反木桶原理在计算机操作系统中的应用
时间：2023-04-20 11:30:07 来源：千叶帆 本文已影响人
王玉红
（赤峰学院数学与计算机科学学院 内蒙古自治区赤峰市 024000）
在计算机操作系统中应用反木桶原理，有助于计算机操作系统的升级和革新，提高计算机操作系统的工作效率。因此，计算机操作系统开发设计人员在计算机操作系统的发展过程中，应当主动地把反木桶原理应用到计算机操作系统的开发中去，在系统研究中突破固有的观念，发展出具有新时代特色的创新型计算机操作系统。
1.1 反木桶原理概念
反木桶原理是指木桶里最长的一块板子，它的特点和优点在一个很小的地方就能占据制高点，并借助这一优势发展自身特色。和传统的“稳扎稳打”原则不同，反木桶原理是一种强调突出自身特色的创新策略，它要求开发人员和技术人员打破固有的固有观念，将自己的优势发挥到极致[1]。在计算机操作系统中，每一个模块就相当于木桶中的木板，在特定的条件下，通过木板的合理组合，可以极大地提升木桶储水量，如果将木桶倾斜到长条状的木板上，可以在短时间内储存更多的水分，但这种方式只能暂时提升储存的水量，并非长久之计。同理，在计算机操作系统中，如果只注意一部分系统的性能，并不能提高系统的实用性。正如在计算机操作系统中，如果某一个设备或者某一个模板出现质量问题火其他短板，那么就会影响到最终计算机的使用效果，所以每个模块在计算机操作系统中都是互相依赖的，在设计时可以充分发挥各自特色，但要注意不能顾此失彼，以免造成某个模块功能缺失等问题。如果不能建立起一套完整的体系，一块木板长度再大也没用，这些木板拼凑出来的成果也无法起到正常木桶的功能与作用。同理，在计算机操作系统的设计中，只是一小部分模块的提升，并不能全面地提升系统整体性能，所以必须要让系统的各个软件与模块互相配合，从而提升操作系统的性能。
2.1 计算机操作系统概念
操作系统主要负责对计算机中软硬件进行资源管理，并可通过其他程序为使用者提供多种系统软件和操作接口。操作系统是计算机系统的核心，它负责管理系统的文件和网络，控制输出和输入设备，决定系统资源的优先次序，管理系统的内存。操作系统可以仅对各种软硬件进行控制，计算机结构如图1所示，使计算机运行更加安全。
图1：计算机结构
2.2 计算机操作系统功能
目前，我国的计算机操作系统功能比较丰富，主要包括文件管理、处理器管理、设备管理、存储管理、作业管理等功能，它可以很好地适应用户对电脑运行的需要，比如设备管理的功能十分完备，可以根据电脑设备的特点、运行规律和运行需要，对设备进行不同的控制和管理，以达到符合电脑的运行需要，从而达到设备的整体性分配管理效果、输入控制水平和输出控制水平。在设备管理软件的帮助下，通过用户的要求，实现对外部设备的高品质控制，从而使输入操作模式和输出模式更加完美。作业管理功能还可以根据每个独立作业的不同，高效地处理各个工序，每个工序都可以精确地分解成不同的作业程序，高效地完成作业计划、各个程序作业资源的分配，保证服务、分类、作业调度策略的合理使用。
从使用者的观点来看，在计算机操作系统的使用和运行过程中，可以有效地完成资源的管理，提高软件、硬件、数据、信息资源的使用效率，减少人力资源的压力和工作量，尽量减少人为的操作对系统的影响，提高计算机操作系统的自动运行效率。当前,主流的服务器操作系统主要有以下三种。（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，系统还可以通过各种不同的程序，抽象地提供系统的操作功能，通过视觉化的方式，将系统的功能展示给使用者，从而降低使用者的操作难度。
将反木桶原理引入到操作系统中，能够极大地提高系统的运行效率，并能有效地减少系统的资源占用。以反木桶原理为基础，强调操作系统的特性，提高企业的核心竞争力，在进行操作系统设计时，要确保每个组件都能充分发挥其特点和优点。同时，也要在这个基础上进行开发和创新，不断地提升操作系统设计水平，不至于被时代所淘汰，在这个充满了竞争的计算机市场里，稳扎稳打。在计算机操作系统的更新中，要有一个科学合理的计划以及清晰的目标，要保证计算机操作系统的实用性。在开发和设计计算机操作系统时，要注意各模块和功能的设计和开发，不要厚此薄彼。在保证系统的可用性和可操作性的前提下，充分发挥各功能模块的协同作用，为企业带来更大的经济效益和社会效益[2]。
3.1 宏观调整计算机操作系统运行机制
在计算操作系统中，反木桶原理起到了很好的作用。首先，木桶的容量，取决于它的直径。不同的操作系统就像一个不同尺寸的桶。因此，每个桶的容积都不一样。更大的木桶可以储存更多的水。计算机操作系统在初期阶段也并不相同，有些具有广泛的资源特色，有些则十分狭窄。同时，每一块木板在不同的情况下，都会根据不同的形状储存不同的水，所以，圆木桶中的水最多，而这个形状，代表着不同的群体，必须要齐心协力，才能组成一个完整的圆。必须要将所有的资源都集中在一个中心，才能达到这个目的，同时也要保证系统不会偏袒任何一个模块，必须一视同仁。针对反木桶原理下的计算机操作系统特点开发的需要，本文对其工作机理进行了改进。这种模式使得操作系统能够更好地适应市场发展的需要。当前，在企业中使用的调度和运行机制主要有μCLinux和μC/OSII两种，这些机制虽然能够保证系统的正常工作，但是在现实中仍然会遇到任务调度数量和优先级数量的限制。比如，μCLinux系统的调度机制的最大优先级数量为100.0，虽然同步输出任务量没有明显的约束，但是在执行过程中，可能会出现任务被抢占等问题。μC/OSII系统的调度机制中的任务数目是固定的，一般是64.0，而最大的负载量则是54.0。相对于μCLinux的调度机制，该机制具有较少的优先权。这种操作系统的调度机制，在企业内部整合和应用后，基本能满足它的工作要求，但是当计算机使用者大量地执行大量的任务时，系统就会发生故障。
在实际应用中，RT-Linux调度机制可以满足核心对资源的优先使用，并能根据企业系统的应用环境特征，实现了内部子网和公用网出口地址、网段地址、VPN隧道等资源的共享，RT-Linux结构如图2所示。
图2：RT-Linux结构
同时，该调度机制在硬件架构上整合了一套带有两个主机特性的调度设备，使得原来的作业环境下的网络规约可以更好地满足系统的工作需要。另外，利用整合的调度机制，对信息操作系统的实际应用进行宏观的调节，使各种信息技术和网络安全技术、密码技术相结合，确保系统的安全。在RT-Linux调度机制中，可以在动态和静态两种情况下，根据企业工作任务的要求，对其内部的优先权进行优化。在静态时，操作系统通过一个单一速率完成宏观调控。在动态条件下，作业系统使用预先定义的优先级来进行资源匹配。此外，RT-Linux调度机制可以确保1024.0线程的优先级数量，这是一个很高的层次，并且能够同时保证任务的调度不会被外部环境所影响。这种方法能很好地适应企业的发展需要，为行业的广泛应用和发展创造了更大的空间。通过完善计算机操作系统的功能，标准化处理系统的体系结构，设计系统的使用和操作标准，使系统能够适应不同类型的企业的发展，从而使计算机操作系统在市场上的持续发展。
3.2 基于结构优化的操作系统占有率提升方案
在调整完计算机操作系统的运行机制后，可以从系统的结构优化层次着手，并对这一工作进行深入的研究，以提高其在市场上的占有率。该系统的主要功能是：在系统中增加一个安全网络，该网络关卡包括ARM主板，密码芯片，通信模块，存储，RJ45，串口等。安全网关是以Linux为基础的，在企业内部应用的时候，将主程序和加密库封装到终端进行加密保存，在系统运行的时候，通过Linux内核对其进行解密，然后在内存中直接运行。这种方式可以有效地阻止主控程序的信息被窃取，同时也确保了主控程序的可执行文件能够通过对其进行解编，从而获得所需的信息。计算机操作系统能够快速处理数据信息，能够实现大量数据信息的快速高效处理，自动化结合高科技计算机技术，能够全面提高工作人员日常办公效率。此外，应用操作系统进行数据处理，能够实现内部数据信息化管理。操作系统软件按照模块划分，包括IPSec协商模块、VPN封装模块、密码算法模块等，并根据系统与用户的数据进行交互，实现系统中各种硬件设备的更换。通过对整个系统进行了优化，确保了系统在实际应用中的频繁使用，并在市场上保持稳定增长。
智能化是计算机操作系统将来的进展趋向。伴随着组织技术的革新、知识的积累以及流程的优化，计算机操作系统最后会发展成为智能管控支持平台。提高人与计算机的关联性，以实际目标和规范流程为前提，用规范化的技术实现全面综合化计算机内部系统整合，全面实现使用企业内部规范化供应链管控、合理管控客户关系以及企业内部整体资源的管控实现全面信息化管理，合理规范企业内部管控支撑平台，实现企业内部业务流程管理模式高质量融合，最终实现计算机操作系统深度虚拟化、复合化以及数字化。要加强计算机操作系统的优化设计，改进操作系统的功能，规范化的处理系统的体系结构，制定系统的使用和运行规范，使计算机操作系统能够适应不同的企业的发展，从而使计算机操作系统在市场上的不断发展。
3.3 安全加固计算机操作系统
在开展计算机操作系统安全加固技术的研究和开发过程中，技术人员对系统接口进行了强化。它可以帮助使用者过滤那些不知名的安全软件，同时也可以让技术人员对防火墙进行优化和升级。同时，目前的操作界面也变得更加简单，更加直观便于操作。同时，在实际使用中，也要让使用者意识到网络安全保护的重要性，并指导使用者进行人工的病毒查杀，并对操作界面进行定期的清理，将多余的无用的软件和程式及时剔除。这主要是因为用户不常使用的软件，很容易被黑客所利用。另外，目前在实际应用中，存在着大量的捆绑软件，存在着很大的安全隐患。在对安全加固技术进行实际研究的时候，可以采用仿真攻击的方法，从攻击者的视角，运用多种手段，对网络、主机的功能和性能进行有效的打击。但该方法必须对其规模进行控制，并经有关部门批准。
在研究计算机的安全和加固技术时，最关键的部分就是系统的数据安全。一般情况下，各大企业都会购买一些安全软件，安装到计算机操作系统上，再由专业人士设定密码，让每个工作人员都有自己的账号。通过账号和身份证登录，可以自行设定新的口令，在查询到具体的数据时，还会设置一些密码来验证身份。同时，要定期清理出已经离职的员工账号，避免长时间闲置的账号被不法人员利用。另外，在连续5次输入登录口令时，技术人员应设定账号锁定功能，并请有关工作人员或管理者到企业的管理部门进行解禁。通过使用网络日志，对系统遭受的攻击和修复进行了实时的记录，并对其进行了定期的统计和总结，对如何有效地优化安全加固技术进行了分析，使整个网络的运行环境得到了充分的保障。
由于计算机使用者缺乏安全意识和不遵守安全规范，导致了网络中存在大量的安全隐患和漏洞。所以，应用计算机操作系统进行安全加固，需要技术人员具有一定的专业知识和计算机操作技能，可以在第一时间发现存在的安全问题，并采取相应的对策。这就需要各大企业加强对系统安全管理人员的培训，提高员工的工作水平，保证系统的安全。为此，地方有关部门要制定相应的政策，以鼓励科技人员积极投身于系统安全加固技术的研发，以保证系统的安全运行。此外，还要制订有关的网络安全管理法规，对使用者的使用行为进行规范，并对违反规定的行为予以严厉的惩罚。在这一点上，应该取消对操作系统的匿名存取，因为大多数计算机软件都具有匿名存取的能力，无需用户填写自己的身份，为用户提供了方便。然而，这样做有损计算机网络的安全性，因此，要想减少被入侵的危险，就必须对被访问的用户进行身份验证。
3.4 降低资源运用量
将反木桶原理引入到计算机操作系统中，能够极大地提高系统的运行效率和处理效果。根据反木桶原理，在进行操作系统的开发时，要确保每个部件都能充分地利用各自的特点和优点。而在这个过程中，必须要有一个持续的发展和革新，避免传统落后的技术与设备被时代所抛弃，在这个充满市场竞争的环境下稳健地发展。在进行计算机操作系统的开发升级时，不能一味追求规模大，要以发展为导向，要科学地进行工程计划，制定明确的发展目标，保证所开发的计算机操作系统具备很好的操作性。在进行计算机操作系统的开发和设计时，必须注重软件的各部分和功能的设计和开发，避免出现各部件差距过大等影响平衡的情况。在保证计算机操作系统的可操作性和实用性基础上，充分发挥其作用，为用户带来更大的经济效益和社会效益。
传统的计算机操作系统已不能适应当今的发展需求，为了适应用户的应用和操作需求，必须朝着微型化、网络化、多元化、方便的方向发展。
（1）小型化趋势。目前，国内外的计算机设备和元件都呈现出小型化趋势，小巧、轻便的手提笔记本计算机和掌上计算机等小型计算机得到广泛应用，为了适应梯级逐渐减小的计算机设备，计算机操作系统也将向着微型化的方向不断发展，在满足使用者需要的前提下，利用先进的纳米技术，不但可以改善就是那几的使用情况，而且还可以减少能耗，是一种低成本低消耗的发展趋势。
（2）网络化趋势。网络已经成为人们生活和工作中的主要部分，随着网络的不断深入，越来越广泛地融入人们的工作和生活中，计算机操作系统对网络资源的依赖性越来越强，在未来的发展过程中，计算机操作系统将会向网络化、智能化方向发展。
（3）专业化的发展趋向。计算机技术和设备在各行各业的应用，对移动计算、网络计算等领域的发展都有很大的促进和推动，同时对计算机操作系统的需求也越来越大，必须要科学地开展这些工作，以提高工作的效率，使每一个环节都能更加深入、更加深入。而且，随着时间的推移，嵌入式系统也会朝着专用通信设备、嵌入式操作方向发展，嵌入式微处理器基本结构如图3所示。虽然嵌入式系统和常规操作系统有很大的相似之处，但也有一些不同的功能，比如操作系统和家电可以通过计算机连接到一起，自动化、智能化地遥控家电，这不但可以提高人们的生活质量，还可以利用各种系统和技术。
图3：嵌入式微处理器基本结构
（4）便利化倾向。目前，虚拟化技术已在我国的计算机行业中得到了广泛的应用，它是提高计算机操作系统使用和使用效率的重要基础保障和技术支撑，在今后的发展过程中，可以实现对系统的高效、高效、方便的连接。然而，鉴于国内现有的虚拟机设备数量庞大，需要进一步深入化、系统化、广泛化的开展各种研究，才能将其应用于计算机操作系统。
（5）安全化的趋势。随着时间的推移，计算机操作系统将会朝着安全的方向发展，这是因为国内各个行业的系统都有可能出现安全问题，这对信息的保密和严肃性造成了很大的影响，因此，在未来的几年里将会不断地研发各种安全技术，以维护系统的安全性，同时防止信息泄露、病毒入侵、黑客入侵等问题，维护系统安全性，维护用户和社会的合法利益。
（6）多元化趋势。多元化趋势的出现，主要是由于目前的计算机操作系统的使用者越来越多，为了适应用户多样化和使用需求丰富化，计算机操作系统将会有很大的差异性发展空间。近几年，随着用户对计算机操作系统整体性能的要求越来越高，系统需求也越来越多样化，系统的性能也越来越好，可靠性也逐渐增高，能够满足用户的实际需要，保证系统和操作程序能够稳定地工作，实现预期的开发和设计目标。
反木桶原理就是用最长的木板来展示它的优点和特点，同时也能在很小的空间里占据一个制高点。将反木桶原理应用于计算机操作系统的设计，可以强化系统的独特性，让系统内部的软件的发展更加均衡，更加注重各个模块功能的开发和应用，让计算机操作系统的性能更上一层楼，为国家的科技进步做出更大的贡献。
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