操作系统论文范文

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篇1

仿真系统在指挥控制系统设计全过程的作用，如图所示：从上图可见，仿真系统在反坦克导弹连指挥控制系统的设计过程中有着重要的顶层分析、辅助设计、论证优化作用。仿真系统的定制开发的基本流程是：

1）从作战使用层面，需要详细分析反坦克导弹体系的协同和信息交互及导弹连战斗关系系统的使用环境、作战原则、系统配置、攻击对象特性和不同作战过程、不同使用模式下的系统响应、状态转换关系，形成系统的工作流程。

2）从信息交互层面，需要详细分析导弹连战斗管理系统所需信息，研究信息交互的内容、对象、交互类型和方式、交互频度和实时性要求等，明晰系统对信息融合、传输、处理和信息共享、分发及协同的需求。

3）根据需求，建立仿真所需的硬件平台，并组成相应的通信网络。

4）分析设计仿真对象，形成对象配置文件。

5）编辑系统结构、业务流程、程序接口，形成仿真规划配置文件。

6）利用可视化开发工具，编辑二维、三维可视化设计，生成可视化规划配置文件。

硬件系统设计

反坦克导弹指挥控制仿真系统通过构成无线、有线、有无线混合组网等通信方式，采用标准通信格式，模拟反坦克导弹连与上级、友邻、协同部队、保障分队通信的互联网，以及模拟反坦克导弹连内部指挥控制专用网络，实现硬件节点间的互联互通。

反坦克导弹指挥控制仿真系统包含下列硬件节点：

1）服务器：用于外部数据处理及数据传输。

2）任务规划席：用于用户对仿真任务的配置及过程控制。功能包括：开始、结束仿真；新建或选择仿真任务；配置仿真对象属性；仿真速度倍率控制。

3）车辆模拟席：用于仿真车辆的实际运行状态，包括：仿真发射车运动状态及位置数据，仿真车辆通信、侦察、指挥、射击、装填等业务能力、作业过程及作业结果。

4）车辆指控席：用于仿真车辆的指挥终端所执行的功能，当验证在研指挥控制系统时，可更换为实装设备，直接进行半实物仿真测试。

5）敌军模拟席：用于显示敌军单位信息，包括：仿真敌军位置数据及车辆的运动状态，仿真已毁和剩余敌军目标信息。硬件结构部署图如下:

软件系统设计

1软件体系结构概述

反坦克导弹指挥控制仿真系统包括业务逻辑设计和可视化界面开发两个基本层面。

1.1仿真对象模型

仿真对象的模型设计是干预、表现和分析仿真过程的实体要素，是决定仿真系统严密性、鲁棒性、可控性的关键环节。仿真对象模型设计的关键是对各作战单元的状态分工的充分考虑，仿真对象的特性和状态通过属性变量来表述控制，仿真对象的全部状态属性，构成了虚拟作战环境的总体状态空间，各仿真对象属性相互依存影响，对仿真对象属性的更改程度直接决定了仿真过程的复杂程度。

1.2仿真算法库

反坦克导弹连指挥控制系统的仿真算法库的建立是指设计整理出指挥控制系统中的基础的、典型的算法模型，定义相关数字接口，形成算法构件，实现系统的模块化、体系化功能，这对于仿真系统的有效性、通用性有着至关重要的意义，涉及仿真系统物理结构、工况及状态迁移、信息交互、信息融合等技术，主要包括：

1）基本数学库；

2）数据类型转换库；

3）时间运算库；

4）车体运动模型；

5）导弹运动模型库；

6）弹药信息组装及解析库；

7）扩展数学库；

8）坐标系转换库；

9）休眠模块。同时，仿真系统的通用软件接口，可接入典型的反坦克导弹连指挥控制模型。

1.3事件响应关系

从仿真的角度来说，模型的执行序列是由作战模拟系统的事件调度机制决定的，即使每个仿真对象都设计得完备有效，而模型间的事件调度机制不充分严密，可能无法实现想定的作战意图，甚至得到扭曲的仿真结果。事件响应关系就是进一步明确指挥控制系统中各单位分工、作战使用需求和工作流程，建立起仿真对象的调用顺序、调用条件和调用结果的规则库，来体现模型运行的约束性。

2可视化界面开发

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A地区通信公司根据当前所管辖的网络系统维护单位的具体情况，要求各单位网络运维工作的考核由网络运行质量管理、市场支撑管理、网络运维成本管理、基础管理等指标构成（考核指标分类、主要指标、权重等信息见表1）

考核办法实施

对于日常工作完成情况，A地区通信公司考核网络运维生产各专业，包括网管、交换、传输、数据、电源空调、本地网线路、接入网、无线市话、大客户业务响应、资源管理等专业，网络运维部在年底组织对单位网络运维工作现场检查，对重点考核内容打分。

对于专项重点工作完成情况考核，主要是考核各维护单位对市公司全年安排的重点工作完成情况，如末梢设备整治、无线市话网络优化及网络运维巡检等重点工作。

考核内容以“大客户电路故障恢复及故障报告提供及时率”为例进行列示。在考核的过程中，为了防止网络系统问题带来的损失，还制定了“否决内容”（指对各单位指标完成情况进行检查或抽查），对于发生以下情况之一的单位，取消全年考核资格，以0分计：一是未能按时、按质完成重要通信、抢险救灾、战备以及其它应急通信任务，造成严重后果；二是拒不服从省、市公司的生产调度令造成严重网络责任事故；三是在发生重大故障后，不按照省、市公司相关管理规定进行报告，或者故意隐瞒故障、在故障原因报告中恶意歪曲事实、在故障调查中有明显舞弊行为；四是因违反互联互通原则给企业造成重大负面影响；五是在考核指标数据采样点的设置或数据上报中存在弄虚作假行为。

对考核数据的统计及保存，各单位应根据本考核细则中的各项指标定义解释、数据来源及计分方法，认真完成与指标相关的原始数据测试、统计、汇总和报送工作，并且妥善保管测试报告、电路调单、故障报告、网管数据等原始记录。

具体考核指标与准则举例

由于网络系统内部控制考核项目较多，指标繁杂，本文列示了“大客户电路故障恢复及故障报告提供及时率”的指标定义、计算与方法说明如下：第一，指标定义：统计期内电路故障及时恢复比率和及时提供故障报告比率的加权平均。

第二，指标值：全年累计100%。

第三，计算公式：考核的范围为所有通过省大客户故障处理系统受理的大客户业务故障。大客户电路故障恢复及故障报告提供及时率＝第四，考核不含不可抗力和客户原因等造成的超时电路业务障碍。对故障原因不明且电路障碍业务恢复超时故障，则障碍受理方和有关责任方各计未及时恢复业务1次；对故障原因不明且电路障碍业务恢复未超时故障，则障碍受理方和有关责任方各计未及时恢复业务0.5次。

大客户电路故障恢复时限按照《通信业务故障处理及故障报告管理规定》执行，要求提供故障报告数为管理规定要求提供的报告数（包括超时故障、重要客户故障、重保期间故障，客户或客服部门要求提供故障报告的故障，上级维护部门要求提供报告等）。

第五，数据来源及统计报送周期。数据来源于省内大客户故障处理系统的统计数据，大客户业务响应部按月统计、汇总，并在年终计算各单位指标完成情况。第六，计分方法。完成或超过指标值的得基本分，不能完成核定指标值的，每低0.5个百分点扣1分，直至扣完为止。第七，评分标准。具体的大客户业务相应考核标准如表2所示。

A地区通信公司对网络系统考核评价的启示

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二、理论教学改革

操作系统是计算机中最重要的软件，它能够对计算机的硬件和软件进行有效的统一管理，便于用户使用计算机。操作系统课程是计算机类专业一门重要的基础课程，其教学内容主要包括进程管理、处理机调度与死锁、存储器管理、设备管理和文件系统五大部分。系统安全问题是信息安全的一个重要研究方向，但是在传统的操作系统课程中并没有涉及到信息安全的相关知识，信息安全专业学生在学习完操作系统课程后，无法将其所学的知识与现有的系统安全问题相结合。因此，针对信息安全专业的特点，理论教学改革应先从教学内容入手，将信息安全中的系统安全技术与操作系统课程的现有内容整合，通过讲授操作系统各个部分的实现原理，让学生深入了解对应系统安全产生的原因和解决方法。如在讲授内存管理时，传统操作系统课程的教学内容需要学生掌握操作系统是如何对内存进行分配、回收和调度。在信息安全专业的操作系统课程中，可以将缓冲区溢出的原理加入其中，使学生真正了解缓冲区溢出攻击的实现方法和预防手段。通过上述将操作系统教学内容和信息安全知识有机的结合起来、相互渗透，学生对操作系统原理和系统安全知识的理解会更加透彻，同时为后续的计算机病毒与原理、网络攻击与防御、逆向工程等信息安全专业课程打下了坚实的基础。

三、实践教学改革

实践教学内容是信息安全专业课程的一个重要环节。为了培养符合社会需求的工程性应用人才，在信息安全专业课程的教学过程中，强调理论和实际相结合的教学方法，在保障理论教学的基础上，强调实践教学，提高学生的工程实践能力。本节将从实验教学、课程设计和实践活动三个方面来讨论如何对操作系统课程的实践教学内容进行改革。

1.实验教学。

为操作系统课程开设合适的实验项目是非常困难的，主要问题在于很难找到合适的实验环境，大多数的操作系统相对于学生来说，太大、太复杂，学生很难在短时间内将操作系统的设计结构和实现代码弄清楚。尽管可以让学生分块的实现操作系统的各个功能，如CPU调度、内存管理等，但是在复杂操作系统中，改变其中的一个功能模块，其工作量也是非常巨大的。因此，在选择操作系统作为课程环境时，需要考虑以下问题：（1）所选操作系统的体系结构和实现方法要尽量简单，便于学生快速掌握系统的实现框架，理解各部分的实现思路和方法。（2）所选的操作系统源代码完整且完全公开。学生可以通过在学习现有操作系统源码的基础上，深入理解操作系统的设计原理。（3）所选操作系统有相应的说明文档，便于学生学习，培养学生的程序设计思维。（4）所选操作系统允许程序员修改，可以重新编译、运行。允许学生对操作系统代码进行修改，是对学生实践能力培养的重要手段。学生根据课上所学的理论知识，可以自行修改操作系统功能，并且便于教师添加信息安全的相关实验。根据以上几点，Minix系统是较适合作为操作系统课程实验环境的系统，而且Minix系统中已经包含了一些安全机制，如特权管理和访问控制。在操作系统课程的实验教学环节中，首先要求学生根据所学理论知识读懂对应的Minix系统源代码，然后要求学生分模块的实现对应功能。操作系统原理课程与教学内容同步的实验学时为20学时，除了传统操作系统实验内容：进程管理（4学时）、进程通信（2学时）、内存管理（4学时）、文件系统（2学时）之外，实验内容中还添加了信息安全相关实验缓冲区溢出（2学时）、访问控制（2学时）、加密文件系统（2学时）、资源竞争（2学时）。实验内容包括验证性和设计型两类实验，培养了学生的实际动手能力。

2.课程设计。

除了与操作系统课程同步的实验教学之外，还可以开设课程设计，让学生能够利用所学操作系统知识，开发、实现相关工具，培养学生的综合设计、开发能力。操作系统课程的实验教学内容是让学生分模块的设计、实现操作系统功能，此类实验对学生理解操作系统的整体架构和工作原理帮助不大，学生无法将各个小的功能模块联系成为一个完整的管理软件，即操作系统。而课程设计的目的是将操作系统课程和其他信息安全相关课程的教学内容相整合，最终实现能够满足实际需求的工程项目。课程设计相对实验教学来说内容较丰富，需要学生组队、合作完成对应的课程设计项目。针对信息安全专业的特点，可以考虑添加与信息安全相关的实验项目，如PE（PortableExecutable）文件分析、Windows病毒开发、系统安全工具开发等。通过上述实验项目，让学生在了解操作系统原理的基础上，开发实用的信息安全软件和工具。通过开设课程设计，既能锻炼学生的实际动手能力，又能培养学生的团队协作能力。

3.实践活动。

除了课堂教学之外，鼓励学生参加各项实践活动也是非常有必要的。组织学生成立大学生创新团队，指导学生申报大学生创新性实验项目，参加校内外举办的信息安全竞赛都是提高学生实践能力的途径。本校每年都组织本专业内、校内、省内及全国信息安全竞赛，同时积极鼓励学生参加校外信息安全竞赛。在此类竞赛中一个重要的考核部分是关于系统安全，即对操作系统漏洞地挖掘和利用，通过以学科竞赛为平台，将操作系统教学引向纵深方向，实现了理论与实践的有机结合，优化了学生的知识结构，促进了学生与其他高校学生和教师的交流，以比赛来使学生得到进步。此外，学院还邀请其他高校、公司有经验的教师、优秀的校友和技术人员来校讲座，增加学生对外沟通和交流的机会，让学生能够接触到新的、实用的业界动态，为今后工作做准备。从实践活动效果来看，学生的实际开发能力提升很快，能够将理论知识更好地融合到实际开发中。此外，实践活动还可以促进学生创新团队建设，通过高年级带动低年级学生，使新生能更早、更快地融入到专业学习中。本校通过几年的尝试，取得了初步成绩，学生在各项信息安全赛事中取得了优异的成绩，培养出来的学生也受到了用人单位的认可。

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随着现代化信息技术的发展和医疗卫生管理要求的不断提高，医院的计算机网络系统已经深入到医院日常业务活动的方方面面。医院的计算机系统一旦崩溃，将会造成无法估计的损失。因此如何加强医院计算机网络的安全性和可靠性就成为一个亟待解决的问题。

一、网络设备安全

（一）硬件设置对网络安全的影响

1.网络布线

医院主干线以及各大楼之间采用多模光纤，并留有备份。光纤到机器端采用屏蔽双绞线，线路之间避免交叉缠绕，并与强电保持30CM以上距离，以减少相互干扰。新增网点，距离交换机尽可能短，以减少信号衰减。平时做好跳线备份，以备急用。

2.中心机房

综合考虑供电、场地、温湿度、防水、防鼠、电磁环境以及接地防雷。

3.服务器

对最上层的服务器和数据库来说如何保证所提供服务的可靠性和不间断性以及数据存储的安全是决定一个信息系统安全的关键。首先必须使用不间断电源(UPS)，保证服务器24小时不间断工作，防止停电造成的数据库损坏。对于中心服务器，目前大部分医院采用的是双机热备份＋磁盘阵列柜的模式，当一个服务器发生故障时，备份服务器能在十几秒的时间内进行切换，启动数据库，一般能在2～3分钟内恢复业务处理。这样只做到了一台服务器出现故障时，能保证信息系统的正常运行，如果阵列出现故障，整个系统仍要停止运行，一般在条件允许的情况下应该备有应急服务器。应急服务器在日常工作时，通过数据库的备份服务实时地进行异地备份，保证数据与中心服务器的同步，当双机服务器或阵列出现故障时，系统能顺利转移到应急服务器上运行，所有用户的使用方法保持不变，患者数据信息连续，不仅方便了操作人员，而且大大的提高了系统的安全性。

4.边界安全

内外网物理断开，这样彻底消灭外网黑客的入侵，内外网需要交换信息时采用U盘或移动硬盘作为中介,并做好防病毒工作。

（二）外界环境对网络设备安全的影响

1.温度会导致逻辑电路产生逻辑错误，技术参数偏离，还会导致系统内部电源烧毁或烧坏某些元器件，影响机器运转和导致一些热敏器件内部损坏或不能正常工作。

2.湿度过高，会使接插件和集成电路的引线等结合部氧化、生绣、霉烂，造成接触不良、开路或短路；湿度过低，会吸附灰尘，加剧噪声。

3.对于机器内部的电路板上的双列直插或组件的接线器，灰尘的阻塞会形成错误的运行结果。过多的尘埃可造成绝缘电阻减小、泄漏电流增加，机器出现错误动作，如果空气潮湿会引起元器件间放电、打火，从而损坏设备，严重的还会引起火灾。

4.静电是网络使用中面临的比较严重的问题，以上谈到的温度、湿度、尘埃等很多原因都可能引起静电。计算机元器件和集成电路对静电非常敏感，它的破坏常常是在不知不觉中发生。

5.靠近网络的计算机、大型医疗设备和网络设备自身等，都能产生电磁辐射，通过辐射、传导等方式对网络系统形成干扰。他们造成的问题是：设备的一些部件会失效，但那些部件的失效看起来又是由于其他部件引起的，像这样的问题很容易被忽略，而且很难诊断，需要专门的诊断软件和硬件来检测。

二、计算机软件的安全

（一）计算机操作系统的安全

目前一般医院服务器和工作站的操作系统多采用微软的WINDOWS系列操作系统，这要求对计算机使用的帐号、用户权限、网络访问以及文件访问等实行严格的控制和管理，定期做好监视、审计和事件日志记录和分析，一方面减少各类违规访问，另一方面，通过系统日志记下来的警告和报错信息，很容易发现相关问题的症结所在。及时下载和打好系统补丁，尽可能关闭不需要的端口，以弥补系统漏洞带来的各类隐患。对各类工作站和服务器的CMOS设置密码，取消不必要的光驱、软驱，屏蔽USB接口，以防止外来光盘、软盘和U盘的使用。对关键数据实行加密存储并分布于多台计算机。

（二）数据库的安全

数据库的选择和备份是医院计算机网络安全管理中的重要问题。系统一旦投入运行，就要求24小时不间断，而一旦发生中断，后果将不堪设想。所以在开发系统软件时，数据库的选择显得尤为重要，在发生故障时应能自动将数据恢复到断点，确保数据库的完整。目前现有医院计算机网络系统在数据库的选择上多采用SQLSERVER、ORACLE数据库。医院的数据库记录时刻都处于动态变化之中，网管人员定时异地备份是不够的，因为一旦系统崩溃，势必存在部分数据的丢失。所以建立一套实时备份系统，这对医院来说是非常重要的。现在很多医院采用磁盘阵列的方式进行对数据的实时备份，但是成本比较大，安全系数也不是很高。根据医院这个特殊的网络系统，可建议设计数据保护计划来实现文件系统和网络数据全脱机备份。例如，采用多个低价位的服务器分片负责，如门诊收费系统采用一台服务器，住院部系统采用另一台服务器，同时再增设总服务器，在总服务器中全套备份所有医院管理系统中的应用软件，每日往总服务器中备份各个管理系统中产生的数据，与此同时也做好磁带、光盘的备份，若有一台分服务器出现异常，该系统就转总服务器进行。这种运行机制，在一些医院取得了很好的效果。

（三）病毒防范与入侵检测

在客户机和服务器上分别安装相应版本防病毒软件，及时更新病毒库和杀毒引擎，在服务器上编写网络登陆脚本，实现客户端病毒库和杀毒软件引擎的自动派送安装。在服务器和安全性要求较高的机器上安装入侵检测系统，实时监控网内各类入侵、违规和破坏行为。

三、人为因素对网络设备安全的影响

据不完全统计，某医院三年内局部网络设备非正常断电所引起的故障中，有16起为施工断电引起网络设备意外断电，有130起为医务人员不小心碰断HUB电源导致计算机不能联网，而仅有5起为网络设备自身不正常掉电或自动重启，占因断电所引起的网络故障总数的3.2%，其余96.8%都是人为因素导致。这充分说明，人为因素应该引起我们足够的重视，应该采取必要的措施降低人为因素导致的网络故障率。具体措施包：

1.对全院职工，特别是对管理人员进行有关教育，让他们树立参与意识和主人翁意识，了解计算机管理的必要性和管理流程，对相关人员进行新业务模式和流程教育，对操作人员进行技术培训，要求准确、熟练。

2.尽量不要在临床科室使用带电源适配器的小型集线器(HUB)。这也是局部网络极不稳定的重要原因，有时维护人员要反复到现场数次解决此类问题。

3.施工前加强施工单位与网络维护人员的协调，断电前制定详细的切换方案和应急方案。

4.合理规划配线间和机柜位置，远离人群，避免噪音。

5.分置配线间内的强电电源和断电频繁的照明电，争取单独供电，和供电部门协调保证24小时不断电。

6.加强内部人员管理，要注意随时观察，尽量避免因此产生的网络故障。

四、小结

随着医院计算机网络的逐步发展，它渐渐成为一个医院关键的、不可缺少的资源。我们必须积极主动的利用各种手段管理网络、诊断问题、防患于未然，为医院计算机信息系统提供良好的运行环境。