Vorlesung Unix-Praktikum 1. Einf¨uhrung: Organisatorisches/Was ist Unix bzw. Linux? Dirk Frettl¨oh

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Unix- Praktikum Dirk Frettl¨oh

Organisation Tutorien Accounts

Betriebssyteme Kernel, GNU und Distrib.

Linux ist freie Software Ubuntu Ausblick

Vorlesung Unix-Praktikum

1. Einf¨uhrung: Organisatorisches/Was ist Unix bzw. Linux?

Dirk Frettl¨oh

Technische Fakult¨at Universit¨at Bielefeld

9. Oktober 2019

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Willkommen zum Unix-Praktikum

Uberblick¨

Willkommen zum Unix-Praktikum!

...aka Linux-Praktikum

Teil des Moduls “Algorithmen und Datenstrukturen”

I Praktische Einf¨uhrung in Unix bzw GNU/Linux

I Kommandozeilenprogrammierung

I Hintergr¨unde verstehen

Folien: zum Teil von Carsten Gn¨orlich (CG).

Bilder: fast alle Wikipedia, oder privat (CG oder DF).

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Willkommen zum Unix-Praktikum

Was machen wir heute?

Organisation Tutorien Accounts Betriebssyteme

Kernel, GNU und Distrib.

Linux ist freie Software Ubuntu

Ausblick

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Aufbau der Veranstaltung

Ablaufplan

Mittwochs:

I Vorlesung 14:15-15:45 Uhr

I Präsentation und Übungsblätter zum Download:

https://www.math.uni-bielefeld.de/~frettloe/teach/unix19.html

Innerhalb der Woche:

I (bei Bedarf) Besuch einesTutoriums

I Erste Tutorien ab Donnerstag 10.10.

I Erstes ¨Ubungsblatt Mittwoch 16.10.

Bis zum Tutorium der folgenden Woche:

I Besch¨aftigung mit den ¨Ubungsaufgaben

I Uberlegen, was an Vorlesung/ ¨¨ Ubungen unklar war

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Aufbau der Veranstaltung

Ablaufplan

Mittwochs:

I Vorlesung 14:15-15:45 Uhr

I Präsentation und Übungsblätter zum Download:

https://www.math.uni-bielefeld.de/~frettloe/teach/unix19.html

Innerhalb der Woche:

I (bei Bedarf) Besuch einesTutoriums

I Erste Tutorien ab Donnerstag 10.10.

I Erstes ¨Ubungsblatt Mittwoch 16.10.

Bis zum Tutorium der folgenden Woche:

I Besch¨aftigung mit den ¨Ubungsaufgaben

I Uberlegen, was an Vorlesung/ ¨¨ Ubungen unklar war

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Aufbau der Veranstaltung

Wozu dienen die Tutorien?

Aufgabe der Tutorien:

I Fragen zum Inhalt der Vorlesung kl¨aren

I In der Vorlesung Gezeigtes ausprobieren

I Ubungsaufgaben besprechen¨

I Ideen für Lösungsansätze holen

I Eure L¨osungen vorstellen/diskutieren

I Es gibt aber keine Musterl¨osungen!

I u.s.w.

Tutorien lohnen sich nur interaktiv

I Fragen stellen / mitmachen

I nur reinsetzen / zuh¨oren / surfen ist Zeitverschwendung

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Aufbau der Veranstaltung

Wozu dienen die Tutorien?

Aufgabe der Tutorien:

I Fragen zum Inhalt der Vorlesung kl¨aren

I In der Vorlesung Gezeigtes ausprobieren

I Ubungsaufgaben besprechen¨

I Ideen für Lösungsansätze holen

I Eure L¨osungen vorstellen/diskutieren

I Es gibt aber keine Musterl¨osungen!

I u.s.w.

Tutorien lohnen sich nur interaktiv

I Fragen stellen / mitmachen

I nur reinsetzen / zuh¨oren / surfen ist Zeitverschwendung

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Aufbau der Veranstaltung

Wozu dienen die ¨Ubungen?

Aufgabe der ¨Ubungen:

I Sachen selbst ausprobieren und vertiefen

I Selbstkontrolle

Ohne praktische ¨Ubung (hier und bei jeder Gelegenheit) lernt man Unix/Linux nicht!

Themen¨ubersicht:

I Dateisystem, Dateirechte, grundlegende Befehle, Wildcards

I Fortgeschrittene Shell-Befehle (sed, grep, cut...)

I Git (Versionskontrollsystem f¨ur Praktikum im 3./4. Sem.)

I Etwas LaTeX (Textsatz f¨ur Bachelorarbeit o. Folien)

I Shellprogrammierung (Skripte, Variablen...)

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Aufbau der Veranstaltung

Wozu dienen die ¨Ubungen?

Aufgabe der ¨Ubungen:

I Sachen selbst ausprobieren und vertiefen

I Selbstkontrolle

Ohne praktische ¨Ubung (hier und bei jeder Gelegenheit) lernt man Unix/Linux nicht!

Themen¨ubersicht:

I Dateisystem, Dateirechte, grundlegende Befehle, Wildcards

I Fortgeschrittene Shell-Befehle (sed, grep, cut...)

I Git (Versionskontrollsystem f¨ur Praktikum im 3./4. Sem.)

I Etwas LaTeX (Textsatz f¨ur Bachelorarbeit o. Folien)

I Shellprogrammierung (Skripte, Variablen...)

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Tutorien

m¨ogliche Termine

Tag Uhrzeit Raum Gr¨oße Tutor

Montag 16:00-18:00 V2-229 25 Paul Koch Dienstag 16:00-18:00 V2-229 25 Paul Koch Donnerstag 10:00-12:00 V2-221 25 Paul Koch Donnerstag 8:00-10:00 V2-229 25 Fiona Hormann Freitag 8:00-10:00 V2-221 25 Fiona Hormann Freitag 12:00-14:00 V2-229 25 Fiona Hormann

[Meinungsbild]

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Tutorien

finden im V2-Zahn statt

•= H1 (hier) •= V2

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Benutzerkennungen (Accounts)

bitte zeitnah beantragen!

Benutzerkennungen:

I gelten f¨ur das gesamte Studium / alle Lehrveranstaltungen

I f¨ur TechFak- und AG-Computerpools

I Zugang von zu Hause

I sind nichtdie HRZ-Kennungen

I sind identischmit den Vorkurs- und A&D-Kennungen

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Benutzerkennungen (Accounts)

Gelten f¨ur das ganze Studium!

Benutzerkennungen beantragen:

ab Montag (A&D) bzw heute, sp¨atestens bis Freitag (11.10.) URL:https://techfak.net/accountantrag

I Antrag kann man auf Englisch umschalten

I Benutzerordnung schon mal lesen

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Benutzerkennungen (Accounts)

Benutzerkennungen abholen:

I ab morgen (s. A&D) bzw Freitag, dem 11.10.

I Raum M3-100

I Offnungszeiten 10-12 Uhr und 13:30-15:30 Uhr¨ Dabeimitbringen:

I Lichtbildausweis (Perso oder Reisepass oder ...)

I Semesterbescheinigung (aka Leporello)

Login und Passwort gut aufbewahren

I Infos zum Nutzen/¨Andern: gleich bzw. in Tutorien!

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Benutzerkennungen (Accounts)

Benutzerkennungen abholen:

I ab morgen (s. A&D) bzw Freitag, dem 11.10.

I Raum M3-100

I Offnungszeiten 10-12 Uhr und 13:30-15:30 Uhr¨ Dabeimitbringen:

I Lichtbildausweis (Perso oder Reisepass oder ...)

I Semesterbescheinigung (aka Leporello) Login und Passwort gut aufbewahren

I Infos zum Nutzen/¨Andern: gleich bzw. in Tutorien!

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Betriebssysteme

FreeBSD

OS X

Firefox OS

Windows GNU/Linux

iPhone OS Android

...sowie Temple OS

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Betriebssysteme

FreeBSD

OS X

Firefox OS

Windows GNU/Linux

iPhone OS Android

...sowie Temple OS

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Stammbaum von Unix, Linux, BSD, MacOS...

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Stammbaum von Windows

1980: 86-DOS; 1981: MS-DOS.

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Marktanteile

Betriebssysteme von Computern (Stand 2015):

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(21)

Marktanteile

Aber was heißt “Computer”?

Betriebssysteme von Mobilger¨aten:

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Marktanteile

Aber was heißt “Computer”?

Betriebssysteme von Mobilger¨aten:

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Marktanteile

Betriebssysteme aller Ger¨ate (nach Internetnutzung):

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Marktanteile

Betriebssysteme aller Ger¨ate (nach Verkaufszahlen):

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(25)

Marktanteile

Betriebssysteme verschiedener Ger¨ateklassen:

Von den (2016) 500 schnellsten Computern (“Supercomputer”,

“TOP 500”) laufen 499 mit Linux, einer mit Unix.

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Marktanteile

Betriebssysteme verschiedener Ger¨ateklassen:

Von den (2016) 500 schnellsten Computern (“Supercomputer”,

“TOP 500”) laufen 499 mit Linux, einer mit Unix.

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Stammbaum von Unix, Linux, MacOS, iOS,

Android, BSD, Kindle, Playstation...

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Kernel, GNU und Distribution

Der Betriebssystem-Kern

Hardware Kernel

?

Ein Betriebssystem besteht eigentlich aus mehreren Schichten.

Z.B. bei Linux ganz innen: der Kernel

I f¨uhrt Programme aus

I verwaltet Ressourcen f¨ur Programme

I Rechenzeit (CPU)

I Speicher (RAM)

I Dateien

I Ger¨ate

I Zugriffsrechte

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Kernel, GNU und Distribution

Der Betriebssystem-Kern

?

Der Linux-Kernel Autor: Linus Torvalds

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Kernel, GNU und Distribution

Das Userland

Hardware Kernel Bibliotheken

Progr.−

Systemdienste (z.B. SMTP) Systemprogr. (z.B. ls) Anwendungen (z.B. mplayer)

Fensterumgebung Das Userland

I Fensterumgebung

I Kommandozeile

I die dazugeh¨origen Anwendungen

I Systemprogramme

I Systemdienste

I Programmierbibliotheken

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Kernel, GNU und Distribution

GNU/Linux

Progr.−

Fensterumgebung

Das Userland

I ist nicht Linux-spezifisch

I kommt aus verschiedenen Quellen

I GNU-Projekt (Free Software Foundation)

I andere Unixe (z.B. FreeBSD)

I viele einzelne Autoren

I Name des Gesamtsystems:

I GNU/Linux

GNU: “Gnu is Not Unix”

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Kernel, GNU und Distribution

GNU/Linux

Progr.−

Fensterumgebung

Das Userland

I ist nicht Linux-spezifisch

I kommt aus verschiedenen Quellen

I GNU-Projekt (Free Software Foundation)

I andere Unixe (z.B. FreeBSD)

I viele einzelne Autoren

I Name des Gesamtsystems:

I GNU/Linux GNU: “Gnu is Not Unix”

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Kernel, GNU und Distribution

GNU/Linux - Distributionen

Anwendungen (z.B. mplayer) Fensterumgebung

Systemdienste (z.B. SMTP) Systemprogr. (z.B. ls)

Bibliotheken Progr.−

Kernel

Das Userland stammt aus hunderten verschiedenen Quellen.

I das m¨ochte man nicht selbst herunterladen

I und zusammenbauen!

I (aber man k¨onnte es tun)

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Kernel, GNU und Distribution

Kernel

Komponenten zusammenbauen

GNU/Linux−Distribution

Andere haben uns schon ein GNU/Linux zusammengebaut

I das nennt man “Linux-Distribution”

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Kernel, GNU und Distribution

Kernel

Komponenten zusammenbauen

GNU/Linux−Distribution

Computer mit GNU/Linux

installieren

Die GNU/Linux-Distribution kann man einfach installieren!

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Kernel, GNU und Distribution

Distributionen: Eine kleine Auswahl

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Kernel, GNU und Distribution

Distributionen: Eine gr¨oßere Auswahl und Abstammungslinien

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Grafische Oberfl¨ ache

Teil der Distribution: grafische Oberfl¨ache(n).

Bei Windows hat man eine grafische Oberfl¨ache: Windows.

Bei GNU/Linux viele (je nach Distribution):

KDE 5 Gnome Shell

Enlightenment twm

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Grafische Oberfl¨ ache

Teil der Distribution: grafische Oberfl¨ache(n).

Bei Windows hat man eine grafische Oberfl¨ache: Windows.

Bei GNU/Linux viele (je nach Distribution):

KDE 5 Gnome Shell

Enlightenment twm ^{30 / 44}

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Grafische Oberfl¨ ache

Xfce UDE

Oft kann man beim Anmelden eine von mehreren Oberfl¨achen w¨ahlen.

Manche Distributionen sind auf eine Oberfl¨ache hin optimiert (Ubuntu: Gnome; SUSE, kubuntu: KDE; xubuntu: xfce), manche bieten etliche (Debian).

Alles freie Software.

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(41)

Freie Software

Die Philosophie freier Software

Linux ist freie Software.

I “Frei” wie in Meinungsfreiheit, nicht wie in Freibier (=kostenlos)

DieGNU General Public Licensegarantiert dem Nutzer vier Freiheiten:

1. die Freiheit, die Software f¨ur jeden beliebigen Zweck einzusetzen.

2. die Freiheit, die Software zu untersuchen und an die eigenen Bed¨urfnisse anzupassen.

3. die Freiheit, die Software weiterzugeben um seinen Mitmenschen zu helfen.

4. die Freiheit, die Software zu verbessern und die verbesserte Version weiterzugeben, damit alle davon profitieren.

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Freie Software

Die Philosophie freier Software

Linux ist freie Software.

I “Frei” wie in Meinungsfreiheit, nicht wie in Freibier (=kostenlos)

DieGNU General Public Licensegarantiert dem Nutzer vier Freiheiten:

1. die Freiheit, die Software f¨ur jeden beliebigen Zweck einzusetzen.

2. die Freiheit, die Software zu untersuchen und an die eigenen Bed¨urfnisse anzupassen.

3. die Freiheit, die Software weiterzugeben um seinen Mitmenschen zu helfen.

4. die Freiheit, die Software zu verbessern und die verbesserte Version weiterzugeben, damit alle davon profitieren.

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Freie Software

Warum schreibt man (als Autor) freie Software?

GNU Project:

Seit 1983, viele Leute arbeiten mit, mit den obigen Zielen.

Das h¨ort sich politisch an. Freie Softwareprojekte beginnen aber oft so:

• Man sucht eine Software f¨ur eine Aufgabe

• es gibt noch keine vern¨unftige (freie) L¨osung

• also schreibt man die Software selbst!

Daher sind die Ziele:

I richtig gute Software zu machen

I Software zu machen, die es so noch nicht gibt

I (selten evtl auch wegen der Freiheits-Idee)

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Freie Software

Warum schreibt man (als Autor) freie Software?

GNU Project:

Seit 1983, viele Leute arbeiten mit, mit den obigen Zielen.

Das h¨ort sich politisch an. Freie Softwareprojekte beginnen aber oft so:

• Man sucht eine Software f¨ur eine Aufgabe

• es gibt noch keine vern¨unftige (freie) L¨osung

• also schreibt man die Software selbst!

Daher sind die Ziele:

I richtig gute Software zu machen

I Software zu machen, die es so noch nicht gibt

I (selten evtl auch wegen der Freiheits-Idee)

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Freie Software

Warum ver¨offentlicht man freie Software?

Software im Internet zu ver¨offentlichen kostet nichts, bringt aber (immaterielle) Vorteile:

I Spaß etwas Produktives zu tun

I Anerkennung eine gute Software zu schreiben

I Ansehen und ein guter Ruf als Entwickler

I Etwas der freien Software-Gemeinde zur¨uckgeben

und nach einer gewissen Zeit:

I andere Nutzer werden zu Mit-Entwicklern und helfen die Software weiter zu verbessern

I produziert noch mehr Spaß und gute Software

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Freie Software

Warum ver¨offentlicht man freie Software?

Software im Internet zu ver¨offentlichen kostet nichts, bringt aber (immaterielle) Vorteile:

I Spaß etwas Produktives zu tun

I Anerkennung eine gute Software zu schreiben

I Ansehen und ein guter Ruf als Entwickler

I Etwas der freien Software-Gemeinde zur¨uckgeben und nach einer gewissen Zeit:

I andere Nutzer werden zu Mit-Entwicklern und helfen die Software weiter zu verbessern

I produziert noch mehr Spaß und gute Software

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Zusammengefasst

Es gibt also ein paar gute Gr¨unde, warum Informatikstudis Linux k¨onnen sollten. Drei weitere:

I Ihr braucht es im Studium (Algorithmen und Datenstrukturen bzw Haskell, Betriebssysteme, Softwaregruppenprojekt,...)

I Eventuell auch im Job (Webserver!)

(Evtl auch nicht, Windows + Java oder C· · · ist auch oft Standard)

I Die Kommandozeile.

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Zusammengefasst

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Zusammengefasst

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Kommandozeile

Kommandozeile = Terminal = Shell = Konsole Darum wird es hier haupts¨achlich gehen!

cp *.tex latex/ (Dateien kopieren) firefox (Programm starten)

for i in $(seq 59 87); do mv DSCN51$i.JPG Malle$i.jpg; done (Dateien umbenennen)

for i in *.JPG; do convert -format png $i neu-$i.png; done (Dateien konvertieren)

top (Prozesse und Auslastung zeigen)

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Kommandozeile

cp *.tex latex/ (Dateien kopieren) firefox (Programm starten)

for i in $(seq 59 87); do mv DSCN51$i.JPG Malle$i.jpg;

done (Dateien umbenennen)

for i in *.JPG; do convert -format png $i neu-$i.png;

done (Dateien konvertieren)

top (Prozesse und Auslastung zeigen)

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Kommandozeile

for i in $(ls *.txt) ; do sed ’s/das/dass/g’ $i > neu-$i ; done (Worte in Dateien ersetzen)

ssh dfrettloeh@shell.techfak.de (Fernzugang) getent passwd | grep frettloe (Benutzer suchen) mail -s Titel dfrettloeh@techfak.uni-bielefeld.de (Email)

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Kommandozeile

for i in $(ls *.txt) ; do sed ’s/das/dass/g’ $i >

neu-$i ; done (Worte in Dateien ersetzen)

ssh dfrettloeh@shell.techfak.de (Fernzugang)

getent passwd | grep frettloe (Benutzer suchen) mail -s Titel dfrettloeh@techfak.uni-bielefeld.de (Email)

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Kommandozeile

for i in $(ls *.txt) ; do sed ’s/das/dass/g’ $i >

neu-$i ; done (Worte in Dateien ersetzen)

ssh dfrettloeh@shell.techfak.de (Fernzugang) getent passwd | grep frettloe (Benutzer suchen) mail -s Titel dfrettloeh@techfak.uni-bielefeld.de (Email)

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Weiterf¨ uhrendes Beispiel

Kommandozeile versus graphische Oberfl¨ache

Aufgabe:Viele Urlaubsfotos mit einem Untertitel versehen

for i in DSCN*.JPG ; do composite -compose atop -geometry +150+150 untertitel.png $i neu-$i ; done

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Weiterf¨ uhrendes Beispiel

Kommandozeile versus graphische Oberfl¨ache

Aufgabe:Viele Urlaubsfotos mit einem Untertitel versehen

for i in DSCN*.JPG ; do composite -compose atop -geometry +150+150 untertitel.png $i neu-$i ; done

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Shell vs GUI

Kommandozeilenumgebungen (“Shell”):

- Ben¨otigt etwas Lernaufwand.

+ Schnell f¨ur komplexe Aufgaben.

+ Einfache Werkzeuge zu komplexen L¨osungen kombinieren.

Graphische Nutzeroberfl¨achen (“GUI”):

+ Einfach f¨ur Einsteiger.

- Vorgefertigte / unver¨anderliche L¨osungen nutzen.

- Oft ungeeignet f¨ur komplexe Aufgaben.

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GNU/Linux an der TechFak

Es gibt nat¨urlich auch Shells f¨ur Windows. Warum benutzen wir hier also GNU/Linux?

Wem es noch nicht genug Gr¨unde sind:

I Linux basiert auf der shell, bei Windows ist es k¨unstlich zugef¨ugt

I Informatiker sollten mehr als ein Betriebssystem kennen

I Wer nur ein Betriebssytem kennt, sollte sich nicht zu anderen ¨außern.

Wenn Sie hier fertig sind, dann d¨urfen Sie gerne das Betriebssystem verwenden, dass Ihnen am besten gef¨allt.

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GNU/Linux an der TechFak

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GNU/Linux an der TechFak

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GNU/Linux an der TechFak

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GNU/Linux an der TechFak

Ubuntu

Ubuntu (an der techfak mit Oberfl¨ache gnome) ist freie Software:

http://xubuntu.org

Von uns verwendete / empfohlene Version

(jeweils die aktuelle LTS = Long Term Support-Version):

I Version 18.04 (Bionic Beaver)

I 64bit (AMD64) Desktop CD

(f¨ur alte PCs / Netbooks wird 32bit ben¨otigt)

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GNU/Linux an der TechFak

Ubuntu nutzen

CD per torrent oder “Mirror download” (→ Germany) herunterladen und wie folgt nutzen

Als Installations-CD:

I Platz f¨ur eine Linux-Partition schaffen (32 Gbyte reichen)

I Linux in die Partition installieren

I Dual-Boot Windows / Linux einrichten

Oder mittels eines virtuellen Rechners (Virtual Machine) Z.B. VirtualBox

I Suchen nach “Ubuntu VirtualBox” (+ Betriebssytem) – Langsam(er)

+ L¨auft parallel zum eigentlichen OS

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GNU/Linux an der TechFak

Ubuntu nutzen

CD per torrent oder “Mirror download” (→ Germany) herunterladen und wie folgt nutzen

Als Installations-CD:

I Platz f¨ur eine Linux-Partition schaffen (32 Gbyte reichen)

I Linux in die Partition installieren

I Dual-Boot Windows / Linux einrichten

Oder mittels eines virtuellen Rechners (Virtual Machine) Z.B.

VirtualBox

I Suchen nach “Ubuntu VirtualBox” (+ Betriebssytem) – Langsam(er)

+ L¨auft parallel zum eigentlichen OS

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Ausblick

Als N¨achstes...

Es folgt ein Gastauftritt der RBG:

I Anmelden an den Computern

I Passwort ¨andern

I E-Mail konfigurieren und nutzen

N¨achste Woche: Einf¨uhrung in die Kommandozeile

I Programme und Dateien

I Schreib-, Sprechkonventionen

I Schalter und Eigenschaften

I Hilfe und Dokumentation nutzen Arbeiten mit dem Dateisystem

I Exkurs: B¨aume

I Pfade und Wildcards

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Ausblick

Als N¨achstes...

Es folgt ein Gastauftritt der RBG:

I Anmelden an den Computern

I Passwort ¨andern

I E-Mail konfigurieren und nutzen

N¨achste Woche: Einf¨uhrung in die Kommandozeile

I Programme und Dateien

I Schreib-, Sprechkonventionen

I Schalter und Eigenschaften

I Hilfe und Dokumentation nutzen Arbeiten mit dem Dateisystem

I Exkurs: B¨aume

I Pfade und Wildcards

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Ende der heutigen Vorlesung

Vielen Dank f¨urs Zuh¨oren!

Bis n¨achste Woche!