N-Key Rollover und Anti-Ghosting: PS/2 Tastaturen oft besser als USB

In diesem Artikel soll erläutert werden, was n-Key Rollover und Anti-Ghosting ist, wieso das beim Spielen wichtig ist und welche Methoden zur Verfügung stehen, um die Rollover-Unterstützung einer Tastatur zu testen.

N-Key Rollover bezieht sich auf die Fähigkeit einer Tastatur, mehrere Tastendrücke gleichzeitig korrekt zu erkennen (in diesem Fall die Fähigkeit, beliebig viele Tasten zu drücken).

Und warum sind hier die "alten" PS/2-Tastaturen im Vergleich zu billig(er)en USB-Tastaturen meist die bessere Wahl?

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Was ist n-Key Rollover? Was ist Anti-Ghosting?

n-Key Rollover ist ein Begriff, der bei vielen Spielefans bekannt und beliebt ist, aber vielleicht nicht so weit verbreitet ist wie ein anderer Begriff: Anti-Ghosting. Der Begriff Anti-Ghosting wird häufig von Microsoft, Logitech und anderen beliebten Tastaturherstellern verwendet, wenn sie ihre Produkte vermarkten. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen den beiden Begriffen zu kennen.
Die meisten Tastaturen mit N-Key Rollover sind in der Regel mechanische Tastaturen. Im Gegensatz zu den Gumminoppen-Tastaturen, die heutzutage leider billig hergestellt und mit Desktop-PCs vertrieben werden.

N-Key Rollover

Der Druck jeder Taste auf einer Tastatur kann einzeln erkannt werden, d. h. jede gedrückte Taste wird vom Betriebssystem erkannt, unabhängig davon, wie viele Tasten gleichzeitig gedrückt werden (daher die Variable "n" in n-Key, um die maximal mögliche Anzahl von Tasten auf einer Tastatur zu bezeichnen).

Bei mechanischen Tastaturen sind die folgenden Arten von Rollover in Bezug auf die maximale Anzahl gleichzeitig gedrückter Tasten üblich:

• 2-Key-Rollover (2KRO)
• 6-Key-Rollover (6KRO)
• 10-Key-Rollover (10KRO)
• 14-Key-Rollover (14KRO)
• Vollständiges N-Key-Rollover (NKRO)

Anti-Ghosting

Dies kann sich auf die Fähigkeit einer Tastatur beziehen, 3 oder mehr Tastendrücke gleichzeitig zu erkennen. Das Hauptmerkmal von Anti-Ghosting ist, dass es normalerweise eine Obergrenze gibt, welche und wie viele Tastenkombinationen gleichzeitig gedrückt werden können, während n-Key-Rollover-Tastaturen keine solche Obergrenze haben (außer bei Verwendung von USB, siehe "Technische Einschränkungen von PS/2 vs. USB" weiter unten). Die Anzahl der Tastendrücke, die gleichzeitig erkannt werden können, variiert bei jedem Tastaturmodell, das nicht über einen vollständigen n-Tasten-Rollover verfügt. In gewisser Weise kann Anti-Ghosting als ein Versuch angesehen werden, die Funktionalität von billig hergestellten Gumminoppen-Tastaturen zu verbessern, ohne eine adäquate n-Key-Rollover-Funktionalität implementieren zu müssen.
Daher ist eine Tastatur mit n-Key-Rollover-Funktionalität einer Tastatur mit "nur" Anti-Ghosting-Funktionalität vorzuziehen.

Warum ist das von Bedeutung?

Ein Beispiel: Die Tastatur Microsoft Sidewinder X6 wurde als Gaming-Tastatur beworben, wird aber häufig wegen ihrer Anti-Ghosting-Fähigkeiten bzw. deren Fehlen kritisiert. Am häufigsten beschweren sich Spieler, die WASD-Steuerung bevorzugen, bestimmte 3-Tasten-Kombinationen nicht benutzen können, wie z.B.:

Strg + W + R (Ducken + Vorwärts + Nachladen)

In diesem Fall wird nach dem Drücken der ersten beiden Tasten Strg + W die dritte Taste R nicht registriert. Somit könnte man bei einem beliebigen First-Person-Shooter mit seiner Spielfigur zwar geduckt nach vorne gehen, aber dabei nicht nachladen.
Obwohl Tastenkombinationen wie diese nicht von allen Spielern verwendet werden, ist dies ein echtes Problem, selbst bei Tastaturen wie dieser, die für Spieler entwickelt wurden. Unabhängig davon, ob Sie ein Gamer, ein Photoshop-Benutzer oder ein Power-User anderer Software sind, können Sie auf bestimmte 3-Tasten-Kombinationen/Shortcuts stoßen, die möglicherweise nicht funktionieren. Die Schaltkreise in Tastaturen sind heutzutage so ausgelegt, dass nur bestimmte Tastenkombinationen funktionieren. Die Schaltungen wurden so optimiert, dass die häufigsten Kombinationen funktionieren, aber der inhärente Nachteil dieser Designs ist, dass es Kombinationen gibt, die einfach nicht funktionieren. Für eine viel ausführlichere Erklärung, siehe Artikel von Microsoft Applied Sciences "Keyboard ghosting and the SideWinder X4". Die Microsoft Sidewinder X4 Tastatur unterstützt (trotz der niedrigeren Modellnummer) übrigens Anti-Ghosting!

Es ist nicht meine Absicht, die Microsoft-Tastatur zu kritisieren, sondern zu zeigen, dass man auf solche Probleme stoßen kann, wenn man keine Tastatur mit voller Unterstützung für n-Key Rollover hat.

Technische Einschränkungen von PS/2 vs. USB

Folgendes ist zu beachten, wenn man eine n-Key Rollover Tastatur hat, die über USB oder einen PS/2-Port an den Computer angeschlossen werden kann.

Verhalten von PS/2 Tastaturen

Bei einer PS/2-Tastatur wird jedes Mal, wenn eine Taste gedrückt, losgelassen oder wiederholt gedrückt wird, eine einzelne Nachricht gesendet. Wenn nichts passiert und keine Taste gedrückt wird, ist das PS/2-Protokoll stumm.
Ein Programm, das mehrere Tasten gleichzeitig unterstützt, muss die gedrückten Tasten verfolgen, indem es ein Flag für jede Taste setzt, wenn sie gedrückt wird, und das Flag löscht, wenn die Taste losgelassen wird.

Es gibt keine Einschränkungen bei Verwendung einer PS/2-Tastatur. Man erhält wirklich vollständige Unterstützung für n-Key Rollover.

Verhalten von USB Tastatur: Protokollbegrenzung

Eine gewöhnliche USB-Tastatur hingegen meldet den Status der Tastatur bei jedem Abfragezyklus, und der Computer fragt die Tastatur kontinuierlich mit einer festen Rate ab. Dieser Status wird als Report bezeichnet und enthält genau 8 Bytes. Das ist genug Platz für 6 Tasten und 8 Modifikatoren.

Maximal 10 gleichzeitige Tastenanschläge werden erkannt: 6 nicht modifizierbare Tasten ( W, A, S, D, usw.) + 4 modifizierbare Tasten ( Shift, Alt, Strg, usw.). Die modifizierbaren Tasten sind in einem Bitmap-Flag enthalten. Wenn z.B. die Shift Taste gedrückt wird, wird der Wert 2 gesetzt, wenn die Alt Taste gedrückt wird, wird der Wert 4 gesetzt. Wenn beide Tasten gedrückt werden, wird das Modifikatorfeld auf 6 (oder 4+2) gesetzt.

Heutige USB-Tastaturen, die sich vor allem an Gamer richten, werden normalerweise mit den Features n-Key Rollover und Anti-Ghosting beworben, so dass diese Tastaturen intern so konstruiert wurden, dass diese Einschränkungen für sie nicht mehr zutreffen.

Fazit

Wenn man die Wahl zwischen PS/2 und USB hat, sollte man zu PS/2 greifen, da es dort in der Regel keine Rollover Beschränkungen gibt. Falls man jedoch die Möglichkeit des Hot-Plugging nutzen möchte, das von PS/2 nicht unterstützt wird, kann USB die bessere Wahl sein.

Letztendlich sollte man seine Tastatur einfach testen, wie und ob sie auf n-Key Rollover und Ghosting reagiert. Vor allem wenn man das Gefühl hat, dass während einer Spielsession gewisse Tastenkombinationen nicht "ankommen".

Key-Rollover der Tastatur testen (online)

Mit online verfügbaren Key Rollover Tests kann man ganz einfach im Browser überprüfen, wie viele Tasten bzw. welche Tastenkombinationen korrekt erkannt werden können:

• https://www.mechanical-keyboard.org/de/key-rollover-tester/
• https://www.microsoft.com/applied-sciences/projects/anti-ghosting-demo

Key-Rollover der Tastatur testen (Desktopanwendungen für den PC)

Es gibt mehrere Desktop-Anwendungen, die zur Überprüfung der N-Key-Rollover-Funktion verwendet werden können. Die erste ist Linux-basiert, das andere ist Windows-basiert.

Gnome Tastatur Eigenschaften (Linux)

Gnome ist einer der Desktop-Fenster-Manager für Linux und verfügt über ein großartiges Werkzeug zur Überprüfung des n-key Rollover, obwohl dies nicht sein Hauptzweck ist. Sie können die Tastatureigenschaften von Gnome mit einer der folgenden Methoden öffnen:

Führen Sie "gnome-keyboard-properties" in einem Terminal aus.
Öffnen Sie das Menü Systemleiste auf dem Desktop > wählen Sie Einstellungen > wählen Sie Tastatur.

Sobald das Fenster mit den Tastatureigenschaften geöffnet ist, klicken Sie auf den Reiter Layouts und dann auf die Schaltfläche "Hinzufügen", um die Bildschirmtastatur zu öffnen. Vergewissern Sie sich, dass Sie das richtige Land und die richtige Variante ausgewählt haben, und klicken Sie dann in den Tastaturbereich, um die Tastatur zu verwenden.

Aqua Key Test (Windows)

Aqua Key Test ist eine GUI-Anwendung, die eine Bildschirmtastatur darstellt und die erkannten Tastenanschläge anzeigt. Im Gegensatz zu anderen Keytest-Programmen, lässt es sich nicht durch falsche Tastenanschläge täuschen, sondern überprüft nur die echten Signale, die von der Tastatur gesendet werden. Das bedeutet, dass Skripte und Makros wie AutoHotKey oder AutoIt, die Tastatureingaben über die Windows-API generieren, nicht erkannt werden.

Das Programm kann hier heruntergeladen werden. (AquaKeyTest.exe / 444 KB)