目前光轴键盘价格相对偏高，但随着技术成熟和更多厂商加入，光轴有望成为未来键盘发展的重要方向之一。

图片来源：Razer

磁轴键盘：霍尔传感与快速触发

磁轴键盘采用霍尔效应原理，通过磁场变化感应按键位置，每个磁轴轴体内嵌有一小块磁铁，PCB板上对应位置安装霍尔传感器。当按键下压时，磁铁与传感器距离改变，引起传感器输出的电压变化，系统据此判定按键触发。这种原理下，按键的触发不再是固定某一个行程点，而是可以连续检测键程位置，实现更多高级功能。

图片来源：Wooting

但是目前大火的磁轴并非新发明。早在1960年代，美国Micro Switch公司就研制出了霍尔传感键盘。但限于成本，Micro Switch一直未能获得成功，甚至键盘业务被出售给Key Tronic。直到近年游戏市场需求上涨，磁轴才重新受到关注。Wooting、佳达隆等相继推出磁轴方案。Wooting的Lekker磁轴更是将霍尔传感的优势发挥到极致，实现了备受好评的Rapid Trigger（快速触发）功能。

图片来源：Wooting

所谓Rapid Trigger，即按键松开即复位：在任何键程位置只要开始释放按键，就立刻触发键盘复位并可再次触发，相比机械轴需回弹至触点复位点，大幅降低了连按操作的延迟。这对FPS游戏的点射、音游的连打等场景是革命性的提升，玩家能够更快速地完成连续输入。除了快速触发，磁轴键盘还能通过固件实现触发键程自定义、模拟摇杆控制（利用不同按压深度模拟模拟量输出）等功能，为键盘拓展了更多玩法。

图片来源：Wooting

静电容键盘：极致手感，极致静音

最后要介绍的是享有盛誉的静电容键盘。静电容轴体的结构融合了机械和薄膜两者的特点：每个按键下仍有弹簧和橡胶碗，但并非通过金属触点导通，而是靠弹簧和电路板电极之间电容值的变化来检测按键。当按键按下时，橡胶碗受压变形，按键下方的圆锥弹簧靠近电路板，电路即检测到按键信号。由于无需物理触点，静电容键轴的触发非常顺滑安静，且没有金属磨损问题，寿命与可靠性极高。

图片来源：RealForce

手感方面，静电容键盘以手感柔和著称。目前市面上静电容键盘主要是Topre原厂及其授权产品，以及近年出现的国产静电容品牌。尽管静电容键盘价格高昂、市场占有率有限，但在高端玩家和程序员群体中有着地位较高。它代表了一种极致输入手感的追求，是键盘技术百花园中别具风格的一枝。

图片来源：RealForce

拓展：键帽与布局、美学与定制

随着键盘轴体技术不断演进，围绕键盘的其他要素也在丰富和发展。其中键帽和布局是键盘文化中绕不开的话题，在文章最后，我们就来聊聊这些内容。

键帽材质与工艺

键帽不仅影响视觉和手感，也是键盘文化的重要载体。常见键帽材质主要有两种：ABS和PBT。ABS树脂键帽表面光滑细腻，容易做出鲜艳多样的配色，并适合双色注塑工艺，但缺点是长时间使用后表面易磨亮发油（俗称“打油”）且材质老化后可能泛黄；PBT键帽则质地更为坚硬粗糙，手感微微颗粒感，耐磨不易打油，抗老化不变色，缺点是因材料性质难以着色，一般颜色较单调且很难通过染料渗透打印浅色字体。因此在键帽工艺上，不同材质有不同方案：ABS键帽常采用双色注塑，即用两种不同颜色塑料分两次射出成型，直接形成本体和字粒，一体成型的字符永不磨损褪色；PBT键帽则多采用热升华印刷，利用高温将染料气化渗透进键帽实现字体和图案，同样具有极高的耐久性。

左为ABS键帽，右为PBT键帽

值得一提的是键帽的高度和轮廓也影响手感与美观。常见键帽高度配置有OEM高度、Cherry高度、SA高度、DSA高度等。不同高度和形状的键帽会给敲击手感带来微妙的差异。玩家可以根据自己的指法和审美选择适合的键帽高度。

不同键帽的高度

键盘布局

键盘布局指按键的配列与数量。自IBM PC时代以来，标准的全尺寸布局为104键。后来为了节省桌面空间，出现了许多不同的尺寸布局。不同布局在便携性和功能性上各有取舍。总之，布局的多样化满足了用户从办公到游戏、从便携到全能等不同的需求。

图片从上到下分别为104配列、98配列和65配列

结语：历久弥新的键盘文化

从庞大笨重的机械键盘，到薄如蝉翼的薄膜键盘，再到光轴、磁轴等高科技加持的新式键盘，键盘的发展史既是一部技术演进史，也是一段人机交流方式的变迁史。尽管形态和原理在不断变化，键盘作为输入之王的地位却从未被动摇。无论未来输入设备如何演进，键盘所代表的那份准确、高效且充满仪式感的输入体验，注定会在相当长的岁月里历久弥新，伴随我们继续书写数字时代的篇章。键盘的故事，还将续写下一个精彩的篇章。