計算機概論 I 準備 遠隔授業に対応する .
今年度は,遠隔授業をする必要に迫られました.
この講義内容を遠隔で実施するのは,現時点でかなり面倒ですが,その方法を解説します. そもそもこの授業は,次の目標があります.
1. 今のコンピュータ(PC)がどの様に動作しているのかを探る(きっかけを与える).
2. 数式を綺麗に印刷するには(LATEX).
3. 数学の計算をコンピュータにやらせる(数式処理).
1. はPCに特に変更を加えずに実施できますが, PCと言えどもいろいろなOSが動作している可能性があ り,それをOS毎に解説するのは大変なので, Linuxを利用してきました.
2., 3. については,それを利用する環境は, PCに通常は付随しておらず,必要なソフトウェアを導入する必
要があります.
授業を受ける環境を個人のPCで整備する方法は,いろいろな方法がありますが, それぞれに固有の設定な どがあり,それを全て解説するのは大変です. この資料では,それらの提案をいくつか提示します. 具体的な方 法等は,この資料以外に色々調べる必要があると思いますが, 「何が問題になるのかがわからない」事も多く, 遠慮なく質問していただければ,回答したいと思います.
なお, PCが無いとこの講義を遠隔で受講することはできません. スマートフォンでは,アプリケーションが 揃わないことが普通です.
また, PCはamd64/x64 と呼ばれているCPUを利用しているとします. 最近 10年以内のPC(Macも) として売られたものであれば, Microsoft surface の特殊なもの以外は, 全てこのタイプ(Intel coreシリーズ とかAMDのCPU)です.
以下は私の試行錯誤の結果です. これより良い方法などを提案できる方がいらっしゃれば,私の方まで情報 をお願いします.
この文書は, 作成途中です. 随時updateしていきたいと思います.
現状の PC の OS をそのまま使う場合
いくつかのソフトウェアを,ネットワークから取得してインストールする必要があります. 現在のWindows
10やmacOSでは,セキュリティが強化されています. ネットワークから取得したソフトウェアのインストー
ルでは, OSにより阻止されるのが通常です. この「OSによる阻止」を回避する方法を知っている必要があり ます.
前ページの1., 2., 3. に対する対処法を述べます.
Mac の場合
1. Mac. の場合,この部分は何もする必要がありません. Mac とLinuxの共通のルーツはUnixで,今で も同じ部分が多くあります.
2. LATEXについてはMacTeX と呼ばれるパッケージがあり,これをインストールするのが楽です. ただ し,このパッケージは巨大で, 容量無制限のネットワーク環境が無いと,他の授業の受講に支障をきたす かもしれません.
3. 数式処理については, wxMaxima(無料ソフト)を導入するのが便利でしょう. 導入については, 例え ば,https://home.hirosaki-u.ac.jp/heroic-2020/1122/を参考にしてくだい. 導入の際に,パッ ケージ管理用のHome brew. を入れる必要がありますが,これも,わりに大きなダウンロードサイズに なります.
Windows 10 の場合
Windows 8.1以前のOSを利用している場合は, Windows 10にアップグレードしてください. 今でも,無 料でアップグレード可能なようです.
1. Linuxについては, Windows Subsystem for Linux(WSL)と呼ばれるものをMicroSoftが配布してい ます. MicroSoft Store から無料でダウンロードできます. いろいろなディストリビューションがある ようですが, DebianかUbuntuを選んでおけば良いでしょう. ただし, WSLでは,ホームディレクト リがかなり特殊な設定(Windowsの見えないフォルダの中)になっており,講義との齟齬をどう解消す るかは,悩ましい問題です. グラフィカルなLinuxのソフトウェアを利用するには, X Window System の サーバを別途導入する必要があり さらにそれをうまく利用する必要があり 少し面倒です グラ
Linux そのものを PC で動かす .
Linux を PC に導入する .
Linuxはネットからダウンロードできます. それをダウンロードして,自分のPCで起動する事も出来ます.
ただし,次のような事がある程度わかっている事が前提です.
1. ダウンロードしたインストール用のデータを起動メディアにコピーする方法(後述).
2. 上で作成した起動メディアから PCを起動する方法.
3. 最悪,現状の PCのデータを全て破壊する可能性があるので,それを復旧する方法.
1. については,インストール用DVDイメージなら作成ソフトでコピーできますが, USBメモリ用なら「単 純なコピー」では起動メディアは作成できない事を知っておいてください.
2. についてですが,最近のPCは「セキュアブート」という機能が備わっている事が多く, Linuxはセキュ アブート未対応が普通です. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) の設定を変更して, セキュア ブートを無効にする必要性があります(後述).
Linux については, いろいろな distribution があり, どれを選択するかは悩ましい問題ですが, 後述の MathLibreの元になったDebian, あるいはそれの派生のUbuntuあたりが,評判が良いようです.
Linuxを単純にインストールしただけでは,授業には不十分で, インストールしたLinuxのパッケージ管理
システムを利用して, LATEXやMaxima等を導入する必要があります.
仮想機械で Linux を動かす .
情報科学演習でやっていたのが,この方法です.
OracleがVirtualBox という仮想機械ソフトを無料で配布しています(https://www.virtualbox.org/.
これを利用してLinux環境を構築する事も出来ます. ただし,実際に実行してみますと, PC自体のOSは64 bit,メモリは最低でも8GBは欲しいです.
Linux環境の構築は, VirtualBoxを,インストールメディアから起動する形で設定して, 最初のインストー ルを行い,そのあとはパッケージを追加します.
具体的な方法を記述するのは,とても大変なので,ここでは省略します.
MathLibre (www.mathlibre.org/index-ja.html)
上で述べたように, 数式処理ソフトやLATEXを別途導入する必要があるのは, Linuxでも同じです. それは 面倒だという人たちが数学用パッケージを集めて作ったものがあり, MathLibreというものです.
ただし, (開発開始時期からすると妥当なのですが) DVDで動かすことを想定しているために,そのままで は色々面倒な部分もあります.
仮想機械で MathLibre を動かす ( 現時点で非推奨 ).
MathLibreは必要なソフトウェアが揃っており, これ(iso image)をこのまま仮想機械で動かすのが,もっ とも手軽に実習をする方法のように思えます.
しかし,この方法を実行すると,きちんとしたファイルの保存ができないのです. 一時的なファイルの保存は できるのですが,仮想機械を止めると,保存したファイルが消えます.
この不具合の解消方法が,今の所わかりませんので,実習には不向きです. この事情は,下のMathlibre改を 利用しても同じです. 解消方法をご存知の方がおられましたら,ご教示ください.
DVD から MathLibre を起動 ( あまりオススメしない )
MathLibreは DVDから起動して使えるパッケージとして開発されています. 上の MathLibreの Web ページにある最新版をダウンロードし, それを, DVD 作成ソフトで DVD にコピーすると, 起動可能な MathLibre DVDができます. 実際の利用では,次が問題になります.
• DVDは遅い. 使ってみるとわかりますが,かなりストレスが溜まります.
• ファイルの保存をDVDにはできないので,元のOSディスクか,別メディアが必要.
• UEFIの場合,セキュアブートの制限を解除する必要がある.
最近は, DVDドライブがない PCもたくさんあり,そのような PCではDVDドライブを買い足す必要も
あります.
USB メモリに MathLibre を入れて USB から起動する
この方法は, MathLibre のLinuxシステム全体を, USBメモリに入れて, そこから起動して使う方法です.
PCをUSBメモリから起動する.
PCには, Firmwareと呼ばれるソフトウェアが,ハードウェアにインストールされています. Firmwareと は,電源投入時にPC全体を初期化し, OSの読み込みを始めるまでのソフトウェアのことです.
今のPCは, UEFI(unified extensible firmware interface)が多く採用されています. UEFIの機能として, セキュアブートという機能があり, ある種の認証のないOSは起動できなくしてあります. Linuxは認証を受 けていない事が通常なので, Linuxを起動するには,このセキュアブートを無効にする必要があります.
少し前のPCだとbios(basic input/output system)と呼ばれるfirmwareがインストールされており,こ れは,セキュアブートの機能がありません.
PCをUSBから起動するには, uefiもしくはbios 設定で, セキュアブートの機能を解除し,起動の優先順 位を,内装ストレージより USBを上にする必要があります. この方法は, PC によって様々なので,購入した PCのマニュアルを参照してください.
Macの場合には,電源投入時に「option」キーを押しながら起動すると, 起動メディア選択画面になります. 起動可能なUSBが差してあれば, それを選択してみます. この際, もし, 警告が出て起動できなかったら,そ の警告に従ってください. 具体的には「コマンド + R」を押しながら,リカバリーモードで起動し,ユーティ リティ → 起動セキュリティユーティリティを選択し,管理者パスワードを入力して,セキュアブートの設定を 解除します. Macはこれで, USBから起動できます.
起動可能な MathLibre の USB メモリを作る
MathLibreの DVDを作る事ができて, その DVDから起動する事が出来れば, MathLibre を利用して, 起動可能な USBディスクが作れます. 自分でやってみたい人は, MathLibre のページを検索してください.
(2013年くらいの)PDF ファイルに書いてあるようにやるのが正解です. (解説PDFファイルへのリンクがう
まく貼れませんでした.)
MathLibre本体にあるmkusbmath というコマンドは, MathLIbre 2019ではバグがありうまく動作しま せん. 最新版で,バグ修正がなされているかどうかは,チェックしていません.
MathLibre 改
上で述べたように, MathLibreは,収録ソフトウェアのバージョンも古く, 個人データがそのままでは保存 できないなどの問題があります.
そこで,個人データ保存領域の確保と,ソフトウェアアップデートしたMathLibreの起動ディスクを作成し ました(MathLibre 2019を基にした). 以下の場所に置きましたが,数理のサーバは巨大なデータを配信する 事を想定して作っていませんので,ここからダウンロードするのは, ネットワーク環境にもよりますが, 30分 以上かかると思います.
ftp://ftp.math.u-ryukyu.ac.jp/pub/gairon/gairon.img このデータでは, 16MB 以上の容量を持つUSBメモリが必要です.
具体的な方法は,データをダウンロードした後, Window では,例えば「Win 32 Disk Imager」というアプ リケーションを使います. Macはddコマンドを使いますが,こっちは少し面倒です.
コピーサービス
起動可能USB メモリを作るのは大変ですので, USBを持って来ていただければ,こちらでコピーを作成し ます. ただし,コピーには15分程度の時間を要します. また, コピーするUSBメモリの中身は全て消去され ます. 具体的な手順については,現在検討中です.
