Τίτλος Μαθήματος: Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές Ενότητα: Λειτουργικά Συστήματα Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Αλέξιος Δούβαλης Τμήμα: Φυσικής
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις για το μάθημα "Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές" Κεφάλαιο 1ο Λειτουργικά Συστήματα Α. Δούβαλης Α. Πολύμερος Ιωάννινα 2014 1
Λειτουργικό σύστημα (Operating System/OS) ονομάζεται ένα λογισμικό (software) που έχει ως στόχο να διαχειρίζεται τις διαδικασίες λειτουργίας ενός ή περισσοτέρων υπολογιστών καθώς και τις συσκευές υλικού οι οποίες είναι ενσωματωμένες σε ένα ή περισσότερα υπολογιστικά συστήματα, έτσι ώστε αυτές να είναι προσπελάσιμες από διάφορα εκτελέσιμα προγράμματα (executable programs) με ενιαίο τρόπο. Το λογισμικό είναι ένα σύνολο από πληροφορίες σε μορφή ψηφιακών δεδομένων (αρχείων) * που είναι εγκατεστημένα σε έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή και τα ποία δίνουν την δυνατότητα στον υπολογιστή να εκτελέσει κάποιες διαδικασίες ή να καθορίσει την λειτουργία συσκευών που ελέγχει ο υπολογιστής. Το λειτουργικό σύστημα και τα διάφορα προγράμματα που εκτελεί ο υπολογιστής ανήκουν στην ευρεία έννοια του λογισμικού του. Σήμερα είναι διαθέσιμος ένας μεγάλος αριθμός λειτουργικών συστημάτων. Η επιλογή τους εξαρτάται από την μία πλευρά από τις δυνατότητες και τον σχεδιασμό του ηλεκτρονικού υπολογιστή στον οποίο πρόκειται να εγκατασταθούν, και από την άλλη από τις προτιμήσεις των χρηστών και την είδος της εργασίας που πρόκειται να διεξαχθεί από αυτούς. Στις μέρες μας δύο από τα πιο σύγχρονα λειτουργικά συστήματα ευρείας χρήσης είναι τα Windows ΤΜ της εταιρίας Microsoft και το Linux, το οποίο διατίθεται από ένα μεγάλο αριθμό εταιριών ή ομάδων δημιουργίας ελεύθερου λογισμικού, γι αυτό και διαθέτει διαφορετικές ονομασίες (π.χ. Ubuntu, Suse, Red Hat, Fedora κ.α.). Με την έννοια σύγχρονα λειτουργικά συστήματα αναφερόμαστε στην δυνατότητα των λογισμικών αυτών να υλοποιούν ιδέες όπως των παράλληλων διεργασιών (multitasking), της εξυπηρέτησης πολλαπλών χρηστών (multiuser), της ασφάλειας και δικαιωμάτων χρήστη (user security), της γραφικής διαδραστικής διαχείρισης διεπαφής με τον χρήστη (graphical user interface), της δικτύωσης (networking) κ.α. Στα επόμενα θα γίνει περιγραφή των βασικών σημείων του λειτουργικού συστήματος Windows Vista ΤΜ της Microsoft καθώς και του λειτουργικού συστήματος Linux Ubuntu. Εκκίνηση, πρώτη εικόνα Στις παρακάτω εικόνες εμφανίζονται οι τυπικές πρώτες απεικονίσεις εκκίνησης των δύο λειτουργικών συστημάτων. Όσον αφορά τα Windows Vista ΤΜ τα βασικά στοιχεία της πρώτης εικόνας που εμφανίζεται μετά την προσπέλαση στον υπολογιστή [Εικόνα 1(α)] είναι η οριζόντια γραμμή στο κάτω μέρος της οθόνης η οποία ονομάζεται "γραμμή εργασιών" στα αριστερά της οποίας υπάρχει ένα "κουμπί" με το σήμα των Windows Vista ΤΜ το οποίο αποκαλείται "έναρξη". Η ενεργοποίηση αυτού του κουμπιού με το ποντίκι μας παρουσιάζει ένα "μενού" επιλογών το οποίο περιλαμβάνει τα διαθέσιμα προς εκτέλεση προγράμματα μέσω της επιλογής της εντολής "Όλα τα προγράμματα". Εκεί βρίσκονται όλα τα προγράμματα που έχουν εγκατασταθεί στο λειτουργικό σύστημα και μπορούν να εκτελεστούν στον υπολογιστή. Πάνω από την επιλογή αυτή υπάρχει επίσης μία λίστα με τα πιο δημοφιλή προγράμματα ή τα τελευταία προγράμματα που έχουν εκτελεστεί μέσω του λειτουργικού συστήματος. Κάτω από την επιλογή αυτή υπάρχει μία πολύ χρήσιμη γραμμή αναζήτησης ονομάτων που αφορά εύρεση κάποιου αρχείο στον υπολογιστή ή κάποιου προς εκτέλεση προγράμματος. Χρησιμοποιούμε αυτή την γραμμή εύρεσης πληκτρολογώντας όλο ή μέρος από το όνομα του αρχείου που ψάχνουμε ή του προγράμματος που θέλουμε να εκτελέσουμε. Με τον τρόπο αυτό εμφανίζεται μία λίστα με τα σχετικά ονόματα των αρχείων ή προγραμμάτων από τα οποία μπορούμε να διαλέξουμε με το ποντίκι αυτό της επιλογής μας. Ανάλογες εντολές μπορούμε να πάρουμε από τα αντίστοιχα μενού εντολών στο λειτουργικό σύστημα Linux Ubuntu [Εικόνα 1(β)]. Η γραμμή εργασιών στην περίπτωση αυτή βρίσκεται στο οριζόντιο επάνω μέρος της οθόνης. Τα βασικά μενού στην περίπτωση αυτή είναι τα Applications (εφαρμογές), Places (μέρη - τοποθεσίες) και System (σύστημα). * Η έννοια του αρχείου θα δοθεί παρακάτω. 2
Παράθυρα, αποθηκευτικά μέσα, φάκελοι, αρχεία και η διαχείρισή τους Μια από τις κύριες διαδικασίες ενός λειτουργικού συστήματος είναι η δημιουργία και επεξεργασία δομών στα διάφορα ψηφιακά αποθηκευτικά μέσα. Τα κύρια ψηφιακά αποθηκευτικά μέσα των σύγχρονων υπολογιστών είναι ο "σκληρός δίσκος" (Hard Disc), ο οποίος στις περισσότερες των περιπτώσεων είναι μαγνητικός, δηλαδή η εγγραφή και διαγραφή των ψηφιακών δεδομένων γίνεται με εκμετάλλευση των μαγνητικών του ιδιοτήτων, το Compact Disc (CD) και το Digital Versatile Disc (DVD), στα οποία η εγγραφή των δεδομένων γίνεται με εκμετάλλευση των οπτικών τους ιδιοτήτων και τα Compact Flash (CF) ή Universal Serial Bus (USB) Flash όπου η εγγραφή και διαγραφή των δεδομένων γίνεται με ηλεκτρονικό τρόπο. Εικόνα 1(α). Πρώτη εικόνα εμφάνισης του λειτουργικού συστήματος Windows Vista ΤΜ. Εικόνα 1(β). Πρώτη εικόνα εμφάνισης του λειτουργικού συστήματος Linux Ubuntu. 3
Πολλές φορές για την περιγραφή αυτών των αποθηκευτικών μέσων χρησιμοποιείται ο όρος "οδηγός" (drive) ή "φυσικό μέσο" (physical medium), π.χ., οδηγός σκληρού δίσκου, φυσικό μέσο CD, οδηγός CF κ.τ.λ. Η δομή καταγραφής των πληροφοριών που περιέχουν τα αποθηκευτικά μέσα ορίζεται από το λειτουργικό σύστημα και ονομάζεται σύστημα αρχείων (filesystem). Στην περίπτωση των Windows Vista TM τα πλέον διαδεδομένα συστήματα αρχείων είναι το NTFS (New Technology File System) και το FΑΤ32 (File Allocation Table). Στην περίπτωση του Linux το αντίστοιχο σύστημα αρχείων ονομάζεται Ext2. Στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista ΤΜ, οποιοδήποτε φυσικό μέσο ή οδηγός αποθήκευσης π.χ σκληρός δίσκος, είναι δυνατόν να διαμεριστεί σε λογικές ενότητες οι οποίες ονομάζονται διαμερίσματα (partitions) και αφού μορφοποιηθεί με ένα σύστημα αρχείων κάθε τέτοιο διαμέρισμα ονομάζεται τόμος (volume). Με κάθε τόμο συσχετίζεται και ένα γράμμα της αγγλικής γλώσσας π.χ C:. Διαφορετικοί τόμοι μπορούν να αντιστοιχούν σε ομοειδή ή και σε διαφορετικά φυσικά μέσα (Εικόνα 2), όπως σε ένα σκληρό δίσκο με διαμερίσματα (C:) και (D:), σε ένα οπτικό μέσο DVD (E:), σε ένα μέσο compact flash (F:) κ.ο.κ. Εικόνα 2. Φυσικά μέσα στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista ΤΜ. Παράθυρα, φάκελοι, αρχεία και η διαχείρισή τους Κάθε τόμος διαμερίζεται συνήθως με την σειρά του σε λογικούς χώρους οι οποίοι ονομάζονται κατάλογοι ή φάκελοι (directories), π.χ C:\windows. Οι φάκελοι μπορούν να φιλοξενούν άλλους φακέλους ή αρχεία (files). Τα αρχεία είναι οι πραγματικές φυσικές μονάδες οι οποίες περιέχουν όλες τις ψηφιακές πληροφορίες του υπολογιστή. Η μορφή των αντικειμένων που εμφανίζονται προσομοιάζει "παράθυρα" από τα οποία πήρε και το όνομά του το λειτουργικό σύστημα Windows TM. Παρατηρούμε ότι τα παράθυρα αυτά έχουν τρία σύμβολα στο δεξί πάνω μέρος τους. Αυτά τα σύμβολα αφορούν την εμφάνιση, το μέγεθος και διαχείρισή τους. Το σύμβολο ελαχιστοποιεί το μέγεθος του παραθύρου που μεταβαίνει στην γραμμή εργασιών, στην οποία και εμφανίζεται μόνο με τον τίτλο του. Το σύμβολο μεγιστοποιεί το μέγεθος του παραθύρου στο πλήρες διαθέσιμο μέγεθος που εξαρτάται από το μέγεθος της οθόνης. Παρατηρήστε ότι όταν το παράθυρο μεγιστοποιηθεί το σύμβολο αντικαθιστάται από το σύμβολο με το οποίο μπορούμε να επιστρέψουμε στο ενδιάμεσο μέγεθος του παραθύρου. Το σύμβολο 4 κλείνει τελείως το
παράθυρο. Οι διαστάσεις και η μορφή του ενδιάμεσου μεγέθους του παραθύρου μπορούν να μεταβληθούν χρησιμοποιώντας τo το ποντίκι μας, το οποίο από την μορφή λευκού βέλους αλλάζει κατάλληλα στις πλευρές ή τις κορυφές του παραθύρου. Μπορούμε να μετακινήσουμε το παράθυρο μόνο όταν αυτό βρίσκεται στην μορφή του ενδιάμεσου μεγέθους. Αυτό γίνεται επιλέγοντας την πάνω οριζόντια γραμμή στο περιθώριο του παραθύρου, η οποία ονομάζεται γραμμή τίτλου, κρατώντας την με το ποντίκι μας με συνεχή πίεση του αριστερού του πλήκτρου και μετακινώντας το παράθυρο στην θέση που θέλουμε. Για την διαχείριση των φακέλων και αρχείων όλα τα λειτουργικά συστήματα προσφέρουν εξειδικευμένα προγράμματα. Αυτά ονομάζονται γενικά διαχειριστές αρχείων (file managers). Στην περίπτωση των Windows Vista TM ο διαχειριστής αυτός ονομάζεται Windows Explorer (Εξερεύνηση των Windows). Και στα δύο λειτουργικά συστήματα (Windows Vista TM Ubuntu Linux) υπάρχει ένας ειδικός κατάλογος στον οποίο έχουμε άμεση και συνεχή οπτική πρόσβαση. Στην ουσία αυτός ο κατάλογος είναι η πρώτη εικόνα που βλέπουμε όταν εκκινήσει ο υπολογιστής μας και επειδή προσομοιάζει την επιφάνεια ενός πραγματικού γραφείου εργασίας ονομάζεται "επιφάνεια εργασίας" (Desktop). Κάθε χρήστης του λειτουργικού συστήματος έχει την δική του επιφάνεια εργασίας. Η διάρθρωση των φακέλων και των αρχείων ή άλλων φακέλων που περιέχουν μπορεί να απεικονιστεί με την μορφή δένδρου. Στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista ΤΜ για να δούμε αυτή την δενδροειδή διάταξη πρέπει να καλέσουμε τον διαχειριστή αρχείων windows explorer. Η εκτέλεση αυτού του προγράμματος γίνεται με διάφορους τρόπους, δύο από τους πιο εύκολους είναι οι εξής: 1. Από το κουμπί "έναρξη" διαλέγουμε δεξιά την εντολή "Υπολογιστής" και στο "παράθυρο" που ανοίγει παρατηρούμε ότι εμφανίζονται όλα τα φυσικά μέσα που είναι διαθέσιμα στον υπολογιστή. 2. Στην γραμμή εύρεσης πληκτρολογούμε "windows explorer" και διαλέγουμε το αντίστοιχο όνομα από την λίστα που μας παρουσιάζεται. Εικόνα 3. Δενδροειδής διάρθρωση των φακέλων και αρχείων του υπολογιστή όπως απεικονίζεται μέσω του διαχειριστή αρχείων των Windows Vista TM. 5
Στο αριστερό μέρος του παραθύρου παρουσιάζονται τα φυσικά μέσα ή και οι φάκελοι που αυτά περιέχουν, ενώ στο δεξί μέρος τα περιεχόμενα του μέσου ή του φακέλου που έχουμε επιλέξει με το ποντίκι. Ο φάκελος αυτός (user στην Εικόνα 3), εμφανίζεται σκιασμένος στο αριστερό μέρος του παραθύρου. Στο λειτουργικό σύστημα Windows ΤΜ και στον τόμο που φιλοξενεί τα αρχεία του λειτουργικού μας συστήματος (συνήθως είναι ο C:) υπάρχουν δύο ειδικοί φάκελοι με τα ονόματα windows και user. Ο πρώτος περιέχει το ίδιο το λειτουργικό σύστημα και βοηθητικά αρχεία και ο δεύτερος, του οποίου το όνομα μπορεί να διαφέρει από υπολογιστή σε υπολογιστή, χρησιμοποιείται συνήθως για την αποθήκευση αρχείων που πρόκειται να δημιουργήσει ο τρέχον χρήστης. Στα επόμενα θα χρησιμοποιούμε τον φάκελο user (ή τον φάκελο με το ανάλογο όνομα) για να αποθηκεύουμε τους φακέλους και τα αρχεία που θα δημιουργήσουμε. Για να δημιουργήσουμε έναν καινούριο φάκελο επιλέγουμε στο αριστερό μέρος του παραθύρου τον φάκελο μέσα στον οποίο θα δημιουργηθεί ο καινούριος φάκελος (προσέξτε ότι στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista ΤΜ όλοι οι φάκελοι περιέχονται στον μεγάλο γενικό φάκελο της "επιφάνειας εργασίας") και από το μενού στο οριζόντιο επάνω μέρος του παραθύρου επιλέγουμε Οργάνωση Νέος φάκελος. Σχηματίζεται έτσι ένα νέο εικονίδιο φακέλου στο οποίο πρέπει να δώσουμε, πληκτρολογώντας, ένα καινούριο όνομα. Αν δεν το κάνουμε τότε το όνομα του φακέλου παραμένει ως "Νέος φάκελος". Μπορούμε να μετονομάσουμε έναν φάκελο ή αρχείο μόνο στην περίπτωση που το αντικείμενο αυτό ή κάποιο/α από τα περιεχόμενά του δεν χρησιμοποιείται (είναι δηλαδή "ανοικτό") από το λειτουργικό σύστημα ή από κάποιο άλλο πρόγραμμα ή προγράμματα. Για να το κάνουμε αυτό επιλέγουμε τον φάκελο ή αρχείο που θέλουμε να μετονομάσουμε και πατάμε το δεξί πλήκτρο του ποντικιού. Από το μενού που παρουσιάζεται δίνουμε (με το αριστερό πλήκτρο) την εντολή Μετονομασία. Η ίδια εντολή μπορεί να δοθεί αφού έχουμε επιλέξει το αντικείμενο που θέλουμε να μετονομάσουμε και από το κεντρικό μενού επιλέγουμε Οργάνωση Μετονομασία του παραθύρου. Συντομεύσεις, μεταφορά και αντιγραφή φακέλων και αρχείων Πολλές φορές προκύπτει η ανάγκη να θέλουμε να εκτελέσουμε ένα πρόγραμμα ή να ανοίξουμε τα περιεχόμενα ενός αρχείου ή ενός φακέλου ενώ δεν έχουμε ανοίξει με τον διαχειριστή αρχείων το παράθυρο με τα περιεχόμενα του φακέλου που θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε. Για τον λόγο αυτό και χάριν συντομίας μπορούμε να δημιουργήσουμε τις λεγόμενες "συντομεύσεις" φακέλων ή αρχείων. Για οποιοδήποτε αρχείο ή φάκελο είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε συντομεύσεις οι οποίες είναι ουσιαστικά μόνο αντιπροσωπευτικά αντικείμενα των πραγματικών αρχείων ή φακέλων. Η αναγνώριση ενός αντικειμένου ως πραγματικού φακέλου/αρχείου ή της συντόμευσης αυτού γίνεται με την διαφοροποίηση του αντίστοιχου εικονιδίου του. Αν το εικονίδιο περιέχει το σύμβολο στο κάτω αριστερό του μέρος τότε πρόκειται για συντόμευση. Π.χ. το εικονίδιο είναι πραγματικός φάκελος ενώ το εικονίδιο είναι η συντόμευση του πρώτου. Οι συντομεύσεις δημιουργούνται συνήθως σε διαφορετικούς φακέλους από αυτούς που βρίσκονται τα πραγματικά αρχεία ή φάκελοι. Συνήθως δημιουργούμε συντομεύσεις στην επιφάνεια εργασίας για να έχουμε γρήγορη πρόσβαση στα περιεχόμενα των φακέλων που χρησιμοποιούμε επί το πλείστον. Για να δημιουργήσουμε μία συντόμευση επιλέγουμε το φάκελο που επιθυμούμε να δημιουργηθεί αυτή και πατώντας το δεξί πλήκτρο του ποντικιού από το μενού που εμφανίζεται επιλέγουμε Δημιουργία Συντόμευση. Από το παράθυρο που εμφανίζεται επιλέγουμε τον 6
πραγματικό φάκελο ή αρχείο του οποίου την συντόμευση θέλουμε να δημιουργήσουμε. Ένας άλλος τρόπος είναι να επιλέξουμε με το ποντίκι πρώτα τον πραγματικό φάκελο ή το αρχείο που επιθυμούμε να δημιουργήσουμε την συντόμευσή του και να σύρουμε με το δεξί πλήκτρο του ποντικιού το εικονίδιο αυτό στον φάκελο που θέλουμε να δημιουργηθεί η συντόμευση και αφήνοντάς το εκεί από το μενού που εμφανίζεται να επιλέξουμε "Δημιουργία συντόμευσης εδώ". Προσέξτε ότι η μεταφορά του εικονιδίου χρησιμοποιώντας το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού όταν αυτή γίνεται μέσα στο ίδιο φυσικό μέσο οδηγεί σε πραγματική μεταφορά του φακέλου ή αρχείου και όχι στην δημιουργία συντόμευσης. Όταν γίνεται μεταξύ διαφορετικών μέσων οδηγεί στην αντιγραφή των επιλεγμένων αντικειμένων στο μέσο στο οποίο μεταφέρονται. Οι διαδικασία της αντιγραφής φακέλων ή αρχείων μπορεί να γίνει και σε δύο βήματα. Το πρώτο περιλαμβάνει την επιλογή του ή των αντικειμένων που θέλουμε να αντιγράψουμε. Η επιλογή περισσοτέρων του ενός αντικειμένου γίνεται με την ταυτόχρονη χρήση του πλήκτρου control (ctrl) ενώ επιλέγουμε τα αντικείμενα με το ποντίκι μας. Αφού γίνει η επιλογή τους μπορούμε να επιλέξουμε από το μενού του παραθύρου που βρίσκονται αυτά Οργάνωση Αντιγραφή και στην συνέχεια να ανοίξουμε τον φάκελο στον οποίο προορίζουμε να δημιουργήσουμε τα αντίγραφα των αντικειμένων και να επιλέξουμε από το μενού Οργάνωση Επικόλληση. Η διαδικασία των εντολών της αντιγραφής και επικόλλησης μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα μενού που εμφανίζονται πατώντας το δεξί πλήκτρο του ποντικιού σε κάθε περίπτωση. Στο λειτουργικό σύστημα Linux Ubuntu, αν εξαιρέσουμε την έννοια του τόμου και την αναπαράστασή του με κάποιο γράμμα, ισχύουν τα ίδια όπως και παραπάνω (Εικόνα 4). Η βασική διαφορά βρίσκεται στο γεγονός ότι υπάρχει ένας κορυφαίος φάκελος που ονομάζεται Root, συμβολίζεται από το αλφαριθμητικό * "/" και τα διαμερίσματα είναι δυνατόν να προσδεθούν (mount) ως φάκελοι πάνω σε αυτόν. Υπάρχουν ειδικοί κατάλογοι με συγκεκριμένο περιεχόμενο αρχείων άμεσα προσδεμένοι στον Root. Αυτοί είναι: 1. /etc (Περιέχει αρχεία με ρυθμίσεις του λειτουργικού συστήματος) 2. /bin (Βασικά αρχεία του λειτουργικού συστήματος) 3. /usr/bin (Συμπληρωματικά αρχεία του λειτουργικού συστήματος) 4. /usr/home (Αρχεία χρηστών) 5. /var (Αρχεία ρυθμίσεων βοηθητικών προγραμμάτων) * Αλφαριθμητικό ονομάζουμε έναν χαρακτήρα που είναι είτε αλφαβητικός χαρακτήρας είτε σύμβολο, π.χ. α, a, %, *. 7
Εικόνα 4. Απεικόνιση αντικειμένων (φακέλων και αρχείων) στο λειτουργικό σύστημα Linux Ubuntu. Ονόματα και είδη αρχείων και γραμμές εντολών Για ιστορικούς λόγους ένα όνομα αρχείου και στα δυο λειτουργικά συστήματα έχει δύο τμήματα που χωρίζονται από το σύμβολο τελείας (.). Το πρώτο συνθετικό του ονόματος περιγράφει το θέμα που περιέχεται στο αρχείο και το δεύτερο, το οποίο αποκαλείται προέκταση (extension) και περιέχει συνήθως 3 γράμματα (χωρίς αυτό να είναι υποχρεωτικό), δηλώνει το είδος του αρχείου. Π.χ ένα αρχείο με το όνομα Readme.txt υποδηλώνει ότι πρόκειται για ένα αρχείο με οδηγίες χρήσης που πρέπει κάποιος να ακολουθήσει για να προβεί σε κάποια διαδικασία (Readme), και τα δεδομένα του μπορούν να απεικονιστούν με την χρήση ενός προγράμματος επεξεργασίας απλού κειμένου (text editor), από το οποίο προέρχεται και το όνομα της προέκτασης txt, (text). Πρέπει επίσης να επισημανθεί ειδικά για το λειτουργικό σύστημα windows ότι το μέγιστο μέγεθος ονόματος αρχείου είναι 255 χαρακτήρες (Unicode) συμπεριλαμβανομένων των τμημάτων ονόματος των γονικών καταλόγων. Επίσης και τα δύο λειτουργικά συστήματα μας προσφέρουν προγράμματα τα οποία η διαχείριση των αρχείων δεν γίνεται με γραφικό τρόπο αλλά με χρήση συγκεκριμένων εντολών από την λεγόμενη γραμμή εντολών (command line). Η διαδικασία αυτή ήταν κοινός τόπος τα παλαιότερα χρόνια για όλα τα λειτουργικά συστήματα, οι χρήστες των οποίων έπρεπε να απομνημονεύουν και να δίνουν όλες τις εντολές που αφορούσαν την διαχείριση των αρχείων και φακέλων μέσω της γραμμής εντολών. Αυτά τα προγράμματα ονομάζονται shells (κελύφη). Στην περίπτωση των windows ένα κέλυφος είναι το εκτελέσιμο αρχείο cmd.exe (Εικόνα 5) ενώ στην περίπτωση του Linux το σύνηθες κέλυφος είναι ο bash (Εικόνα 6). 8
Εικόνα 5. Γραμμή εντολών (cmd.exe) των Windows ΤΜ. Εικόνα 6. Γραμμή εντολών (bash) του Linux. Σε πολλές περιπτώσεις οι εφαρμογές γραμμής εντολών αποτελούν πολύ πιο ευέλικτα περιβάλλοντα για την εκτέλεση εργασιών, γιατί μας δίνουν την δυνατότητα προγραμματισμού. Στην περίπτωση του λειτουργικού συστήματος Linux με το κέλυφος bash ο χρήστης είναι δυνατόν να κατασκευάσει ιδιαίτερα περίπλοκες εφαρμογές. Τα αρχεία σε ένα λειτουργικό σύστημα μπορούν να χωριστούν σε 2 βασικές κατηγορίες: τα εκτελέσιμα αρχεία και τα αρχεία δεδομένων. Τα εκτελέσιμα αρχεία είναι αλλιώς γνωστά ως 9
προγράμματα. Αυτά δημιουργούνται με χρήση ειδικών εργαλείων τα οποία ονομάζονται μεταγλωττιστές (compilers). Τα αρχεία αυτά περιέχουν ένα σύνολο εντολών (κώδικας) υπό μορφή αλληλουχίας αριθμών (Εικόνες 7-8), ώστε ο υπολογιστής να επιτύχει ένα συγκεκριμένο στόχο. Όλα τα υπόλοιπα αρχεία δεδομένων είναι στην πραγματικότητα αποθηκευμένες ψηφιακές πληροφορίες που χρησιμοποιούνται από τα προγράμματα. Εικόνα 7. Αλληλουχίες αριθμών (κώδικας) που αντιστοιχούν στις εντολές που εκτελεί ο υπολογιστής μέσω ενός εκτελέσιμου αρχείου (προγράμματος). Εικόνα 8. Μνημονικά σύμβολα του πιο πάνω κώδικα. Μορφή και είδη παραθύρων εκτελέσιμων προγραμμάτων Όπως αναφέρθηκε πιο πάνω όλα τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα υλοποιούν την ιδέα της παράλληλης επεξεργασίας (preemptive multitasking). Αυτό σημαίνει ότι κάθε πρόγραμμα έχει τον δικό του χώρο στην οθόνη για τα δέχεται δεδομένα από τον χρήστη, και να παρουσιάζει τα αποτελέσματα που παράγει. Ο χώρος αυτός της οθόνης που διατίθεται από το λειτουργικό σύστημα σε κάθε πρόγραμμα που εκτελείται είναι ένα παράθυρο (Εικόνες 9-10). Αυτά τα παράθυρα, ανεξάρτητα της εφαρμογής από την οποία προκύπτουν, έχουν κοινά μορφολογικά χαρακτηριστικά και τρόπο διαχείρισης, όπως αυτά του διαχειριστή αρχείων που περιγράψαμε. Έχουν ένα μενού εντολών (menu), μια εργαλειοθήκη (tool bar) μια γραμμή κατάστασης (status bar), μια γραμμή τίτλου (title bar) μπορούν να αλλάξουν μέγεθος, να μετακινηθούν και να βρίσκονται σε διάφορες καταστάσεις π.χ μεγιστοποιημένα, ελαχιστοποιημένα, ενεργά, ανενεργά κ.τ.λ.. 10
Εικόνα 9. Τυπικό παράθυρο μιας εφαρμογής σε περιβάλλον Windows. Εικόνα 10. Τυπικό παράθυρο μιας εφαρμογής σε περιβάλλον Linux. 11
Από τις πιο πάνω εικόνες είναι εμφανές ότι τα δομικά στοιχεία ενός παραθύρου είναι εν γένει κοινά σε διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Μπορούμε να εκκινήσουμε μια εφαρμογή με διάφορους τρόπους, άμεσα ή έμμεσα. Ο έμμεσος τρόπος είναι με χρήση κάποιου εικονιδίου συντόμευσης στην επιφάνεια εργασίας μας ή από το κουμπί της έναρξης. Ο άμεσος τρόπος εκκίνησης ενός προγράμματος μπορεί να γίνει μέσω του διαχειριστή αρχείων, ή αν γνωρίζουμε μέρος ή το πλήρες όνομα του εκτελέσιμου αρχείου από την γραμμή αναζήτησης. Τα προγράμματα τα διακρίνουμε εύκολα από τα υπόλοιπα αρχεία γιατί έχουν την κατάληξη exe, π.χ ένα πρόγραμμα επεξεργασίας απλού κειμένου είναι το "σημειωματάριο" το οποίο έχει το όνομα notepad.exe. Εικόνα 11. Επιλογές τόπων εκτέλεσης προγραμμάτων (σημειοματάριο-notepad) στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista TM. 12
Επιλογή πολλαπλών φακέλων και αρχείων Η επιλογή ενός μόνο φακέλου ή αρχείου γίνεται με ένα απλό πάτημα του αριστερού πλήκτρου του ποντικιού πάνω στο εικονίδιό του. Όταν όμως η λίστα περιεχομένων είναι μεγάλη ο εντοπισμός του αρχείου ή φακέλου για τον οποίο ενδιαφερόμαστε με χρήση μόνο της μπάρας κύλισης και την απλή παρατήρηση, προφανώς δεν είναι η καλύτερη μέθοδος αναζήτησης. Στις περιπτώσεις αυτές φροντίζουμε τα αρχεία μας να είναι ταξινομημένα με βάση το όνομά τους, επιλέγοντας τον τρόπο ταξινόμησης με αριστερό κλικ το ποντικιού στην κατηγορία "Όνομα" και πληκτρολογώντας ένα τμήμα του ονόματος του αρχείου για το οποίο ενδιαφερόμαστε γίνεται αυτόματα η μεταφορά στο κοντινότερο σε αυτό σημείο. Επίσης η χρήση του πλήκτρου shift μαζί με ένα αριστερό κλικ υποδηλώνει την έναρξη όπως επίσης και την λήξη μια περιοχής για πολλαπλές συνεχόμενες επιλογές. Αν τα αρχεία προς επιλογή δεν είναι συνεχόμενα αλλά διάσπαρτα, η μαζική επιλογή τους γίνει με χρήση του πλήκτρου ctrl σε συνδυασμό με αριστερό κλικ. Εικόνα 12. Παράδειγμα μη συνεχόμενης πολλαπλής επιλογής με χρήση του συνδυασμού ctrl-click Μαζική μετακίνηση ή αντιγραφή αρχείων Από την στιγμή που έχει γίνει μια απλή η πολλαπλή επιλογή η εφαρμογή κάποιας ενέργειας, γίνεται είτε με δεξί κλικ πάνω σε ένα σημείο της επιλεγμένης περιοχής οπότε ένα αναδυόμενο μενού επιλογών εμφανίζεται ως να επιλέξουμε την επιθυμητή ενέργεια (Αντιγραφή, Αποκοπή, Διαγραφή κοκ) για εφαρμογή. Εικόνα 13. Επιλογή ενεργειών διαχείρισης αρχείων με δεξί κλίκ. Παρόμοιο μενού επιλογών υπάρχει και στο πάνω μέρος του παραθύρου του διαχειριστή αρχείων όπως εμφανίζεται στην ακόλουθη εικόνα. 13
Εικόνα 14. Επιλογή ενεργειών διαχείρισης αρχείων από το μενού εντολών. Διαγραφή φακέλων και αρχείων Στο λειτουργικό σύστημα Windows Vista ΤΜ, για να διαγράψουμε έναν φάκελο ή ένα αρχείο μπορούμε να το επιλέξουμε και να το μεταφέρουμε με το ποντίκι μας σε έναν ιδιαίτερο φάκελο στην επιφάνεια εργασίας, τον "κάδο ανακύκλωσης". Το αντικείμενο δεν διαγράφεται αυτόματα αλλά παραμένει στον κάδο ανακύκλωσης έως την τελική διαγραφή του. Όταν ο κάδος ανακύκλωσης είναι άδειος έχει την μορφή της Εικόνας 15 (α), ενώ όταν περιέχει κάποιο/α αντικείμενα λαμβάνει την μορφή της Εικόνας 15 (β). (α) (β) Εικόνα 15. (α) Άδειος κάδος ανακύκλωσης. (β) Κάδος ανακύκλωσης που περιέχει κάποιο/α αντικείμενα. Για να διαγράψουμε εντελώς τα περιεχόμενα του κάδου ανακύκλωσης τον επιλέγουμε με το ποντίκι και πατώντας το δεξί του πλήκτρο του από το μενού που εμφανίζεται επιλέγουμε "Άδειασμα κάδου ανακύκλωσης". Ανάλογη διαδικασία ακολουθούμε για την διαγραφή αρχείων και στο λειτουργικό σύστημα Linux Ubuntu στο οποίο ο κάδος ανακύκλωσης βρίσκεται συνήθως στο κάτω δεξιό μέρος της οθόνης. 14
Διαχείριση Εργασιών Έχουμε ήδη αναφέρει ότι τα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα παρέχουν την δυνατότητα ταυτόχρονη εκτέλεσης πολλών προγραμμάτων ή ακόμη και του ίδιου πολλαπλές φορές. Ο συνήθης όρος τον οποίο χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε ένα πρόγραμμα που εκτελείται είναι διεργασία. Δεν είναι λίγες οι περιπτώσεις στις οποίες κάποια διεργασία μοιάζει να μην αποκρίνεται. Στην περίπτωση αυτή η μέθοδος τερματισμού του παραθύρου που φιλοξενεί την διεργασία από το εικονίδιο δεν είναι εφικτή. Εικόνα 16. Τυπική εικόνα του διαχειριστή διεργασιών (task manager). Σε αυτές τις περιπτώσεις υπάρχει μια συντόμευση πληκτρολογίου η οποία είναι κοινή και στο λειτουργικό σύστημα Windows αλλά και στο λειτουργικό σύστημα Linux με την οποία καλούμε ένα ειδικό πρόγραμμα διαχείρισης διεργασιών (Εικόνα 16). Μέσω αυτού του προγράμματος είναι δυνατόν να απεμπλακούμε από ένα σύνολο απρόβλεπτων και δυσάρεστων καταστάσεων που στην καθημερινή ομιλία αναφέρεται σαν «κόλλημα». Το πρόγραμμα αυτό ονομάζεται Task Manager και o συνδυασμός πλήκτρων με το οποίο το ενεργοποιούμε είναι το Ctrl-Alt-Delete. Εικόνα 16. Τερματισμός διεργασίας με τον διαχειριστή διεργασιών. 15
Όπως φαίνεται από την πιο πάνω εικόνα με δεξί κλικ πάνω σε κάποια διεργασία εμφανίζεται ένα μενού με διάφορες επιλογές για την διαχείριση της. Μία από αυτές είναι το «τέλος διεργασίας». Η ενεργοποίηση αυτής της επιλογής τερματίζει με βίαιο τρόπο τη συγκεκριμένη διαδικασία και συνήθως μας απεμπλέκει άμεσα από τις δυσάρεστες καταστάσεις που προκαλεί ένα παγωμένο πρόγραμμα. Παρ' όλ' αυτά, η χρήση του task manager πρέπει να γίνεται μόνο σε εξαιρετικές περιπτώσεις και μόνο όταν δεν υπάρχει άλλη επιλογή για την απεμπλοκή του "κολλημένου" προγράμματος, επειδή ο τερματισμός κάποιας διεργασίας μπορεί να προκαλέσει αστάθεια στην λειτουργία του λογισμικού και ενδεχόμενη κατάρρευση της λειτουργίας του υπολογιστή με κίνδυνο την απώλεια δεδομένων που τυχών δεν έχουν αποθηκευθεί. 16
Επεξεργαστές εντολών (command processors) στα Windows και σενάρια συνδυασμένων εντολών (scripting shells) στο Unix Παρά το ότι ένα μεγάλο εύρος κοινόχρηστων ενεργειών είναι δυνατόν να γίνουν με μεγάλη ευκολία και ταχύτητα με χρήση του γραφικού περιβάλλοντος του διαχειριστή αρχείων δεν είναι σπάνιες οι φορές που το γραφικό περιβάλλον αποδεικνύεται παντελώς ανίσχυρο. Π.χ ενώ μαζική αντιγραφή αρχείων είναι εύκολο να υλοποιηθεί γραφικά, η περίπτωση μαζικής μετονομασίας αρχείων δεν είναι το ίδιο εύκολη. Ένα σύνολο διακριτών ενεργειών το οποίο χρειάζεται να επαναληφθεί αρκετές φορές επίσης δεν είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί μέσω του γραφικού περιβάλλοντος του διαχειριστή αρχείων. Όσο κι αν μοιάζει απροσδόκητο η πραγματικότητα είναι ότι στα προγενέστερα μη γραφικά περιβάλλοντα τέτοιες περιπτώσεις αντιμετωπίζονταν σχετικά εύκολα με χρήση ενός ειδικού προγράμματος το οποίο ονομαζόταν επεξεργαστής εντολών (command processor). Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο ο command processor όχι μόνο δεν εγκαταλείφθηκε από τα νεώτερα γραφικά περιβάλλοντα αλλά εμπλουτίστηκε και σε εντολές αλλά και λειτουργίες. Ο συνήθης επεξεργαστής εντολών είναι το εκτελέσιμο αρχείο cmd.exe, ενώ σε ακόμη νεώτερα λειτουργικά όπως τα windows 7 υπάρχει ενσωματωμένος επεξεργαστής εντολών με αυξημένες προγραμματιστικές δυνατότητες ο οποίος ονομάζεται PowerShell. Εικόνα 17. Cmd.exe command Processor Εικόνα 18. Power Shell command processor 17
Εάν γνωρίζουμε το όνομα μια εντολής, ο τρόπος σύνταξής της εμφανίζεται στην περίπτωση τou command processor των windows με την χρήση του συμβόλου /? Π.χ copy /?, for /? Find /? κλπ. Στην περίπτωση του linux με χρήση του help π.χ cat help grep help Εικόνα 19. Linux Bash command processor Συνήθεις χρήσιμες εντολές του cmd και ενδεικτικά παραδείγματα χρήσης τους. Όνομα σύνταξη εντολής TYPE [μονάδα δίσκου:][διαδρομή]όνομα αρχείου DIR [μονάδα:][διαδρομή][αρχείο] DEL ονόματα CD [δίσκος:][διαδρομή] MD [δίσκος:]διαδρομή FIND "συμβολοσειρά" [[μονάδα δίσκου:][διαδρομή]όνομα αρχείου[...]] FOR %παράμετρος IN (ομάδα) DO εντολή [παράμετροιεντολής] 18 Λειτουργία εντολής Εμφανίζει τα περιεχόμενα ενός αρχείου ή αρχείων κειμένου. Εμφανίζει μια λίστα αρχείων και δευτερευόντων καταλόγων σε έναν κατάλογο. Διαγράφει ένα ή περισσότερα αρχεία. Εμφάνιση ή αλλαγή του τρέχοντος καταλόγου. Δημιουργία καταλόγου. Αναζητά μια συμβολοσειρά κειμένου σε ένα αρχείο ή αρχεία. Εκτελεί μια καθορισμένη εντολή για κάθε αρχείο σε μια ομάδα αρχείων.
FC [μονάδα δίσκου1:][διαδρομή1]αρχείο1 [μονάδα δίσκου2:][διαδρομή2]αρχείο2 XCOPY προέλευση προορισμός MORE [μονάδα δίσκου:][διαδρομή]όνομααρχείου ή όνομα-εντολής MORE COPY αρχείο-πηγή προορισμός MOVE [μονάδα:][διαδρομή]αρχείο1[,...] προορισμός Συγκρίνει δύο αρχεία ή σύνολα αρχείων και εμφανίζει τις διαφορές μεταξύ τους Αντιγράφει αρχεία και δέντρα καταλόγων. Εμφανίζει την έξοδο σε μια οθόνη κάθε φορά. Συνήθως συνδυάζεται μέσω της διαδικασίας piping με άλλες εντολές. Αντιγράφει ένα ή περισσότερα αρχεία σε νέα θέση. Μετακινεί αρχεία και μετονομάζει αρχεία και καταλόγους. Συνήθεις χρήσιμες εντολές του Command Processor Bash (Linux) και ενδεικτικά παραδείγματα χρήσης τους Μια σημαντική διαφορά στην χρήση των εντολών μεταξύ του λειτουργικού συστήματος Windows και Linux είναι ότι ενώ στα windows ο τρόπος γραφής των εντολών με χρήση οιοδήποτε συνδυασμού πεζών και κεφαλαίων είναι επιτρεπτός στο Linux και εν γένει στα Unix λειτουργικά συστήματα αυτό δεν ισχύει. Όνομα σύνταξη εντολής cat [διαδρομή]όνομα αρχείου ls [διακόπτης] πρότυπο αρχείου rm ονόματα cd [διαδρομή] mkdir διαδρομή grep "συμβολοσειρά" όνομα αρχείου for %παράμετρος in (ομάδα) do εντολή done diff αρχείο1 αρχείο2 cp πηγή προορισμός more ή όνομα εντολής more Λειτουργία εντολής Εμφανίζει τα περιεχόμενα ενός αρχείου ή αρχείων κειμένου. Εμφανίζει μια λίστα αρχείων και δευτερευόντων καταλόγων σε έναν κατάλογο. Διαγράφει ένα ή περισσότερα αρχεία. Εμφάνιση ή αλλαγή του τρέχοντος καταλόγου. Δημιουργία καταλόγου. Αναζητά μια συμβολοσειρά κειμένου σε ένα αρχείο ή αρχεία. Εκτελεί μια καθορισμένη εντολή για κάθε αρχείο σε μια ομάδα αρχείων. Συγκρίνει δύο αρχεία ή σύνολα αρχείων και εμφανίζει τις διαφορές μεταξύ τους Αντιγράφει αρχεία δέντρα καταλόγων ή ένα ή περισσότερα αρχεία σε νέα θέση Εμφανίζει την έξοδο σε μια οθόνη κάθε φορά. Συνήθως συνδυάζεται μέσω της διαδικασίας piping με άλλες εντολές. Οι εντολές φυσικά χρειάζονται και ένα ευέλικτο τρόπο περιγραφής του πεδίου δράσης τους. Αυτό μας το προσφέρει μια ειδική κατηγορία εκφράσεων οι οποίες ονομάζονται regular expressions 19
και χρησιμοποιούνται ως μηχανισμοί ταύτισης προτύπου (pattern matching). Στους επεξεργαστές εντολών συνήθως συναντάμε ένα μικρό υποσύνολο των regular expressions αποτελούμενο μόνο από τα σύμβολα *,?. Το σύμβολο? σημαίνει ταύτιση ενός μόνο συμβόλου σε ένα αλφαριθμητικό, ενώ το * ενός ή περισσοτέρων. Π.χ η έκφραση a?.txt έχει επιτυχή ταύτιση με οποιαδήποτε από τις ακόλουθες εκφράσεις a1.txt, a2.txt, ac.txt κοκ. Η έκφραση a*.txt έχει επιτυχή ταύτιση με a1.txt a12.txt a123.txt aaaa.txt κοκ. Η τυπική λοιπόν χρήση μιας εντολής είναι εν γένει [εντολή] [source regular expression] [target regular expression]. Για όποιον ενδιαφέρεται για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις εντολές αυτού του τύπου (μέσω της γραμμής εντολών-command line) μπορεί να ξεκινήσει την αναζήτησή του στο internet από τους παρακάτω συνδέσμους: http://en.wikipedia.org/wiki/command-line_interface http://en.wikipedia.org/wiki/graphical_user_interface http://en.wikipedia.org/wiki/regular_expression 20
Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τέλος Ενότητας
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Σημειώματα Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκων: Αναπληρωτής Καθηγητής Αλέξιος Δούβαλης. «Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Λειτουργικά Συστήματα». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://ecourse.uoi.gr/course/view.php?id=1115. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1] https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.