Aufgaben eines Betriebssystems

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Teil II Benutzerebene eines Rechners

• Das Betriebssystem UNIX
• Internet
• Texteditor

? Pierre Bayerl, Klaus Murmann Heiko Neumann,
Fakultät für Informatik, Universität Ulm, 2002/03
2

1. Das Betriebssystem UNIX

• Kurzeinführung Was ist UNIX
• Rechnersitzungen An- und Abmeldung
• Dateien und Dateisystem
• Kommando-Interpreterebene (Shell) und Prozesse

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Aufgaben eines Betriebssystems

• Generell Verwaltung und Zuteilung
• der Ressourcen eines Rechners
• Kontrolle und Verwaltung der Betriebsmittel
• Ausführen von Benutzerprogrammen (Rechenzeit und
  Speicher)
• Speicherung von Daten (Plattenplatz)
• Drucken von Dokumenten (Drucker)
• Bereitstellung einer logischen Sicht auf die
  Betriebsmittel
• Zugriff auf Dokumente, Drucker, periphere Geräte
  (Dateisystem)
• Prozesssteuerung (Prozess-Subsystem, Rechenzeit)

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Kennzeichen von UNIX

• Mehrbenutzer-Betriebssystem (multi-user)
• Time-sharing Betriebssystem (Verwaltung mehrerer
  asynchroner Prozesse)
• Geräteunabhängiges, hierarchisches Dateikonzept
• Gute Portabilität (hohe Verfügbarkeit von
  Software)
• Dialogorientierung (Kommandointerpreter)
• Fließband-Technik (pipelining)

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Aktuelle UNIX-Derivate
Erste UNIX Version (ATT 1969)
Linux
BSD/FreeBSD
Sun Solaris
Darwin/Mac OS X
Im Pool Sun Solaris Zuhause z.B. Linux
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Strukturierung von UNIX Schalen-/Schichtenkonzept

• Hardware
• Betriebssystem-Kern (kernel)
• (Prozessverwaltung und kommunikation,
  Speicherverwaltung, Ein-/Ausgabe-Verwaltung,
  Gerätetreiber, ...)
• Dienst- und Anwenderprogramme
• (Bibliothek mit Standardfunktionen (in C),
  Compiler, Editoren, ...)
• Kommandointerpreter (shell)

shell
7
Was ist eine Shell(Kommandointerpreter) ?
Befehl
Ausgabe

• Textuelle Eingabe von Befehlen
• Textuelle Ausgabe von Befehlsergebnissen
• Dialog/Kommunikation mit dem System
• Eingabe von Kommandos am Prompt

Prompt
Rechnername evtl. weitere Informationen

• Variable visuelle Darstellung von Shells
• Basisfunktionalität ist in jedem Fall identisch
• Eingabe Kommando(s)
• Ausgabe Ergebnis

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Anmeldung an ein UNIX-System (1)

• Benutzer-Account
• Zugang über Benutzername (login) Passwort
• Ermöglicht Zugriff auf Ressourcen (Plattenplatz,
  Drucker, ...)
• Graphisches Login an einem X-Terminal (im
  WiMa-Pool)
• Eröffnet eine UNIX-Sitzung an einem graphischen
  UNIX-Computerarbeitsplatz
• Graphische Oberfläche ermöglicht das Öffnen
  verschiedener Fenster

RECHNERNAME
Beispiel
Login pierre Password
9
Anmeldung an ein UNIX-System (2)

• Remote Login von einem anderen Rechner
• Möglich von UNIX-Rechnern und Windows-Rechnern
• Die Verwendung von graphischen Programmen hängt
  davon ab ob der Verwendete Arbeitplatz dies
  ermöglicht
• Am besten und am sichersten ist die Verwendung
  der Secure Shell
• Von einem beliebigen UNIX-Rechner (z.B. im
  E-Techniker Pool)
• ssh -l loginname turing.mathematik.uni-ulm.de
• (Statt des Rechners turing kann auch thales oder
  theseus verwendet werden)

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Anmeldung an ein UNIX-System (3)

• Um sich von einer Windows-Maschine aus
  einzuwählen ist ein entsprechendes Programm nötig
  (z.B. PuTTY)
• http//ssh.mathematik.uni-ulm.de/install/putty.htm
  l
• http//www.chiark.greenend.org.uk/sgtatham/putty/

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Arbeiten mit einem UNIX-System (Shell)

• Kommandozeile (Shell) um mit dem Betriebssystem
  zu kommunizieren
• Kommando ausführen ltBefehlgt ltParametergt
• Vorsicht Groß/Klein-Schreibung beachten!

• Bei einem X-Terminal muß zuvor eine Shell
  geöffnet werden
• Mit der rechten Maustaste auf den Hintergrund
  klicken
• Es erscheint ein Menü. Wählen Sie
• Hosts - Xterm - thales
• Beim Remote Login (mit ssh) bekommt man
  automatisch eine Shell

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Abmelden von einem UNIX-System

• Abmelden zum Schutz der eigenen Daten (Texte,
  Mails, Ressourcen!)
• Abmelden von der Kommandozeile
• Befehl exit oder logout
• Abmelden von X-Terminal
• Knopf/Menüpunkt exit oder logout drücken

NIEMALS DIE X-TERMINALS AUSSCHALTEN!!
13
Zusammenfassung Anmelden Abmelden

• Anmelden (login)
• Am X-Terminal
• Per ssh von einem anderen UNIX System
• Per ssh von einem Windows-Rechner
• Abmelden
• exit an der Kommandozeile (Shell) eingeben
• exit-Knopf drücken (X-Terminal)
• Rechner im WiMa-Pool (X-Terminals) nie
  ausschalten !!

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Demonstration
DEMO
15
Dateien und Dateisystem
Datei

• Dateikonzept
• Datei sequentielle Folge von Datenworten (Bytes)
• Dateiarten
• Normale Dateien (files Texte, Programme,
  Daten,...)
• Dateiverzeichnisse (directories auch Kataloge)
• Gerätedateien (special files, für physik. Geräte)

Nahezu alle Ressourcen werden bei UNIX-Systemen
auf Dateien abgebildet
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Datei-Hierarchie

• UNIX-Dateisystem Hierarchie von Dateien
• Jede Datei besitzt eine eindeutige Adresse
• Verzeichnis(-Dateien) können wiederum Dateien
  enthalten
• Standard-Verzeichnisse gliedern das System auf
• /dev Physikalische Geräte (Drucker, Festplatte,
  ...)
• /usr Anwendungen (Programme, Bibliotheken, ...)
• /home Benutzerverzeichnisse
• Heimatverzeichnis
• /home/name
• enthält alle
• persönlichen
• Dateien

z.B. /home/pierre/datei1.txt
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Datei Adressierung

• Vollständiger Name (ausgehend von / )
• /home/pierre/datei1.txt
• Relativer Name (ausgehen vom aktuellen
  Verzeichnis)
• datei1.txt
• ./datei1.txt
• ../klaus/datei3.txt
• Besondere Verzeichnisnamen
• . Aktuelles Verzeichnis
• .. Verzeichnis eine Ebene höher
• / Wurzel des Dateisystems (root)

Aktuelles Verzeichnis
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Verzeichnis Kommandos (1)

• pwd Name/Pfad des aktuellen Verzeichnisses
  anzeigen
• (print working directory)
• cd Ändern des Arbeitsverzeichnisses
  (change directory)
• cd Wechsel ins Heimatverzeichnis
• cd ltnamegt zum angegebenen Unterverzeichnis
• mkdir ltnamegt Anlegen eines neuen
  Unterverzeichnisses
• rmdir ltnamegt Löschen eines Unterverzeichnisses
• (das angesprochene Verzeichnis muss leer
  sein)

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Verzeichnis Kommandos (2)

• ls Anzeige eines Verzeichnisinhaltes
• ls -l Ausführliche Anzeige des Inhalts
  (Dateigröße...)
• Platzhalter für Dateinamen (beliebig viele
  Zeichen) ? (ein Zeichen)
• ls d Alle Dateien deren Namen mit d beginnt
• ls 2 Alle Dateien in deren Namen eine 2
  vorkommt
• Alternativ können Dateien auch einzeln aufgeführt
  werden
• ls d f Listet alle Dateien die mit d oder mit
  f beginnen

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Dateiausgabe Kommandos (1)

• cat Ausgabe oder Konkatenation von Dateien auf
  Monitor
• more Seitenweise (formatierte) Ausgabe von
  Dateien auf Monitor
• head, tail Ausgabe der ersten/letzen Zeilen
  von Dateien auf Monitor
• grep Suchen einer gegebenen Zeichenfolge in
  einer Datei
• Format grep ltsuch-stringgt datei1
  datei2...

Inhalt von datei1.txt
Inhalt von datei2.txt
Inhalt von file2.txt
Suchergebnisse Welche Dateien enthalten den
Text datei?
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Dateiausgabe Kommandos (2)

• a2ps Ausgabe von Textdateien (ASCII-Dateien) auf
  dem Drucker
• lp Ausgabe von Postscript-Dateien auf Drucker
• (MIT lp NUR POSTSCRIPTDATEIEN DRUCKEN)

Druckerausgabe auf bestimmten Druckern lp
-dltDruckernamegt ltDateigt.ps a2ps -PltDruckernamegt
ltDateigt.txt Drucker garamond gutenberg Bsp.
a2ps -Pgutenberg datei1.txt
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Kopieren / Verschieben von Dateien

• cp Kopieren von Dateien (cp quelldatei zieldatei
  oder cp quelldatei zielordner)
• cp datei1.txt example2/kopie1.txt
• cp datei1.txt example2
• mv Verschieben von Dateien
• mv example2/kopie1.txt datei3.txt
• rm Löschen von Dateien (Vorsicht Was weg ist
  ist weg!)
• rm datei3.txt

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Dateien - Besitzer und Rechte (1)

• Dateien gehören dem Benutzer der sie angelegt hat
• (Benutzer teilen sich wiederum in verschiedene
  Gruppen auf)
• Der Besitzer darf sog. Rechte an seinen Dateien
  vergeben
• Lesen (r) Wer darf diese Datei betrachten
• Schreiben (w) Wer darf diese Datei verändern
• Ausführen (x) Handelt es sich um eine
  Ausführbare Datei
• Rechte können vergeben werden an
• Sich selbst
• Anderen Benutzern aus der selben Gruppe
• Allen anderen Benutzern

Befehl zum Anzeigen Des aktuellen Verzeichnisses
Benutzer/Gruppe
Dateigröße
Rechte
Dateiname
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Dateien - Besitzer und Rechte (2)

• chmod Verändern der Zugriffsrechte auf Dateien
• Syntax chmod ltParametergt ltDatei(en)gt
• Parameter (siehe man chmod)
• w oder r (ermöglicht schreibenden bzw.
  lesenden Zugriff)
• -w oder -r (verhindert schreibenden bzw.
  lesenden Zugriff)

Kein Zugriff ohne Lese-Recht!
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Kommandozeile (Shell) und UNIX-Kommandos

• Übersicht über einige UNIX-Befehle
• Was ist die Standarteingabe bzw. Standartausgabe
• Kombinieren von UNIX-Kommandos
• Umlenken der Eingabe/Ausgabe
• Pipes

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Nützliche UNIX-Kommandos (1)
27
Nützliche UNIX-Kommandos (2)
Ausgabe der ersten n Zeilen
Textsuche in Dateien
1 4567 890 2 TEST ABC 3 Xxxx xxx 4 4567
890 5 4567 890 6 ABCD EFG 7 4567 890 8 Allg
Inf 9 4567 890 10 4567 ABC 11 4567 890 12 4567
890
theseus head -n 3 abc.txt 1 4567 890 2 TEST
ABC 3 Xxxx xxx
theseus grep ABC abc.txt 2 TEST ABC 6 ABCD
EFG 10 4567 ABC
Ausgabe der letzten n Zeilen
Zeilenweise sortieren
theseus tail -n 3 abc.txt 10 4567 ABC 11 4567
890 12 4567 890
theseus sort abc.txt 1 4567 890 10 4567 ABC 11
4567 890 12 4567 890 2 TEST ABC 3 Xxxx xxx 4
4567 890 5 4567 890 6 ABCD EFG 7 4567 890 8
Allg Inf 9 4567 890
Datei abc.txt Bestehen aus 12 Zeilen à 12
Zeichen (11 Zeichen Zeilenumbruch) bzw. 36
Wörter
Zeilen/Wort/Zeichen-Anzahl
theseus wc abc.txt 12 36 144
abc.txt
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Standarteingabe und Standartausgabe

• Die Shell stellt Ein- und Ausgabekanäle für
  Prozesse zur Verfügung
• Kommandos können von der Standarteingabe lesen
  und schreiben ihre Ergebnisse in die
  Standartausgabe
• Fehlermeldungen werden zu Diagnoseausgabe
  weitergeleitet

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UNIX-Kommandos und die Standarteingabe

• Bei den meißten UNIX-Befehlen kann man den
  Dateinamen weglassen.
• Statt aus einer Datei zu lesen wird von der
  Standarteingabe gelesen.
• (normalerweise Standarteingabe Tastatureingabe)
  
• Falls nötig kann das Dateiende mit CTRL-D
  signalisiert werden.
• Beispiele

localhost pi sort Pierre Bayerl Klaus
Murmann Heiko Neumann D Heiko Neumann Klaus
Murmann Pierre Bayerl localhost pi
localhost pi tail -n 1 Pierre Bayerl D Bayer
l localhost pi
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Umleiten der Ein/Ausgabe in/aus eine(r) Datei

• gt Umlenken der Standardausgabe in eine
  angegebene Datei.
• existiert die Datei nicht, wird diese angelegt.
• existiert die Datei, so wird deren Inhalt
  überschrieben!
• Bsp. ls gtinhalt.txt
• gtgt hängt neuen Inhalt am Dateiende an!
• Bsp. ls order1 gtgt inhalt.txt
• 2gt Umlenken der
• Diagnoseausgabe
• Bsp wc x datei1.txt 2gt err.txt
• (-x als Option ungültig!)
• lt Umlenken der Eingabe aus
• einer Datei

localhost pi sort gtout.txt Pierre
Bayerl Klaus Murmann Heiko Neumann D localhost
pi tail -n 1 ltout.txt Pierre
Bayerl localhost pi
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Verknüpfen mehrer Kommandos über Pipes

• Direkte Verknüpfung der Ausgabe eines Prozesses
  mit der Eingabe eines anderen Prozesses
• Syntax Befehl1 Befehl2 Befehl3 ...
• Bsp. ls /usr/bin grep ail (ohne
  Dateiangabe ließt grep von stdin)

localhost pi sort tail -n 1 Pierre
Bayerl Klaus Murmann Heiko Neumann D Pierre
Bayerl localhost pi
Pipe
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1. Internet

• Prinzip und Organisation
• Dienste und Adressen
• WWW (World wide web)
• E-Mail

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Prinzip und Organisation Nachrichten-Übermittlung

• Netze von Rechnern
• Vermittlungsrechner (Router)
• Zielrechner
• Vermittlung und Betrieb (Paketvermittlung)
• Nachricht von A nach B
• Zerlegung in Pakete mit Zieladdresse B
• Versendung der Pakete über möglicherweise
  verschiedene Verbindungen

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Prinzip und Organisation Protokolle

• Protokolle Konventionen und Regeln für den
  Austausch von Informationen zwischen Computern im
  Internet

• Ziel vollständige, fehlerfreie und möglichst
  effektive Datenübertragung
• TCP/IP heute Standard
• TCP Transmission Control Protocol
• IP Internet Protocol

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Prinzip und Organisation Client-Server-Prinzip

• Client-Server Prinzip
• Server (Diener, Anbieter)
• Programm auf einem Rechner A, das einen
  bestimmten Dienst anbietet und der von einem
  anderen Nutzer abgerufen werden kann.
• Client (Klient, Kunde)
• (Anwender-)Programm auf einem Rechner B, das
  den Dienst anfordert.

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Dienste

• TELNET oder SSH
• Zugriff auf andere Rechner (Dialogzugriff).
• FTP
• Übertragen (Kopieren) von Dateien zwischen
  verschieden Rechnern.
• E-MAIL
• Austausch von Nachrichten.
• NEWS
• Diskussion- und Informationsmedium zu vielen
  verschiedenen Themen.
• HTTP
• Multimediales hyperlink-basiertes
  Informationssystem und Schnittstelle
• den anderen Internet-Diensten.
• DNS
• Domain Name Service, spezieller Dienst um
  Internetadressen korrekt zu handhaben

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Internet Adressen

• Jeder Rechner im Internet besitzt eine aus vier
  Bytes (Zahlen) bestehenden eindeutigen Adresse
  (IP-Adresse), z.B. 134.60.74.81
• Symbolische Adressen werden von einem speziellen
  Dienst (DNS, Domain Name Service) in IP-Adressen
  umwandelt,
• z.B. allgemeine.informatik.uni-ulm.de ?
  134.60.74.81.

Rechner A möchte mit Rechner B in Kontakt treten
A
DNS-Server
B
Client
Ziel-Rechner (Server) z.B. allgemeine.informatik.u
ni-ulm.de
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Internetadressen IP-Adressen

• Länge 32 Bit 4 Byte à 8 Bit
• Format von IP-Adressen a.b.c.d
• a,b,c,d ? 1,254
• 0 und 255 haben
  Sonderrolle
• Beispiele gültiger Internet-Adressen
• 141.41.49.2
• 194.163.245.145
• Mit 127.0.0.1 oder localhost kann stets der
  Rechner auf dem gerade gerabeitet wird
  angesprochen werden.

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Internetadressen Symbolische Adressen (1)

• Jede an das Internet angeschlossene Einrichtung
  betreibt einen eigenen Namens-Server (DNS, Domain
  Name Server)
• In jedem Land gibt es einen Haupt-Domain-Name-Serv
  er (verteilte Rechnerdatenbank mit
  Namen/Adresseinträgern)
• Aufbau der Domain-Namen

Beispiel axon.informatik.uni-ulm.de
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Internetadressen Symbolische Adressen (2)

• Adressierungsschema URL (Uniform Resource
  Locator)
• Beispiel
• http//www.informatik.uni-ulm.de
• http//allgemeine.informatik.uni-ulm.de

Vor dem Doppelpunkt steht das zu verwendende
Protokoll (z.B. ftp, http,..).
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Email

• Einsatz Verschicken von Nachrichten an
  verschiedene Benutzer des (UNIX)-Systems.
• verschickte Nachrichten landen in einem
  Briefkasten. (MAIL-BOX)
• Der Inhalt ist vom jeweiligen Adressaten
  abrufbar.
• Das Vorhandensein von (neuen) Nachrichten wird
  nach dem Anmelden (login) angezeigt You have
  mail oder You have new mail.
• Zum lesen der Mails wird ein spezielles Programm
  benötigt (z.B. pine, netscape, ...)

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Pine (1)

• ASCII-orientiertes Programm zum lesen und
  schreiben von Mails
• Wichtigste Menüpunkte
• - Compose Message (neue Mail schreiben)
• - Folder List (zeigt Mailverzeichnisse)
  
• gt INBOX (hier sind die
  neuen Mails drin)
• gt sent-mail (die Mails die
  man selber verschickt hat)
• im unteren Teil des Fensters sieht man welche
  Tasten für welchen Befehl gedrückt werden müssen
  ( bedeutet die ctrl-Taste)
• wichtige Befehle
• m zum Hauptmenue
• q Beenden
  (mit y(es) bestätigen)
• Control X versenden der Mail
  
• (in
  Compose Message)

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Pine (2)
Hauptmenü
Mögliche Befehle
44
Pine (3)
45
Pine (4)
DEMO
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1. Editoren

• Übersicht
• vi
• pico
• nedit
• emacs

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Übersicht

• Editoren dienen zum Erzeugen und Modifizieren von
  Dateien
• Textdateien / Dokumente (z.B. ein Reisebericht)
• Programm-Dateien (z.B. Modula-2 Quellcode)
• ...
• Verbreitete UNIX-Editoren
• vi (sehr spartanisch, aber immer verfügbar und
  sehr mächtig)
• pico (wird von pine verwendet um mails zu
  editieren)
• nedit (graphischer Editor à la Windows. Start
  nedit )
• emacs (sehr mächtiger Editor, graphische Version
  xemacs)

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Editor vi

• Auf allen UNIX-Systemen verfügbar, jedoch sehr
  spartanisch
• Sehr mächtig
• Auch verfügbar für Windows-Systeme
• Wichtige Funktionen
• Editor aufrufen vi Datei
• Text speichern ltESCgt w
• Text speichern Editor verlassen ltESCgt wq
• Editor verlassen ohne zu speichern ltESCgt q!
• Alternative vim (vi-improved)
• Lernen den vi oder vim zu bedienen
• Shell-Kommando vimtutor

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Editor pico

• Bedienung ähnlich pine
• Wichtige Funktionen
• Editor aufrufen pico Datei
• Text speichern ctrl-o
• Text speichern Editor verlassen ctrl-x y
  (y yes für Speichern)
• Editor verlassen ohne zu speichern ctrl-x n
  (n no für Speichern)
• Ähnlich wie bei pine werden in der untersten
  Zeile stets mögliche Tastenkombinationen
  angezeigt.

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Editor nedit

• Graphischer Editor, benötigt einen graphischen
  Arbeitsplatz
• (per ssh von einem Windowsrechner steht dieser
  Editor unter Umständen nicht zur Verfügung)
• Bedienung ähnlich wie Windows-Applikationen
• Sehr leicht zu bedienen
• Alle Funktionen sind per Menü-Zeile mit der Maus
  erreichbar
• Wichtige Funktionen
• Editor aufrufen nedit Datei ( startet das
  Programm und kehrt zur Kommandozeile zurück)
• Text speichern ctrl-s
• Editor verlassen ctrl-q

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Editor emacs / xemacs

• Sehr verbreitet, auf nahezu allen UNIX-Systemen
  verfügbar
• Sehr mächtig
• Auch verfügbar für Windows-Systeme
• Wichtige Funktionen
• Editor aufrufen emacs Datei oder xemacs Datei
• Text speichern ctrl-x ctrl-s (nacheinander
  ctrlx und ctrls drücken)
• Editor verlassen ctrl-x ctrl-c
• Editor-Befehl abbrechen ctrl-g
• Zeile n anspringen ltESCgt g n
• Undo (Rückgänig) ctrl-x u (nacheinander ctrlx
  und u drücken)
• Lernen den emacs oder xemacs zu bedienen
• Editor-Kommando ctrl-h t (nacheinander ctrlx
  und u drücken)