[ главная ]   [ рейтинг статей ]   [ справочник радиолюбителя ]   [ новости мира ИТ ]



Ответов: 0
25-02-12 07:01







   Web - программирование
PHP


ASP






XML



CSS

SSI





   Программирование под ОС











   Web - технологии








   Базы Данных









   Графика






Данные




Операционные системы / Linux /

Применение операционной системы Linux в научной работе 1

http://www.softerra.ru

В данной статье рассмотрены различные аспекты научной деятельности, связанные с применением компьютеров. На примере дистрибутива Linux-Mandrake Russian Edition Spring 2001 сделан обзор программных средств для решения различных научных задач. Статья не претендует на полноту освещения, потому что существует огромное количество разных программ и методов их применения. Здесь лишь описано то, с чем автор успел познакомиться за свою, пока еще не долгую, жизнь. Статья будет полезна ученым и студентам планирующим использование компьютера для решения конкретных задач.

Задачи, стоящие перед операционной системой


Современная научная деятельность уже невозможна без применения компьютеров. Компьютеры применяются для проведения сложных расчетов и моделирования природных процессов, для автоматизации и обработки результатов экспериментов, для подготовки всевозможной печатной продукции, как-то: статей, отчетов, диссертаций и т.п. Научное общение людей по всему миру уже практически полностью перешло в Internet, где без компьютера просто не обойтись.

Сам по себе компьютер - это "груда железа", пока мы не запустим на нем какую-нибудь программу, которая будет что-то для нас делать. Все прекрасно знают, что для работы программ на компьютере должна быть операционная система. В ее функции входит предоставление программам необходимых "услуг" для их продуктивной работы с аппаратным обеспечением компьютера. Также операционная система должна предоставлять удобный способ написания программ, чтобы они могли в полной мере использовать все возможности, предоставляемые операционной системой.

Операционная система Linux обладает всеми перечисленными достоинствами. Сечас Linux работает на очень широком спектре оборудования от крупных серверов масштаба предприятия от IBM и Sun до портативных электронных устройств и компьютеров. Естественно, в этот список входят и IBM-совместимые персональные компьютеры с огромным количеством всевозможного оборудования, которое для них выпущено. Еще одним очень важным достоинством операционной системы Linux является то, что она свободная ( [1], [2]) и распространяется вместе со своим исходным кодом, написанным, в основном, на языке программирования C. Это обстоятельство предоставляет просто широчайшие возможности для программистов как в написании прикладного програмного обеспечения, так и для системных разработчиков, приспосабливающих операционную систему для работы на новом, нестандартном оборудовании. Свобода этой системы для ученого имеет особую ценность, так как он часто не знает какие возможности операционной системы ему понадобятся через полгода. Представьте себе, что для решения какой-то задачи вам необходимо построить собственное электронное устройство и управлять им с помощью компьютера. Очевидно, что с этим устройством не умеет работать ни одна операционная система в мире, но поскольку исходный код системы Linux доступен, то ученый может довольно легко сам расширить операционную систему для работы со своим устройством, и в Linux существует для этого весьма развитый и удобный набор средств.

Очевидным достоинством для российского ученого является также "бесплатность" этой операционной системы. Кавычки здесь поставлены для того, чтобы подчеркнуть, что бесплатность является следствием свободы, а не является отдельным декларируемым свойством системы.

Итак, из всего выше сказанного следует, что операционная система Linux пригодна для решения широкого спектра современных научных задач, в том числе новых и неординарных.

Зачем нужен дистрибутив?


Сама по себе операционная система Linux - это ядро, программа, которая управляет ресурсами компьютера и обеспечивает к ним совместный доступ для различных программ. Я не уверен, что одно только ядро можно использовать с какой-либо практической пользой.

Дистрибутив -- это комплекс программ и решений, основанных на ядре Linux, как правило, для построения универсальной операционной системы в широком смысле. В дистрибутив входят программы управления файлами на дисках, программы для работы в сети, программы, предоставляющие тот или иной интерфейс для решения каких-то задач. Все эти программы объединены некоторой "идеей", т.е. классом типовых задач, которые можно решить с помощью конкретного дистрибутива. Как правило, большинство дистрибутивов Linux универсальны и могут применяться для решения практически любых компьютерных задач. Однако есть и такие дистрибутивы, корые созданы для решения узкого класса задач, например маршрутизации сетевого трафика.

Одним из таких универсальных дистрибутивов является Linux-Mandrake Russian Edition Spring 2001. Этот дистрибутив выпущен российской фирмой ALT Linux в апреле 2001-го года и поддерживает только платформу IBM-PC. Основным достоинством для российского пользователя является то, что этот дистрибутив имеет полную и предварительно настроенную русификацию. Этот дистрибутив доступен по адресу ftp.altlinux.ru/pub/distributions/ALTLinux/Spring2001. Также имеется хранилище пакетов Sisyphus, доступное по адресу ftp://ftp.altlinux.ru/pub/distributions/ALTLinux/Sisyphus, в котором доступны новые версии пакетов и новые, не вошедшие в дистрибутив, программы. Из этого хранилища можно устанавливать пакеты с помощью системы apt, входящей в дистрибутив, но стабильность взятых оттуда программ не гарантируется.

Данный дистрибутив имеет весьма развитые возможности для создания программ разной сложности. Это позволяет пользователю не ограничиваться программами, присутствующими в дистрибутиве или в Sisyphus, а устанавливать программы прямо из исходных кодов. Также в дистрибутив входит большой набор средств работы с сетью, в том числе различные сервера. Известно большое количество случаев успешного применения данного дистрибутива как на серверах, так и на рабочих станциях, поэтому дистрибутив Linux-Mandrake Russian Edition Spring 2001 по праву можно назвать универсальным.

В качестве учебной литературы трудно что-либо рекомендовать. Существует большое количество книг по операционной системе Linux и разным дистрибутивам. Вполне возможно, что книга по современной версии дистрибутива RedHat поможет в большинстве случаев. В свое время автору очень помогла понять систему книга  [3], уже есть ее новое издание.

Методы, программы, примеры... (начало, продолжение во второй части)


В этом разделе дан обзор программ, решающих разные типовые задачи, возникающие в процессе научной деятельности. Большинство из них входит в состав дистрибутива Linux-Mandrake Russian Edition Spring 2001 или в хранилище пакетов Sisyphus. Очень много ссылок на разные программы, предназначенные для решения разного рода научных задач, можно найти по адресу http://chpc06.ch.unito.it/linux/sal1.shtml, в частности на широко известную в узких кругах программу GAMESS.

Расчеты и моделирование


В данной категории программного обеспечения существует довольно большой выбор. По-видимому, это связано с тем, что компьютер применяется чаще всего как раз для расчетов и моделирования. Поэтому я здесь не старался охватить как можно больше программ, а скорее продемонстрировать богатство выбора и направить читателя на собственные поиски.

Наиболее грустно для российского ученого дело обстоит с программами для символьных вычислений. Таких программ вообще существует немного и большинство из них коммерческие. Так что мне остается только сказать, что существуют Linux-версии таких хорошо известных программ, как Mathematica от Wolfram Research и Maple от Maplesoft. Это очень мощные программы и удовлетворят практические любые потребности.

Однако стоит упомянуть, что существует также и свободная программа для символьных вычислений - Maxima. К сожалению, по мощности и удобству ей очень далеко до программы Mathematica. Я не уверен, что с ее помощью можно решить какую-нибудь более-менее сложную задачу.

Тем не менее спешу обрадовать читателя, что с программами, похожими на MATLAB, дело обстоит гораздо лучше. Ниже приведены ссылки на четыре свободных программы, идеологически близких с MATLAB. Все эти программы имеют схожие возможности: численные методы, линейная алгебра, построение 2D и 3D графиков. Также многие из них имеют программные интерфейсы для C и C++, что позволяет использовать их возможности в собственных программах.

Впрочем, ничего вам не мешает приобрести Linux-версию программы MATLAB.

В плане написания собственных программных решений дистрибутив Linux-Mandrake Russian Edition Spring 2001 предоставляет весьма широкие возможности. В составе дистрибутива есть компиляторы с языков C, C++ и Fortran-77, множество полезных дополнительных библиотек и вспомогательного программного обеспечения. А приверженцев Fortran-90 спешу обрадовать, что на этой странице доступна коммерческая, но бесплатная версия компилятора для Linux.

Также существует большое количество библиотек для C и C++, которые реализуют те или иные математические процедуры. Эти библиотеки можно использовать в собственных программных разработках.

Библиотека GiNaC - это C++ библиотека для проведения символьных вычислений. В основном она ориентирована на алгебру, но для многих задач ее возможностей будет достаточно.

Библиотека GSL - это библиотека для языка C, которая реализует множество численных математических алгоритмов и алгоритмы линейной алгебры. Это мощная и полнофункциональная библиотека. Она входит в дистрибутив, и ее обновленная версия доступна в Sisyphus.

Библиотека GMP предназначена для проведения арифметических вычислений с любой заданной точностью. Эту библиотеку многие программы используют как вспомогательную. Она также входит в дистрибутив.

В завершение стоит упомянуть, что на странице www.netlib.org можно найти очень много ссылок на различные библиотеки для C, C++ и Fortran, которые реализуют разные математические алгоритмы. Вполне возможно, что они будут полезны при написании собственных программ.

[1] Универсальная общественная лицензия GNU (GPL) [обратно к тексту]

[2] Примеры лицензий и их совместимость с GPL [обратно к тексту]

[3] Эви Немет, Гарт Снайдер, Скотт Сибас, Трент Р. Хейн <<UNIX. Руководство системного администратора>>, 3-е издание, Киев, BHV, 1996 [обратно к тексту]




Комментарии

 Ваш комментарий к данному материалу будет интересен нам и нашим читателям!



Последние статьи: Операционные системы / Linux /

Linux - начало
28-05-2010   

Пользователь, поставивший Linux тут же задается вопросом: “А что дальше?”. Сейчас я постараюсь ответить на этот вопрос. Итак, с первой задачей, установкой системы, вы видимо уже справились... подробнее

Кол. просмотров: общее - 4920 сегодня - 1

Консольные команды
28-05-2010   

Итак, Linux, операционная система, где консоль играет наиважнейшую роль. Есть масса людей, которые и вовсе не ставят Х-сервер и работают на черном экранчике с белыми буквами (на самом деле консоль можно модернизировать, так что и KDE позавидует:))... подробнее

Кол. просмотров: общее - 5273 сегодня - 0

Оффис в Linux
28-05-2010   

Оффисные приложения в операционной системе Linux развиты на сегодняшний день достаточно чтобы полностью заменить оные в Винде. И это не шутка! Офис в Linux ничуть не уступает своему конкуренту от Microsoft... подробнее

Кол. просмотров: общее - 4599 сегодня - 0

Мультимедиа возможности пингвина
28-05-2010   

Сегодня Linux уже не просто консоль – пингвин обладает на данный момент массой великолепных графических оболочек. При этом естественно и мультимедиа возможности Линукса тоже сильны... подробнее

Кол. просмотров: общее - 4953 сегодня - 0

Интернет и Linux
27-05-2010   

О как близки два этих понятия! Интернет и Линукс. Линукс великолепно подходит вам если вы хотите серфить глобальные просторы интренет. В “пингвине” можно найти все... подробнее

Кол. просмотров: общее - 5145 сегодня - 0



  WWW.COMPROG.RU - 2009-2012 | Designed and Powered by Zaipov Renat | Projects