Технічний паспорт машини

Крок 1

Що робимо сьогодні

Модуль I · тема 1, урок 1 з 1 · 120 хв

Сьогодні питаєш у сервера, що в нього всередині. Результат — скрипт sysinfo.sh і сторінка-паспорт.

Хід уроку

Етап	Хв	Що робимо
Розминка	10	Розібраний системний блок: що думає, що зберігає, що показує
Три шари	15	Hardware, software, firmware і межа між ними
Компоненти й одиниці	20	Плата, піраміда пам'яті, ГБ проти ГіБ
Перерва	10	—
Шість команд	15	Діагностика сервера в живій SSH-сесії
Пишемо `sysinfo.sh`	20	Шебанг, `chmod +x`, перенаправлення
Таблиця паспорта	15	HTML-сторінка й завантаження по FTP
Автоперевірка	10	`check 01` і виправлення червоних пунктів
Здача й ДЗ	5	Показуєш запуск скрипта, пояснюєш рядок
Разом	120

Де працюєш Команди набираєш у SSH. Практика — у теці ~/www/lesson-01/: теки звуться за темою, а не за номером уроку.

Крок 2

Hardware, software і firmware

Три шари, дві межі

Що можна впустити на підлогу — hardware, залізо. Решта — software, програми. Програма всередині плати чи диска, що працює до старту ОС, — firmware, прошивка; на платі це UEFI.

Приклад	Шар	Чому саме так
Планка RAM 16 ГБ	hardware	фізична деталь, яку вставляють у слот
Драйвер відеокарти	software	файл із кодом; його можна видалити й поставити інший
UEFI материнської плати	firmware	код у флеш-мікросхемі плати, працює до старту ОС
Контролер усередині SSD	hardware + firmware	чип — залізо, його програма — прошивка
Ubuntu 24.04	software	операційна система лежить на диску як набір файлів
Кулер процесора	hardware	крутиться, шумить, збирає пил
Твій `sysinfo.sh`	software	текстовий файл із командами

Питання

Ти зайшов у налаштування материнської плати і оновив UEFI до нової версії. Ти оновив залізо чи програму?

Питання

На парті розклали: блок живлення, кулер, драйвер відеокарти, модуль RAM. Що з цього software?

Крок 3

Компоненти й шлях даних

Плата з'єднує; дані йдуть до ядра через кеш

Хто за що відповідає

Сам ти набереш lscpu, free -h, lsblk, df -h. dmidecode і lspci на сервері не запустяться.

Компонент	Що робить	Чим побачити в Linux
Процесор (CPU)	виконує команди програм: додає, порівнює, пересилає числа. Усе інше в комп'ютері існує, щоб його годувати даними	`lscpu`
Оперативна пам'ять (RAM)	швидкий тимчасовий стіл: тут лежить усе, з чим програми працюють зараз	`free -h`
Накопичувач (SSD/HDD)	довготривала полиця: зберігає файли й саму ОС, коли живлення вимкнене	`lsblk`, `df -h`
Материнська плата	з'єднує все доріжками, роздає живлення й тактові сигнали	`dmidecode` (потрібні права root)
Чипсет	розширює процесор: із його небагатьох ліній робить багато портів USB, SATA, PCIe	`lspci`
Відеокарта (GPU)	рахує зображення й паралельні задачі; тисячі простих ядер замість кількох складних	`lspci \| grep -i vga`
Блок живлення (PSU)	перетворює 230 В зі стіни на 12 / 5 / 3,3 В для плати	ніяк — це чиста електрика
Мережева карта	перетворює дані на сигнал у кабелі або в ефірі	`ip -br a`

Ядра, потоки, частота

Ядра — окремі обчислювачі в процесорі. Поки один потік чекає на дані, ядро виконує другий: «4 ядра / 8 потоків» — це чотири залізні ядра.

Питання

Команда lscpu показала: Core(s) per socket: 4, Thread(s) per core: 2, CPU(s): 8. Скільки в машині фізичних ядер?

Питання

Ти дві години писав реферат і жодного разу не зберігав. Вимкнули світло. Де був текст до цієї миті?

Крок 4

Піраміда пам'яті

Чому пам'ять будують ярусами

Рівень	Типовий обсяг	Час доступу	Енергонезалежність
Регістри	десятки байтів на ядро	~0,3 нс	ні
Кеш L1	32–64 КіБ на ядро	~1 нс	ні
Кеш L2	256 КіБ – 2 МіБ на ядро	~4 нс	ні
Кеш L3	8–32 МіБ спільні	~15 нс	ні
RAM	4–64 ГіБ	~80 нс	ні
SSD NVMe	256 ГБ – 4 ТБ	~50 мкс	так
HDD	1–20 ТБ	~8 мс	так

RAM і кеші живуть лише на струмі: вимкнули світло — дані зникли. Тому текст зберігай на диск.

Час доступу і швидкість потоку

Носій	Послідовне читання	Що обмежує
HDD 7200 об/хв	150–250 МБ/с	механіка: обертання диска й рух голівки
SSD по SATA III	≈ 550 МБ/с	сам інтерфейс SATA — 6 Гбіт/с
SSD NVMe, PCIe 4.0 ×4	до 7000 МБ/с	уже мікросхеми пам'яті, а не шина

Питання

Програма тисячу разів поспіль читає той самий невеликий масив. Другий і всі наступні проходи помітно швидші за перший. Чому?

Крок 5

Біти, байти і два різні гігабайти

Одиниці різні, байти ті самі

Біт — це 1 або 0. Вісім бітів — байт, ним міряють файли: мала b — біт, велика B — байт.

Виробники дисків рахують тисячами: 1 ГБ — 10⁹ байтів. Система рахує двійками: 1 ГіБ — 2³⁰ байтів.

500 000 000 000 ÷ 1 073 741 824 = 465,66

СІ	Байтів	Двійкова	Байтів	Показує менше на
кілобайт, КБ	1 000	кібібайт, КіБ	1 024	2,3%
мегабайт, МБ	10⁶	мебібайт, МіБ	1 048 576	4,6%
гігабайт, ГБ	10⁹	гібібайт, ГіБ	1 073 741 824	6,9%
терабайт, ТБ	10¹²	тебібайт, ТіБ	1 099 511 627 776	9,1%

Як це видно в командах df -h, free -h, lsblk рахують по 1024; df -H — по 1000.

Питання

Ти купив зовнішній диск «1 ТБ», підключив — а система показує 931 ГБ. Тебе обманули?

Крок 6

Шість команд діагностики

Питаємо в сервера, з чого він зроблений

Зайди по SSH на свій акаунт. Набирай команди по черзі і звіряй екран зі зразком виводу.

1. `lscpu` — процесор

термінал

$ lscpu

вивід

Architecture: x86_64 CPU(s): 8 Thread(s) per core: 2 Core(s) per socket: 4 Socket(s): 1 Model name: Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2697 v4 @ 2.30GHz CPU MHz: 2294.608 Caches (sum of all): L1d: 128 KiB L2: 1 MiB L3: 16 MiB

Має вийти довгий список рядків «назва: значення». Побачив command not found — набери назву малими літерами, без пробілу.

Випиши для паспорта чотири рядки:

Model name — модель процесора, її звірить чекер;
CPU(s) — логічні процесори;
Core(s) per socket × Socket(s) — фізичні ядра;
L1d / L2 / L3 — кеші.

2. `free -h` — оперативна пам'ять

термінал

$ free -h

вивід

total used free shared buff/cache available Mem: 3.8Gi 612Mi 1.9Gi 12Mi 1.3Gi 2.9Gi Swap: 2.0Gi 0B 2.0Gi

Мають вийти рядки Mem і Swap. Бери число зі стовпчика available: пам'ять із buff/cache система віддає програмі одразу.

3. `lsblk` — блокові пристрої

термінал

$ lsblk -o NAME,SIZE,TYPE,MOUNTPOINTS

вивід

NAME SIZE TYPE MOUNTPOINTS sda 40.0G disk ├─sda1 39.0G part / └─sda2 1.0G part /boot

Має вийти дерево: disk — диск, part — розділ. Колонка MOUNTPOINTS показує теку, до якої підключено розділ.

4. `df -h` — скільки місця лишилося

термінал

$ df -h

вивід

Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/sda1 38G 12G 25G 33% / tmpfs 1.9G 0 1.9G 0% /dev/shm

Має вийти таблиця з колонкою Use%. Числа менші, ніж у lsblk: місце займають службові записи файлової системи.

Рядок tmpfs у паспорт не пиши: це тека в оперативній пам'яті.

Питання

lsblk показує диск sda на 40G, а df -h для кореня / — лише 38G. Чому числа не збігаються?

5. `uptime` — скільки сервер уже працює

термінал

$ uptime

вивід

14:32:07 up 27 days, 4:11, 2 users, load average: 0.08, 0.12, 0.09

Має вийти один рядок. Запис up 27 days — сервер працює 27 днів, load average — навантаження за 1, 5 і 15 хвилин.

Порівняй ці числа з кількістю ядер: більше означає чергу.

6. `uname -a` — система і ядро

термінал

$ uname -a

вивід

Linux nstekh 6.8.0-45-generic #45-Ubuntu SMP PREEMPT_DYNAMIC x86_64 GNU/Linux

Має вийти один рядок із чотирма відповідями: Linux — ядро, nstekh — ім'я машини, 6.8.0-45 — версія ядра, x86_64 — 64-бітний процесор.

Знімаємо все одним рухом

Виконай ті самі шість команд за один раз: дужки збирають їх у групу, а > кладе спільний вивід в один файл.

термінал

$ mkdir -p ~/data/lesson-01 $ { lscpu; free -h; lsblk; df -h; uptime; uname -a; } > ~/data/lesson-01/notes.txt $ wc -c ~/data/lesson-01/notes.txt

Остання команда покаже розмір файлу в байтах. Чекер вимагає понад 300 байтів — реальний вивід шести команд дає кілька тисяч.

Якщо wc -c пише No such file or directory — повтори mkdir -p.

Крок 7

Скрипт `sysinfo.sh`

Одна команда замість шести — і так щоразу

Скрипт — це текстовий файл із тими самими командами. Нового він не робить, зате набирати їх більше не треба.

Три речі, без яких не запуститься

1. Зроби першим рядком файлу #!/bin/bash. Цей рядок каже системі, якою програмою читати файл.

2. Видай файлу право на виконання. Набери три команди підряд:

термінал

$ ls -l sysinfo.sh $ chmod +x sysinfo.sh $ ls -l sysinfo.sh

вивід до і після

-rw-r--r-- 1 ТВІЙ-ЛОГІН ТВІЙ-ЛОГІН 812 Sep 2 14:20 sysinfo.sh -rwxr-xr-x 1 ТВІЙ-ЛОГІН ТВІЙ-ЛОГІН 812 Sep 2 14:20 sysinfo.sh

У другому рядку мають з'явитися три літери x — вони й дозволяють запуск. Якщо ls пише No such file or directory, ти в іншій теці: перевір pwd.

FTP губить біт виконання Завантажив скрипт файловим менеджером — права злетіли на rw-r--r--. Тому chmod +x роби по SSH, після завантаження.

3. Скеруй вивід у файл, інакше він зникне разом із вікном. Записів чотири:

Запис	Що робить
`lscpu`	друкує на екран, нічого не зберігає
`lscpu > f.txt`	створює `f.txt`, старий вміст стирає
`lscpu >> f.txt`	дописує в кінець
`lscpu \| tee f.txt`	і на екран, і у файл

Готовий каркас

4. Скопіюй цей текст у файл ~/www/lesson-01/sysinfo.sh і встав своє прізвище. Кожен рядок ти маєш уміти пояснити вголос — про це питатимуть на здачі.

~/www/lesson-01/sysinfo.sh

#!/bin/bash # sysinfo.sh — технічний паспорт машини # автор: Прізвище Ім'я, 8-А OUT="$HOME/data/lesson-01/hardware.txt" mkdir -p "$(dirname "$OUT")" { echo "=== ТЕХНІЧНИЙ ПАСПОРТ ===" echo "Дата збору: $(date '+%Y-%m-%d %H:%M')" echo "Машина: $(hostname), користувач: $(whoami)" echo echo "--- Процесор ---" lscpu | grep -E 'Model name|^CPU$s$|Thread|Core$s$' echo echo "--- Оперативна пам'ять ---" free -h | head -2 echo echo "--- Диски ---" lsblk -o NAME,SIZE,TYPE,MOUNTPOINTS df -h / echo echo "--- Система ---" uname -a uptime } > "$OUT" echo "Готово. Паспорт записано у $OUT"

Що тут відбувається

Рядок	Пояснення
`OUT="$HOME/..."`	одне ім'я замість довгого шляху; `$HOME` — твоя домашня тека
`$(dirname "$OUT")`	bash підставляє шлях без імені файлу
`mkdir -p`	створює теку і мовчить, якщо вона вже є
`{ ... } > "$OUT"`	вивід усієї групи йде у файл
`grep -E '...'`	лишає з `lscpu` лише потрібні рядки
останній `echo`	стоїть поза дужками, тому пише на екран

5. Запусти скрипт командою ./sysinfo.sh. Має вийти один рядок «Готово. Паспорт записано у …»; побачив Permission denied — повернись до кроку 2.

Питання

Ти створив скрипт, запускаєш ./sysinfo.sh і бачиш bash: ./sysinfo.sh: Permission denied. Що сталося?

Питання

Скрипт запустився, паспорт надрукувався на екран — але hardware.txt порожній. Що забули?

Сторінка паспорта

6. Відкрий hardware.txt і перенеси числа на сторінку ~/www/lesson-01/index.html: файл у приватній теці ніхто не побачить.

7. Зроби таблицю щонайменше з 7 рядків, по рядку на компонент, і список щонайменше з 6 пунктів: три залізні, три програмні.

8. Дай списку мітку id="hw-sw", а кожному пункту — data-type="hw" або data-type="sw". Без міток автоперевірка список не знайде.

каркас index.html

<table> <tr><th>Компонент</th><th>Модель / обсяг</th><th>Що робить</th></tr> <tr><td>Процесор</td><td>Xeon E5-2697 v4, 4 ядра</td> <td>виконує команди програм; 4 ядра означають...</td></tr>  </table> <ul id="hw-sw"> <li data-type="hw">модуль оперативної пам'яті</li> <li data-type="hw">твердотільний накопичувач</li> <li data-type="hw">кулер процесора</li> <li data-type="sw">ядро Linux</li> <li data-type="sw">драйвер мережевої карти</li> <li data-type="sw">скрипт sysinfo.sh</li> </ul>

Опис має бути твій На кожен компонент потрібно щонайменше 40 символів пояснення. На здачі вчитель попросить сказати те саме вголос.

Крок 8

Практика: збираємо паспорт

Виконуй по черзі. Галочки зберігаються — сторінку можна закрити.

Чекліст роботи

1. Зайди на сервер по SSH під своїм логіном і перевір, де ти опинився.

термінал

$ whoami $ pwd

Має вийти твій логін і шлях до твоєї домашньої теки. Якщо логін чужий — набери exit і зайди знову.

2. Створи дві теки уроку: приватну для даних і публічну для сторінки.

термінал

$ mkdir -p ~/data/lesson-01 ~/www/lesson-01

Команда нічого не друкує — це правильно. Помилка Permission denied означає, що ти не у своїй домашній теці.

3. Зніми вивід шести команд діагностики в один файл і перевір його розмір.

термінал

$ { lscpu; free -h; lsblk; df -h; uptime; uname -a; } > ~/data/lesson-01/notes.txt $ wc -c ~/data/lesson-01/notes.txt

Має вийти число понад 300 — стільки байтів у файлі. Якщо число менше, якась команда не спрацювала: запусти їх поодинці.

4. Створи скрипт і встав у нього каркас із кроку 7. Зберігає Ctrl+O, закриває Ctrl+X.

термінал

$ nano ~/www/lesson-01/sysinfo.sh

Після виходу перевір першим рядком файлу #!/bin/bash. Без нього скрипт не запуститься.

5. Видай скрипту право на виконання.

термінал

$ chmod +x ~/www/lesson-01/sysinfo.sh $ ls -l ~/www/lesson-01/sysinfo.sh

У правах мають з'явитися три літери x. Якщо їх немає — ти набрав chmod для іншого файлу.

6. Запусти скрипт із його теки.

термінал

$ cd ~/www/lesson-01 $ ./sysinfo.sh

Має вийти рядок «Готово. Паспорт записано у …». Побачив Permission denied — повернись до кроку 5.

7. Прочитай зібраний паспорт.

термінал

$ cat ~/data/lesson-01/hardware.txt

Мають вийти чотири розділи: процесор, пам'ять, диски, система. Файл порожній — у скрипті загубилося > "$OUT".

8. Зроби сторінку паспорта: таблиця щонайменше з 7 рядків і список id="hw-sw" щонайменше з 6 пунктів.

термінал

$ nano ~/www/lesson-01/index.html

Числа в таблиці мають збігатися з hardware.txt — саме це звіряє чекер. Кожному пункту списку постав data-type="hw" або data-type="sw".

9. Відкрий свою сторінку в браузері й перевір, що таблиця й список видно. Порожня сторінка означає, що файл лежить не в ~/www/lesson-01/.

10. Перейди на вкладку «Перевірка» і натисни кнопку. Спроби не обмежені.

Крок 9

Автоперевірка `check 01`

Система зайде у твій акаунт, запустить твій скрипт у пісочниці й звірить числа зі сторінкою. Спроби не обмежені.

Демонстраційний режим: результат згенеровано для показу. На сервері ця кнопка викликає POST /api/check, який запускає чекер уроку від імені учня.

Що вчитель дивиться на екрані

ти запускаєш ./sysinfo.sh сам, у живій сесії свого акаунта;
відкриваєш створений hardware.txt — модель CPU і обсяг RAM збігаються з тим, що написано в таблиці на сторінці;
whoami показує твій логін, а не чужий;
відповідаєш на питання «поясни, що робить оцей рядок скрипта».

Крок 10

Шкала виконання

Це те, що бачить учитель, коли виставляє оцінку.

Складник	Вага	Результат

Виконано

Рекомендований бал — за 12-бальною

П'ять пасток цього уроку

Симптом	Причина й лікування
«Диск обманює: купив 500, а показує 465»	ГБ проти ГіБ. Перерахуй: 500·10⁹ ÷ 2³⁰ = 465,7
`Permission denied` під час запуску	немає біта `x`: `chmod +x sysinfo.sh` по SSH
Скрипт працює, файл порожній	забули `>`: вивід пішов на екран замість файлу
Вивід копіювали в редактор і форматування зламалося	не копіюй — використовуй `>`, `>>` або `tee`
Опис компонента не зараховано	менше ніж 40 символів або скопійований текст; перепиши своїми словами

Домашнє завдання

Допиши в ~/www/lesson-01/index.html абзац «яку машину я б зібрав собі і чому».

Умова одна: назви три конкретні компоненти. Пиши модель або обсяг, а не «хороший процесор».

Потім порівняй ці три числа з числами домашньої машини. Ти виписав їх як домашнє завдання уроку 1.

Довідка

Джерела

Звідки взяті числа на цій сторінці — можеш перевірити сам

Одиниці й префікси

Binary prefix та Gibibyte — стандарт IEC 80000-13, значення 2³⁰ = 1 073 741 824 і перерахунок 500 ГБ → 465,7 ГіБ.
NIST: Prefixes for binary multiples — офіційна таблиця Кі, Мі, Гі, Ті.

Час доступу до пам'яті

Latency Numbers Every Programmer Should Know (Jeff Dean / Peter Norvig). Звідси взято числа: L1 ≈ 1 нс, L2 ≈ 4 нс, RAM ≈ 100 нс, SSD ≈ 100 мкс, пошук на HDD ≈ 10 мс.
CPU cache — типові обсяги L1/L2/L3 і затримки в тактах.
Memory hierarchy — сама ідея ярусів пам'яті.

Залізо

Motherboard — склад плати ATX: сокет, DIMM, PCIe, M.2, SATA, чипсет, 24-pin, CMOS.
Simultaneous multithreading — чому «4 ядра / 8 потоків» і який реальний приріст.
Serial ATA (SATA III — 6 Гбіт/с) та NVM Express — швидкості інтерфейсів накопичувачів.
HDD performance characteristics — час пошуку й лінійна швидкість.
Von Neumann architecture — спільна пам'ять для команд і даних.

Прошивка

BIOS (IBM PC, 1981) і UEFI — що таке прошивка плати і чим UEFI змінив BIOS.
Firmware — визначення і межа між залізом і програмою.

Команди й bash

lscpu(1), lsblk(8), free(1), uptime(1), uname(1) — офіційні сторінки довідки.
GNU coreutils: df — різниця -h (по 1024) і -H (по 1000).
GNU Bash Manual — перенаправлення, підстановка команд, групування.
Shebang (Unix) і chmod — навіщо #!/bin/bash і біт виконання.

Вивід команд у розділі «Шість команд» — це приклад для навчального сервера. На твоєму акаунті числа будуть свої. Саме твої числа й мають потрапити в таблицю.

Що робимо сьогодні

Хід уроку

Hardware, software і firmware

Компоненти й шлях даних

Хто за що відповідає

Ядра, потоки, частота

Піраміда пам'яті

Час доступу і швидкість потоку

Біти, байти і два різні гігабайти

Шість команд діагностики

1. lscpu — процесор

2. free -h — оперативна пам'ять

3. lsblk — блокові пристрої

4. df -h — скільки місця лишилося

5. uptime — скільки сервер уже працює

6. uname -a — система і ядро

Знімаємо все одним рухом

Скрипт sysinfo.sh

Три речі, без яких не запуститься

Готовий каркас

Що тут відбувається

Сторінка паспорта

Практика: збираємо паспорт

Чекліст роботи

Автоперевірка check 01

Що вчитель дивиться на екрані

Шкала виконання

П'ять пасток цього уроку

Домашнє завдання

Джерела

Одиниці й префікси

Час доступу до пам'яті

Залізо

Прошивка

Команди й bash

1. `lscpu` — процесор

2. `free -h` — оперативна пам'ять

3. `lsblk` — блокові пристрої

4. `df -h` — скільки місця лишилося

5. `uptime` — скільки сервер уже працює

6. `uname -a` — система і ядро

Скрипт `sysinfo.sh`

Автоперевірка `check 01`