王玉紅

（赤峰學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市 024000）

在計算機操作系統(tǒng)中應(yīng)用反木桶原理，有助于計算機操作系統(tǒng)的升級和革新，提高計算機操作系統(tǒng)的工作效率。因此，計算機操作系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計人員在計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展過程中，應(yīng)當主動地把反木桶原理應(yīng)用到計算機操作系統(tǒng)的開發(fā)中去，在系統(tǒng)研究中突破固有的觀念，發(fā)展出具有新時代特色的創(chuàng)新型計算機操作系統(tǒng)。

1 反木桶原理概述

1.1 反木桶原理概念

反木桶原理是指木桶里最長的一塊板子，它的特點和優(yōu)點在一個很小的地方就能占據(jù)制高點，并借助這一優(yōu)勢發(fā)展自身特色。和傳統(tǒng)的“穩(wěn)扎穩(wěn)打”原則不同，反木桶原理是一種強調(diào)突出自身特色的創(chuàng)新策略，它要求開發(fā)人員和技術(shù)人員打破固有的固有觀念，將自己的優(yōu)勢發(fā)揮到極致[1]。在計算機操作系統(tǒng)中，每一個模塊就相當于木桶中的木板，在特定的條件下，通過木板的合理組合，可以極大地提升木桶儲水量，如果將木桶傾斜到長條狀的木板上，可以在短時間內(nèi)儲存更多的水分，但這種方式只能暫時提升儲存的水量，并非長久之計。同理，在計算機操作系統(tǒng)中，如果只注意一部分系統(tǒng)的性能，并不能提高系統(tǒng)的實用性。正如在計算機操作系統(tǒng)中，如果某一個設(shè)備或者某一個模板出現(xiàn)質(zhì)量問題火其他短板，那么就會影響到最終計算機的使用效果，所以每個模塊在計算機操作系統(tǒng)中都是互相依賴的，在設(shè)計時可以充分發(fā)揮各自特色，但要注意不能顧此失彼，以免造成某個模塊功能缺失等問題。如果不能建立起一套完整的體系，一塊木板長度再大也沒用，這些木板拼湊出來的成果也無法起到正常木桶的功能與作用。同理，在計算機操作系統(tǒng)的設(shè)計中，只是一小部分模塊的提升，并不能全面地提升系統(tǒng)整體性能，所以必須要讓系統(tǒng)的各個軟件與模塊互相配合，從而提升操作系統(tǒng)的性能。

2 計算機操作系統(tǒng)

2.1 計算機操作系統(tǒng)概念

操作系統(tǒng)主要負責對計算機中軟硬件進行資源管理，并可通過其他程序為使用者提供多種系統(tǒng)軟件和操作接口。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的核心，它負責管理系統(tǒng)的文件和網(wǎng)絡(luò)，控制輸出和輸入設(shè)備，決定系統(tǒng)資源的優(yōu)先次序，管理系統(tǒng)的內(nèi)存。操作系統(tǒng)可以僅對各種軟硬件進行控制，計算機結(jié)構(gòu)如圖1所示，使計算機運行更加安全。

圖1：計算機結(jié)構(gòu)

2.2 計算機操作系統(tǒng)功能

目前，我國的計算機操作系統(tǒng)功能比較豐富，主要包括文件管理、處理器管理、設(shè)備管理、存儲管理、作業(yè)管理等功能，它可以很好地適應(yīng)用戶對電腦運行的需要，比如設(shè)備管理的功能十分完備，可以根據(jù)電腦設(shè)備的特點、運行規(guī)律和運行需要，對設(shè)備進行不同的控制和管理，以達到符合電腦的運行需要，從而達到設(shè)備的整體性分配管理效果、輸入控制水平和輸出控制水平。在設(shè)備管理軟件的幫助下，通過用戶的要求，實現(xiàn)對外部設(shè)備的高品質(zhì)控制，從而使輸入操作模式和輸出模式更加完美。作業(yè)管理功能還可以根據(jù)每個獨立作業(yè)的不同，高效地處理各個工序，每個工序都可以精確地分解成不同的作業(yè)程序，高效地完成作業(yè)計劃、各個程序作業(yè)資源的分配，保證服務(wù)、分類、作業(yè)調(diào)度策略的合理使用。

從使用者的觀點來看，在計算機操作系統(tǒng)的使用和運行過程中，可以有效地完成資源的管理，提高軟件、硬件、數(shù)據(jù)、信息資源的使用效率，減少人力資源的壓力和工作量，盡量減少人為的操作對系統(tǒng)的影響，提高計算機操作系統(tǒng)的自動運行效率。當前,主流的服務(wù)器操作系統(tǒng)主要有以下三種。（1）Windows,包含Windows Senver 2003、 Windows Server 2008、Windows Server 2008 R2等。（2）Linux,包含Ubuntu. CentOS. Red Hat Linux以及Debian等。（3）Unix,包含IBM- AIX、SUN Solaris. HP-UX以及FreeBSD等。另外，系統(tǒng)還可以通過各種不同的程序，抽象地提供系統(tǒng)的操作功能，通過視覺化的方式，將系統(tǒng)的功能展示給使用者，從而降低使用者的操作難度。

3 反木桶原理在計算機操作系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

將反木桶原理引入到操作系統(tǒng)中，能夠極大地提高系統(tǒng)的運行效率，并能有效地減少系統(tǒng)的資源占用。以反木桶原理為基礎(chǔ)，強調(diào)操作系統(tǒng)的特性，提高企業(yè)的核心競爭力，在進行操作系統(tǒng)設(shè)計時，要確保每個組件都能充分發(fā)揮其特點和優(yōu)點。同時，也要在這個基礎(chǔ)上進行開發(fā)和創(chuàng)新，不斷地提升操作系統(tǒng)設(shè)計水平，不至于被時代所淘汰，在這個充滿了競爭的計算機市場里，穩(wěn)扎穩(wěn)打。在計算機操作系統(tǒng)的更新中，要有一個科學(xué)合理的計劃以及清晰的目標，要保證計算機操作系統(tǒng)的實用性。在開發(fā)和設(shè)計計算機操作系統(tǒng)時，要注意各模塊和功能的設(shè)計和開發(fā)，不要厚此薄彼。在保證系統(tǒng)的可用性和可操作性的前提下，充分發(fā)揮各功能模塊的協(xié)同作用，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益[2]。

3.1 宏觀調(diào)整計算機操作系統(tǒng)運行機制

在計算操作系統(tǒng)中，反木桶原理起到了很好的作用。首先，木桶的容量，取決于它的直徑。不同的操作系統(tǒng)就像一個不同尺寸的桶。因此，每個桶的容積都不一樣。更大的木桶可以儲存更多的水。計算機操作系統(tǒng)在初期階段也并不相同，有些具有廣泛的資源特色，有些則十分狹窄。同時，每一塊木板在不同的情況下，都會根據(jù)不同的形狀儲存不同的水，所以，圓木桶中的水最多，而這個形狀，代表著不同的群體，必須要齊心協(xié)力，才能組成一個完整的圓。必須要將所有的資源都集中在一個中心，才能達到這個目的，同時也要保證系統(tǒng)不會偏袒任何一個模塊，必須一視同仁。針對反木桶原理下的計算機操作系統(tǒng)特點開發(fā)的需要，本文對其工作機理進行了改進。這種模式使得操作系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)市場發(fā)展的需要。當前，在企業(yè)中使用的調(diào)度和運行機制主要有μCLinux和μC/OSII兩種，這些機制雖然能夠保證系統(tǒng)的正常工作，但是在現(xiàn)實中仍然會遇到任務(wù)調(diào)度數(shù)量和優(yōu)先級數(shù)量的限制。比如，μCLinux系統(tǒng)的調(diào)度機制的最大優(yōu)先級數(shù)量為100.0，雖然同步輸出任務(wù)量沒有明顯的約束，但是在執(zhí)行過程中，可能會出現(xiàn)任務(wù)被搶占等問題。μC/OSII系統(tǒng)的調(diào)度機制中的任務(wù)數(shù)目是固定的，一般是64.0，而最大的負載量則是54.0。相對于μCLinux的調(diào)度機制，該機制具有較少的優(yōu)先權(quán)。這種操作系統(tǒng)的調(diào)度機制，在企業(yè)內(nèi)部整合和應(yīng)用后，基本能滿足它的工作要求，但是當計算機使用者大量地執(zhí)行大量的任務(wù)時，系統(tǒng)就會發(fā)生故障。

在實際應(yīng)用中，RT-Linux調(diào)度機制可以滿足核心對資源的優(yōu)先使用，并能根據(jù)企業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境特征，實現(xiàn)了內(nèi)部子網(wǎng)和公用網(wǎng)出口地址、網(wǎng)段地址、VPN隧道等資源的共享，RT-Linux結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2：RT-Linux結(jié)構(gòu)

同時，該調(diào)度機制在硬件架構(gòu)上整合了一套帶有兩個主機特性的調(diào)度設(shè)備，使得原來的作業(yè)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)規(guī)約可以更好地滿足系統(tǒng)的工作需要。另外，利用整合的調(diào)度機制，對信息操作系統(tǒng)的實際應(yīng)用進行宏觀的調(diào)節(jié)，使各種信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、密碼技術(shù)相結(jié)合，確保系統(tǒng)的安全。在RT-Linux調(diào)度機制中，可以在動態(tài)和靜態(tài)兩種情況下，根據(jù)企業(yè)工作任務(wù)的要求，對其內(nèi)部的優(yōu)先權(quán)進行優(yōu)化。在靜態(tài)時，操作系統(tǒng)通過一個單一速率完成宏觀調(diào)控。在動態(tài)條件下，作業(yè)系統(tǒng)使用預(yù)先定義的優(yōu)先級來進行資源匹配。此外，RT-Linux調(diào)度機制可以確保1024.0線程的優(yōu)先級數(shù)量，這是一個很高的層次，并且能夠同時保證任務(wù)的調(diào)度不會被外部環(huán)境所影響。這種方法能很好地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需要，為行業(yè)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了更大的空間。通過完善計算機操作系統(tǒng)的功能，標準化處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計系統(tǒng)的使用和操作標準，使系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同類型的企業(yè)的發(fā)展，從而使計算機操作系統(tǒng)在市場上的持續(xù)發(fā)展。

3.2 基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的操作系統(tǒng)占有率提升方案

在調(diào)整完計算機操作系統(tǒng)的運行機制后，可以從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化層次著手，并對這一工作進行深入的研究，以提高其在市場上的占有率。該系統(tǒng)的主要功能是：在系統(tǒng)中增加一個安全網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)關(guān)卡包括ARM主板，密碼芯片，通信模塊，存儲，RJ45，串口等。安全網(wǎng)關(guān)是以Linux為基礎(chǔ)的，在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的時候，將主程序和加密庫封裝到終端進行加密保存，在系統(tǒng)運行的時候，通過Linux內(nèi)核對其進行解密，然后在內(nèi)存中直接運行。這種方式可以有效地阻止主控程序的信息被竊取，同時也確保了主控程序的可執(zhí)行文件能夠通過對其進行解編，從而獲得所需的信息。計算機操作系統(tǒng)能夠快速處理數(shù)據(jù)信息，能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)信息的快速高效處理，自動化結(jié)合高科技計算機技術(shù)，能夠全面提高工作人員日常辦公效率。此外，應(yīng)用操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)信息化管理。操作系統(tǒng)軟件按照模塊劃分，包括IPSec協(xié)商模塊、VPN封裝模塊、密碼算法模塊等，并根據(jù)系統(tǒng)與用戶的數(shù)據(jù)進行交互，實現(xiàn)系統(tǒng)中各種硬件設(shè)備的更換。通過對整個系統(tǒng)進行了優(yōu)化，確保了系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的頻繁使用，并在市場上保持穩(wěn)定增長。

智能化是計算機操作系統(tǒng)將來的進展趨向。伴隨著組織技術(shù)的革新、知識的積累以及流程的優(yōu)化，計算機操作系統(tǒng)最后會發(fā)展成為智能管控支持平臺。提高人與計算機的關(guān)聯(lián)性，以實際目標和規(guī)范流程為前提，用規(guī)范化的技術(shù)實現(xiàn)全面綜合化計算機內(nèi)部系統(tǒng)整合，全面實現(xiàn)使用企業(yè)內(nèi)部規(guī)范化供應(yīng)鏈管控、合理管控客戶關(guān)系以及企業(yè)內(nèi)部整體資源的管控實現(xiàn)全面信息化管理，合理規(guī)范企業(yè)內(nèi)部管控支撐平臺，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程管理模式高質(zhì)量融合，最終實現(xiàn)計算機操作系統(tǒng)深度虛擬化、復(fù)合化以及數(shù)字化。要加強計算機操作系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，改進操作系統(tǒng)的功能，規(guī)范化的處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，制定系統(tǒng)的使用和運行規(guī)范，使計算機操作系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的企業(yè)的發(fā)展，從而使計算機操作系統(tǒng)在市場上的不斷發(fā)展。

3.3 安全加固計算機操作系統(tǒng)

在開展計算機操作系統(tǒng)安全加固技術(shù)的研究和開發(fā)過程中，技術(shù)人員對系統(tǒng)接口進行了強化。它可以幫助使用者過濾那些不知名的安全軟件，同時也可以讓技術(shù)人員對防火墻進行優(yōu)化和升級。同時，目前的操作界面也變得更加簡單，更加直觀便于操作。同時，在實際使用中，也要讓使用者意識到網(wǎng)絡(luò)安全保護的重要性，并指導(dǎo)使用者進行人工的病毒查殺，并對操作界面進行定期的清理，將多余的無用的軟件和程式及時剔除。這主要是因為用戶不常使用的軟件，很容易被黑客所利用。另外，目前在實際應(yīng)用中，存在著大量的捆綁軟件，存在著很大的安全隱患。在對安全加固技術(shù)進行實際研究的時候，可以采用仿真攻擊的方法，從攻擊者的視角，運用多種手段，對網(wǎng)絡(luò)、主機的功能和性能進行有效的打擊。但該方法必須對其規(guī)模進行控制，并經(jīng)有關(guān)部門批準。

在研究計算機的安全和加固技術(shù)時，最關(guān)鍵的部分就是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。一般情況下，各大企業(yè)都會購買一些安全軟件，安裝到計算機操作系統(tǒng)上，再由專業(yè)人士設(shè)定密碼，讓每個工作人員都有自己的賬號。通過賬號和身份證登錄，可以自行設(shè)定新的口令，在查詢到具體的數(shù)據(jù)時，還會設(shè)置一些密碼來驗證身份。同時，要定期清理出已經(jīng)離職的員工賬號，避免長時間閑置的賬號被不法人員利用。另外，在連續(xù)5次輸入登錄口令時，技術(shù)人員應(yīng)設(shè)定賬號鎖定功能，并請有關(guān)工作人員或管理者到企業(yè)的管理部門進行解禁。通過使用網(wǎng)絡(luò)日志，對系統(tǒng)遭受的攻擊和修復(fù)進行了實時的記錄，并對其進行了定期的統(tǒng)計和總結(jié)，對如何有效地優(yōu)化安全加固技術(shù)進行了分析，使整個網(wǎng)絡(luò)的運行環(huán)境得到了充分的保障。

由于計算機使用者缺乏安全意識和不遵守安全規(guī)范，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)中存在大量的安全隱患和漏洞。所以，應(yīng)用計算機操作系統(tǒng)進行安全加固，需要技術(shù)人員具有一定的專業(yè)知識和計算機操作技能，可以在第一時間發(fā)現(xiàn)存在的安全問題，并采取相應(yīng)的對策。這就需要各大企業(yè)加強對系統(tǒng)安全管理人員的培訓(xùn)，提高員工的工作水平，保證系統(tǒng)的安全。為此，地方有關(guān)部門要制定相應(yīng)的政策，以鼓勵科技人員積極投身于系統(tǒng)安全加固技術(shù)的研發(fā)，以保證系統(tǒng)的安全運行。此外，還要制訂有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全管理法規(guī)，對使用者的使用行為進行規(guī)范，并對違反規(guī)定的行為予以嚴厲的懲罰。在這一點上，應(yīng)該取消對操作系統(tǒng)的匿名存取，因為大多數(shù)計算機軟件都具有匿名存取的能力，無需用戶填寫自己的身份，為用戶提供了方便。然而，這樣做有損計算機網(wǎng)絡(luò)的安全性，因此，要想減少被入侵的危險，就必須對被訪問的用戶進行身份驗證。

3.4 降低資源運用量

將反木桶原理引入到計算機操作系統(tǒng)中，能夠極大地提高系統(tǒng)的運行效率和處理效果。根據(jù)反木桶原理，在進行操作系統(tǒng)的開發(fā)時，要確保每個部件都能充分地利用各自的特點和優(yōu)點。而在這個過程中，必須要有一個持續(xù)的發(fā)展和革新，避免傳統(tǒng)落后的技術(shù)與設(shè)備被時代所拋棄，在這個充滿市場競爭的環(huán)境下穩(wěn)健地發(fā)展。在進行計算機操作系統(tǒng)的開發(fā)升級時，不能一味追求規(guī)模大，要以發(fā)展為導(dǎo)向，要科學(xué)地進行工程計劃，制定明確的發(fā)展目標，保證所開發(fā)的計算機操作系統(tǒng)具備很好的操作性。在進行計算機操作系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計時，必須注重軟件的各部分和功能的設(shè)計和開發(fā)，避免出現(xiàn)各部件差距過大等影響平衡的情況。在保證計算機操作系統(tǒng)的可操作性和實用性基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其作用，為用戶帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

4 基于反木桶原理下計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的計算機操作系統(tǒng)已不能適應(yīng)當今的發(fā)展需求，為了適應(yīng)用戶的應(yīng)用和操作需求，必須朝著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、多元化、方便的方向發(fā)展。

（1）小型化趨勢。目前，國內(nèi)外的計算機設(shè)備和元件都呈現(xiàn)出小型化趨勢，小巧、輕便的手提筆記本計算機和掌上計算機等小型計算機得到廣泛應(yīng)用，為了適應(yīng)梯級逐漸減小的計算機設(shè)備，計算機操作系統(tǒng)也將向著微型化的方向不斷發(fā)展，在滿足使用者需要的前提下，利用先進的納米技術(shù)，不但可以改善就是那幾的使用情況，而且還可以減少能耗，是一種低成本低消耗的發(fā)展趨勢。

（2）網(wǎng)絡(luò)化趨勢。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活和工作中的主要部分，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷深入，越來越廣泛地融入人們的工作和生活中，計算機操作系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)資源的依賴性越來越強，在未來的發(fā)展過程中，計算機操作系統(tǒng)將會向網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。

（3）專業(yè)化的發(fā)展趨向。計算機技術(shù)和設(shè)備在各行各業(yè)的應(yīng)用，對移動計算、網(wǎng)絡(luò)計算等領(lǐng)域的發(fā)展都有很大的促進和推動，同時對計算機操作系統(tǒng)的需求也越來越大，必須要科學(xué)地開展這些工作，以提高工作的效率，使每一個環(huán)節(jié)都能更加深入、更加深入。而且，隨著時間的推移，嵌入式系統(tǒng)也會朝著專用通信設(shè)備、嵌入式操作方向發(fā)展，嵌入式微處理器基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。雖然嵌入式系統(tǒng)和常規(guī)操作系統(tǒng)有很大的相似之處，但也有一些不同的功能，比如操作系統(tǒng)和家電可以通過計算機連接到一起，自動化、智能化地遙控家電，這不但可以提高人們的生活質(zhì)量，還可以利用各種系統(tǒng)和技術(shù)。

圖3：嵌入式微處理器基本結(jié)構(gòu)

（4）便利化傾向。目前，虛擬化技術(shù)已在我國的計算機行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它是提高計算機操作系統(tǒng)使用和使用效率的重要基礎(chǔ)保障和技術(shù)支撐，在今后的發(fā)展過程中，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的高效、高效、方便的連接。然而，鑒于國內(nèi)現(xiàn)有的虛擬機設(shè)備數(shù)量龐大，需要進一步深入化、系統(tǒng)化、廣泛化的開展各種研究，才能將其應(yīng)用于計算機操作系統(tǒng)。

（5）安全化的趨勢。隨著時間的推移，計算機操作系統(tǒng)將會朝著安全的方向發(fā)展，這是因為國內(nèi)各個行業(yè)的系統(tǒng)都有可能出現(xiàn)安全問題，這對信息的保密和嚴肅性造成了很大的影響，因此，在未來的幾年里將會不斷地研發(fā)各種安全技術(shù)，以維護系統(tǒng)的安全性，同時防止信息泄露、病毒入侵、黑客入侵等問題，維護系統(tǒng)安全性，維護用戶和社會的合法利益。

（6）多元化趨勢。多元化趨勢的出現(xiàn)，主要是由于目前的計算機操作系統(tǒng)的使用者越來越多，為了適應(yīng)用戶多樣化和使用需求豐富化，計算機操作系統(tǒng)將會有很大的差異性發(fā)展空間。近幾年，隨著用戶對計算機操作系統(tǒng)整體性能的要求越來越高，系統(tǒng)需求也越來越多樣化，系統(tǒng)的性能也越來越好，可靠性也逐漸增高，能夠滿足用戶的實際需要，保證系統(tǒng)和操作程序能夠穩(wěn)定地工作，實現(xiàn)預(yù)期的開發(fā)和設(shè)計目標。

5 結(jié)論

反木桶原理就是用最長的木板來展示它的優(yōu)點和特點，同時也能在很小的空間里占據(jù)一個制高點。將反木桶原理應(yīng)用于計算機操作系統(tǒng)的設(shè)計，可以強化系統(tǒng)的獨特性，讓系統(tǒng)內(nèi)部的軟件的發(fā)展更加均衡，更加注重各個模塊功能的開發(fā)和應(yīng)用，讓計算機操作系統(tǒng)的性能更上一層樓，為國家的科技進步做出更大的貢獻。