Univerzita Pardubice Fakulta elektrotechniky a informatiky Linuxová distribuce pro techniky Pavel Svoboda Bakalářská práce 2009 Prohlašuji: Tuto práci jsem vypracoval samostatně. Veškeré literární prameny a informace, které jsem v práci využil, jsou uvedeny v seznamu použité literatury. Byl jsem seznámen s tím, že se na moji práci vztahují práva a povinnosti vy- plývající ze zákona č. 121/2000 Sb., autorský zákon, zejména se skutečností, že Univerzita Pardubice má právo na uzavření licenční smlouvy o užití této práce jako školního díla podle § 60 odst. 1 autorského zákona, a s tím, že pokud dojde k užití této práce mnou nebo bude poskytnuta licence o užití jinému subjektu, je Univerzita Pardubice oprávněna ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které na vytvoření díla vynaložila, a to podle okolností až do jejich skutečné výše. Souhlasím s prezenčním zpřístupněním své práce v Univerzitní knihovně. V Pardubicích dne 30. 5. 2009 Pavel Svoboda Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval panu Ing. Martinu Dobrovolnému za od- borné vedení bakalářské práce, cenné rady a připomínky. Anotace Cílem práce je analyzovat současný stav využívání open source produktů na naší univerzitě a pro vybrané vědeckotechnické oblasti navrhnout vhodné alternativy z prostředí open source softwaru. Pro tyto účely byla vytvořena živá distribuce za- ložená na GNU/Linuxu umožňující snadnější přechod na open source software. Ne- dílnou součástí práce je také popis jednotlivých produktů. Ke každé zvolené aplikaci byl vytvořen jednoduchý tutoriál s příklady. Klíčová slova GNU/Linux, software, open source, vědecký a technický software, technika Tittle Linux distribution for technical univerzity Annotation The goal of the final project is to analyse the State of the Art open source soft- ware on our University and for specific scientific branches. For these purposes the live distribution based on GNU/Linux was created. It enables easier migration to open source software. For each chosen open source software are includeded desripti- on and tutorial with examples. Keywords GNU/Linux, software, open source, science, technics Obsah 1 Úvod..........................................................................................................................9 2 Analýza současného stavu využití sw produktů v univerzitním prostředí..............10 2.1 Analýza stavu dostupných řešení....................................................................11 2.1.1 Průzkum dotazníkovou anketou na technických pracovištích UPCE.....11 2.1.2 Open source software..............................................................................13 2.1.3 Předpokládané přínosy............................................................................14 2.2 Návrh možných řešení.....................................................................................15 2.2.1 WWW stránky s databází vědeckotechnických aplikací.........................15 2.2.2 WWW stránky s on-line aplikacemi........................................................15 2.2.3 Živá GNU/Linuxová distribuce ..............................................................16 3 Používaný software a k nim zvolené alternativy....................................................17 3.1 Používaná řešení v oblasti výpočtů.................................................................17 3.2 Zvolené řešení pro numerické výpočty...........................................................19 3.2.1 GNU Octave............................................................................................19 3.2.2 Scilab.......................................................................................................20 3.3 Zvolené řešení pro symbolické výpočty.........................................................22 3.3.1 Maxima a wxMaxima..............................................................................22 3.3.2 Yacas.......................................................................................................24 3.4 Zvolená řešení pro zobrazování grafů.............................................................25 3.5 Zvolené řešení pro statistické výpočty............................................................26 3.6 Používaná řešení pro návrh plošných spojů a simulaci obvodů......................27 3.7 Zvolená alternativní řešení pro návrh a simulaci elektrických obvodů..........29 3.7.1 Kicad........................................................................................................30 3.7.2 Qucs.........................................................................................................30 3.8 Používaná řešení v oblasti CAD.....................................................................32 3.9 Zvolená alternativní řešení pro 2D CAD........................................................33 3.10 Programy pro zpracování videa a obrazu......................................................34 3.10.1 Gimp......................................................................................................35 3.10.2 Avidemux..............................................................................................35 3.11 Programy pro vytváření schémat a diagramů................................................36 3.12 Programy pro 3D modelování.......................................................................37 4 Vybrané dostupné vědecké a technické linuxové distribuce..................................38 4.1 Quantian Linux................................................................................................38 4.2 Poseidon Linux................................................................................................39 4.3 Návrh a výběr vlastní distribuce.....................................................................40 5 Zhodnocení.............................................................................................................41 6 Závěr.......................................................................................................................44 7 Použité zdroje..........................................................................................................46 8 Seznam příloh.........................................................................................................47 Seznam obrázků 1. Schéma součástí systému Matlab. [21], strana 17 2. Nadstavba systému Maxima – wxMaxima, strana 23 3. Prostředí programu Qtiplot, strana 26 4. Editor spojů programu Eagle, strana 28 5. Pracovní plocha a prostředí simulátoru Qucs, strana 31 6. Uživatelské prostředí systému AutoCAD, strana 32 7. Prostředí programu Qcad, strana 34 8. Rozhraní nástroje Dia, strana 36 9. Prostředí distribuce Poseidon Linux, strana 39 10. Jednoduchý přístup k programům v grafickém prostředí distribuce, strana 41 Seznam tabulek 1. Souhrn náhrad komerčních řešení v oblasti numerických, statistických a symbolických výpočtů, strana 41 2. Souhrn náhrad komerčních řešení v oblasti návrhu elektrotechnických schémat a tištěných spojů a simulace elektrotechnických obvodů, strana 42 3. Souhrn náhrad komerčních řešení v oblasti CAD systémů, strana 43 4. Souhrn aplikací obvykle používaných a umístěných v živé distribuci v ostat- ních oblastech, strana 44 Seznam zkratek CAD – Computer Aided Design - Počítačem podporované navrhování - označuje software (nebo obor) pro projektování či konstruování na počítači. SPICE – Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis - Lze volně pře- ložit jako „Simulační program určený především pro zapojení s integrovanými obvo- dy“ VHDL - Very High Speed Integrated Circuits – Programovací jazyk sloužící pro popis hardware. 1 Úvod Ke zpracování tématu této bakalářské práce mě motivovala možnost praktického uplatnění open source softwaru ve vybraných oblastech vědeckotechnických oborů na technických fakultách naší univerzity. Tato analýza se zabývá především softwarem pro numerické výpočty, elektro- technické obvody (návrh plošných spojů a simulace obvodů), konstruktéry (CAD systémy) a další vědecko-technický software dostupný pro GNU/Linux. Open source software se obecně v posledních letech prosazuje v různých oblastech a domnívám se, že je zde velký potenciál v nasazení i v technických oblastech. V první části práce provedu detailní rozbor softwaru, který je v současnosti na univerzitě používán ve sledovaných oblastech. Tato první část je východiskem pro návrh řešení v podobě vlastní GNU/Linuxové distribuce. Výsledek řešení umožní na- sazení open source aplikací v největším možném rozsahu. Teoretické části práce jsou zaměřeny na vlastnosti a stručné charakteristiky jednotlivých současných softwarových řešení, aplikovaných aktuálně pro studijní úkoly ve výuce na konkrétních pracovištích Univerzity Pardubice. K těmto aplikacím navrhnu několik vhodných alternativ z oblasti open source V další části zmíním řešení, která se v oblasti linuxových distribucí spustitelných z přenosného média s vědeckotechnickým softwarem v současné době nabízejí. 9 2 Analýza současného stavu využití sw produktů v univerzitním prostředí V současné době je na katedrách a odborných pracovištích Univerzity Pardubice pro výuku jednotlivých předmětů používán téměř výhradně speciální komerční soft- ware. Tento software má některé nevýhody, které lze ve značné míře odstranit nebo z větší části eliminovat. K častým nevýhodám patří například poměrně nevýhodné li- cenční podmínky, které v některých případech, zvlášť u studentských verzí, znemožňují používat tento software po ukončení studia, nebo jeho používání s ukon- čením studia jinak omezují. Studentské