Добро пожаловать,
|
|
|
|
|
|
 Поиск
 |
В книге приведено максимально полное изложение геометрических и алгоритмических основ современной компьютерной графики: математические модели графических элементов на плоскости и в пространстве, фундаментальные законы геометрической оптики и основанные на них алгоритмы построения оптических эффектов, методы геометрических преобразований, анализа и синтеза моделей линий, поверхностей и объектов, геометрические задачи визуализации - комплекс алгоритмов 2d- и 3d-отсечения и удаления. Материал сопровождается большим числом иллюстраций, блок-схем алгоритмов и примеров их реализации.
|
|
|
Начинающий фотограф не всегда сможет правильно определять параметры съемки и подстраиваться под те условия, которые сложились на момент съемки. Обычно мастерство приходит после большого количества проб и ошибок.
Но хороших знаний техники съемки бывает мало. Бывают фото-работы на которых, трудно найти какую-либо погрешность, а изображение кажется совершенно неудавшимся. Профессионализм фотографа - в умении видеть. Каждый снимок - это новая картина, новые чувства и переживания. И когда у фотографа появляется желание реализовать свой творческий замысел, можно считать, что он становится настоящим знатоком фото дела.
Реализация необычных идей - привычное дело для фотографа. Владея некоторыми приемами и цифровой камерой (подойдет даже фотоаппарат начального уровня), можно создать свои неповторимые работы.
Секреты цифрового объектива
Начинающий фотограф не всегда сможет правильно определять параметры съемки и подстраиваться под те условия, которые сложились на момент съемки. Обычно мастерство приходит после большого количества проб и ошибок.
Но хороших знаний техники съемки бывает мало. Бывают фото-работы на которых, трудно найти какую-либо погрешность, а изображение кажется совершенно неудавшимся. Профессионализм фотографа - в умении видеть. Каждый снимок - это новая картина, новые чувства и переживания. И когда у фотографа появляется желание реализовать свой творческий замысел, можно считать, что он становится настоящим знатоком фото дела.
Реализация необычных идей - привычное дело для фотографа. Владея некоторыми приемами и цифровой камерой (подойдет даже фотоаппарат начального уровня), можно создать свои неповторимые работы.
Как стать силачом и подержаться за солнце?
Принцип этого трюка основан на простом зрительном обмане. По мере удаления от точки съемки угловой размер объектов становится меньше, а, следовательно, и на фотографии их размер будет обманчив.
Обязательным условием положительного результата должна быть высокая глубина резкости, при которой в фокус попадали бы объекты переднего и заднего плана сцены (в противном случае, станет заметна подделка и обман откроется).
Аналогичный прием может быть использован не только на фотографии, но и при съемке видео. Такой способ может оказаться весьма кстати, когда необходимо завуалировать разницу в росте людей при групповой съемке, для выгодного представления интерьера и т.д.
Трюк с солнцем нужно обязательно делать в безоблачную погоду утром при восходе или вечером при закате светила, когда оно еще находится довольно низко над горизонтом. Человек, которого снимает фотограф, должен располагаться на открытом пространстве, на таком расстоянии, при котором его размеры будут соизмеримы с размерами солнечного диска. Следуя командам фотографа, этот человек поднимает руки на такую высоту, при которой из точки съемки будет видно солнце между руками.
Фото в воздухе.
Фотография - это отображение реального мира. Но если фотографу удастся создать снимок, на котором, с точки зрения, заснято то, чего не может быть, интерес к такой фотографии возрастет во много раз.
Все в мире подчиняется законам физики. Как же заставить зрителя поверить в то, что законы физики не действуют? Такой способ уже давно существует. Один из часто используемых приемов старого кино - полет актера в воздухе. Для того чтобы зритель поверил в то, что супермен может летать, его поднимали на специальном тонком тросе, цвет которого совпадал с цветом фона. Сливаясь с фоном, трос становился невидимым, поэтому казалось, что актер парит над землей.
Подобный прием можно использовать и в фотографии. "Подвесить" стакан воды в воздухе можно, обвязав его тонкой веревкой или леской. Подобрав освещение, можно добиться того, что леска, обтягивающая стакан, будет незаметна. Правда, скорее всего, такую фотографию придется обрезать по краям, так как на некотором расстоянии леска станет видна.
Освещение объектов такой съемки зависит от того, какой фон выбран. Светлые нити должны быть хорошо освещены для того, чтобы не оттенялись на общем фоне. Темные же нити желательно спрятать в тени.
В купальнике - на Северный Полюс!
В середине прошлого века было очень популярно фотографироваться, вставляя свое лицо в прорезь с обратной стороны огромного щита, на котором запечатлен какой-нибудь сюжет. Так фотографу удавалось сделать снимок человека на лошади, в костюме императора и т.д.
Сейчас их роль могут выполнить большие рекламные щиты, которых очень много на современных улицах. Фотографии, наклеенные на них, можно использовать для создания оригинальных трюков.
При съемке на фоне рекламного щита важно удачно выбрать ракурс, чтобы в кадр не попали рекламные надписи, а также крепления щита, которые сразу выдадут подделку.
Для исполнения этого трюка подойдут не только рекламные щиты, но и фотообои с пейзажами, а также любые другие большие снимки, которые вам удастся найти. Если же большие фотографии найти не удается, можете попробовать осуществить этот трюк и с маленькими. Правда, в этом случае в кадр вам полностью попасть не удастся, но небольшого зверька с фотографии вы погладить вполне сможете.
Невероятные фигуры.
Если нужно создать композицию для рекламы, а сам рекламируемый товар или услуга - не лучший объект для съемки, можно прибегнуть к какому-нибудь оптическому обману, что, несомненно, вызовет интерес. Размещение такой рекламы в общественном транспорте или на страницах журнала будет очень эффективно и гарантирует то, что на нее обратят внимание. Даже если человек не интересуется предметом рекламы, он будет долго смотреть на нее, пытаясь сообразить, как же это было сделано.
Использование в художественных работах зрительных иллюзий первым придумал нидерландский художник Мауриц Эшер, который жил в первой половине прошлого века. Одна из его самых известный работ, которую сможете позаимствовать для своих снимков и вы - куб Эшера. Из одного бруска вырезана середина в таком месте, через которое видно дальнее ребро куба. Благодаря этому, когда зритель смотрит на куб, ему кажется, что дальнее ребро пересекает ближнее.
Еще один трюк зрительного обмана можно сделать из трех брусков, "закрутив" их в треугольник по принципу ленты Мебиуса. Для этого нужно поставить бруски таким образом, чтобы третий располагался перпендикулярно плоскости, в которой лежат первые два. На третьем бруске должен быть срез, который поможет сымитировать замкнутую фигуру. Фотографировать такой треугольник нужно с определенной точки, при котором бруски составляют единое целое.
Игры со стеклом.
Благодаря прозрачности и свойствам отражения и преломления лучей, стеклянные объекты помогут создать множество интересных оптических эффектов. Самый известный из них - эффект каустики. Этим термином называют блики света на поверхностях, полученные вследствие прохождения света через прозрачную среду. Обычно эти блики располагаются в области тени, отбрасываемой стеклянным объектом.
Существуют и другие, менее известные, но не менее интересные приемы использования оптических свойств стекла. Один из них - "шахматный рисунок".
Создается он следующим образом. Нужно поставить перед бутылкой два бокала, заполненные жидкостью до половины. Центр этих бокалов должен совпадать с краями бутылки. Это - обязательное условие, поэтому нужно отнестись серьезно к выбору бокалов. Скорее всего, вам придется использовать два бокала разной формы - узкий и широкий. Благодаря эффекту преломления лучей изображение в части бокала, заполненной жидкостью, "перевернется". Та часть жидкости, которая в бокале закрывает бутылку, будет отражать цвет фона, а та часть, которая выходит за край бутылки окрасится в цвет бутылочного стекла. Два бокала, расположенные по краям бутылки, создадут эффект "шахматного поля".
Разместил: Игорь
|
|
|
Откроем замечательную векторную программу Adobe Illustrator и попробуем нарисовать кусочек сыра (если вы не знаете, что такое векторный и подобные вещи, то читайте статью «Первые шаги - компьютерная графика и графические редакторы»). Изучаем векторную графику (Adobe Illustrator).
Откроем замечательную векторную программу Adobe Illustrator и попробуем нарисовать кусочек сыра (если вы не знаете, что такое векторный и подобные вещи, то читайте статью «Первые шаги - компьютерная графика и графические редакторы»).
Для начала нужно создать новый документ (лист бумаги, на котором будем рисовать). В меню выбираем File - New...
Выбираем нужные размеры документа, и наживаем OK, чтобы его создать (в данном случае, взяты значения, те, что предложил Иллюстратор по умолчанию).
Так как рисуем сыр с нуля и еще не умеем, то воспользуемся сыром образцом (будем срисовывать).
Чтобы поместить не векторное изображение на лист, выбираем в меню: File - Place... - выбираем рисунок, который надо разместить на листе.
Прежде чем начать работать с сыром, его надо увеличить. Чтобы сделать саму картинку с сыром больше, надо кликнуть по ней левой кнопкой мыши - таким образом, выделится объект и вокруг него появится рамочка. Потянем за уголок - и таким образом можно изменить размер картинки. Чтобы при этом картинка не деформировалась и сохраняла пропорции, то придерживаем, когда тянем за уголок, клавишу Shift на клавиатуре.
Чтобы изменить видимый размер картинки (приблизить - отдалить) - выберем инструмент лупа (zoom tool) на основной панели инструментов. Этот инструмент, наводим на картинку, кликаем левой кнопкой мыши - изображение приблизится. Если наоборот, отдалить, то кликаем мышью по изображению, придерживая кнопку Alt на клавиатуре. Чтобы снова работать с изображением (т.е. выйти из режима лупы), надо выбрать другой инструмент на панели инструментов (например, следующий инструмент, с которым вы будете работать).
Итак, видимый размер куска сыра увеличен, чтобы было удобнее его обрисовывать, теперь фиксируем картинку с сыром на листе, чтобы, когда с ней начнем работать, она никуда не сдвинулась нечаянно. Для этого выбираем на панели инструментов черную стрелку (selecтion tool), после чего кликаем по рисунку, чтобы его выделить (всегда, объект, с которым работаем, должен быть выделен), затем в меню выбираем Object - Lock - Selecтion.
На панели инструментов выбираем инструмент перо (pen tool), с помощью него обрисовываем сыр. Но прежде чем, обрисовать сыр, надо убрать заливку объекта. Квадраты - белый и черный - внизу панели инструментов, указывают, какой цвет будет у объекта, который рисуем - он будет белым, и вокруг него будет черная граница.
 
Чтобы изменить цвет границы или цвет объекта - кликаем два раза по нужному квадрату (если нужно изменить границу - то по черному, в данном случае, если цвет объекта - по белому), и появится окошко, где можно выбрать другой, нужный цвет. Но в этом случае, другой цвет не нужен, надо, чтобы объект не был закрашен, и было видно только границу (контур объекта) - так будет удобнее срисовывать. Поэтому одним кликом мыши выбираем белый квадрат, и под ним выбираем иконку с квадратом, перечеркнутым красной полосой - таким образом, говорим иллюстратору - отмени заливку объекта белым цветом, и он это сделает.
Теперь начнем обрисовывать сыр, сначала светлую верхнюю плоскость, а затем нижнюю. Кликнем, допустим, в одном из уголков сыра, затем, повторяя контур сыра, кликаем дальше. Чтобы все линии (отрезки, которые появятся при этом), были прямыми, то когда надо кликнуть мышью, чтобы создать очередную точку, не отпуская левую клавишу мыши, тогда удерживая ее и двигая мышью, можно выгнуть отрезок, как угодно, и таким образом более точно обвести сыр.
Если был сделан отрезок кривым (выгнутым), то прежде чем продолжать обрисовывать объект, надо кликнуть левой кнопкой мыши по последней точке, которую поставили, и только затем создавать новую точку и отрезок. Если этого не сделаете, то следующий отрезок выгнется подобно предыдущему.
Если не верно поставлена точка, если отрезок как-то не так выгнут, то чтобы отменить действие, нажимаем на клавиатуре Ctrl+Z. Если отменили предыдущее действие ошибочно, то нажмите Ctrl+Shift+Z, чтобы вернуть все обратно.
Чтобы завершить обрисовывать верхнюю часть сыра надо обязательно закончить в той точке, с которой начали, чтобы получить цельный объект (т.е. замкнуть наш контур).
Аналогично первому создаем второй контур (объект).
Чтобы нагляднее было видно, что на картинке два контура: второй, недорисованный контур, немного сдвинут в сторону. При этом создание объекта не было прервано. Что делать, если надо довести контур объекта, после того как прервались? Чтобы продолжить работу, надо ткнуть кнопкой мышки в точку объекта, на которой прервались и можно дорисовывать объект дальше (естественно, при этом на панели инструментов должно быть выбрано перо, если надо дорисовать объект; если же надо подвигать объект, то переключаемся на selecтion tool - черная стрелка, только не забыть переключаться на нужные инструменты, прежде чем выполнять какие-то действия над объектом).
Когда нарисованы нужные объекты, следует их закрасить. Как это делается, объяснялось ранее: выделяем объект, и внизу панели через квадраты оперируем цветом. Есть и другие пути: можно вызвать цветовую палитру, чтобы она всегда на экране: Window - Color (опять же выделяем объект, прежде, чем дать ему цвет). Также можно, выделив объект, выбрать инструмент пипетка (eyedroррer tool) на панели инструментов, и ткнуть пипеткой по другому объекту на листе (например, по картинке с сыром, чтобы дать новому объекту такой же цвет, как цвет куска сыра, с которого срисовываем).
На данном примере три куска сыра: один - с какого срисовываем, второй - кусок сыра, которому дали такие же цвета, как сыру на картинке, но т.к. цвета не сырные, заплесневелые, то были подобранны другие цвета, которые можно видеть на третьем куске сыра. Если еще трудно сделать последнее самим, то сохраните картинку с примером на компьютере, поместите ее на лист бумаги в иллюстраторе и при помощи пипетки, дайте вашему куску сыра такие же яркие и приятные цвета, как у третьего куска сыра на картинке с примерами.
Как перемещать и копировать нарисованные объекты? Перемещать объекты надо следующим образом: выделить объект, предварительно выбрав инструмент selecтion tool (черная стрелка) на панели инструментов, а затем при помощи мышки перетащить выбранный объект. Если надо переместить сразу несколько объектов: опять же выбираем selecтion tool, и далее либо удерживая левую кнопку мыши выделяем все объекты, либо кликаем на нужные нам объекты поочередно, удерживая клавишу Shift на клавиатуре. После того как были выделены все нужные объекты, их можно перемещать, куда угодно. Также, выделив объекты, можно скопировать их Edit - Copy. Чтобы вставить скопированные объекты на лист - Edit - Paste. Чтобы удалить, выделенные объекты - Edit - Clear.
После придания куску, который рисуем, нужные цвета, рисуем на нем сырные дырки, чтобы придать ему еще большую схожесть с сыром. Дырки не будем срисовывать с фотографии куска сыра, а нарисуем сами. Дырка - это круг. Круги рисуют при помощи инструмента elliрse tool. Чтобы найти этот инструмент на панели инструментов надо кликнуть мышкой по инструменту квадрат (rectangle tool), удерживая мышку, выпадет меню, в котором надо выбрать elliрse tool. Далее кликаем на нашем листе в любом месте и рисуем круг.
Нарисовав круг, даем ему цвет более насыщенный и темный, чем боковая сторона сыра (т.к. дырка для этой стороны, а дырка она визуально более темная по цвету, чем сама сторона). Если переместить, нарисованный круг, на кусок сыра, то станет понятно, что он еще не смотрится дыркой, не хватает "глубины", так что надо приблизить круг (дырку) ближе к реальности, добавив ей бликов и теней.
Итак, скопируем круг, и вставим скопированное на лист (как это делается, рассказывалось ранее). Затем совместим круги так, как показано на рисунке (в итоге должно быть три круга - один исходный, и два которые, скопировав исходный круг, вставили на лист, а затем совместили между собой новые круги, как показано на рисунке):
Теперь порежем эти круги при помощи Pathfinder. Вызываем его через меню: Window - Pathfinder. Далее оба круга выделяем, и нажимаем в окошке Pathfinder инструмент Divide. Если сейчас попытаться подвигать круги, то обнаружите, что они слиплись в один объект. На самом деле, Divider порезал наши круги на много маленьких объектов, но для удобства, он их потом сгруппировал (вдруг захочется их передвинуть сразу куда-нибудь). Поэтому надо рассгруппировать все объекты. Выделяем нашу группу объектов, выбираем в меню - Object - Ungroup.
Если теперь попробовать мышкой подвигать круги, то видим, что их все-таки разрезали, и получили в итоге три очень интересных объекта: два полумесяца и объект похожий на дыню. Круги и резали, т.к. нужны были полумесяцы. Скопируем один из полумесяцев, вставим на лист, дадим ему цвет чуть бледнее, чем цвет круга, и переместим на круг, как показано на нашем рисунке (см. чуть выше).
Затем еще раз копируем полумесяц и вставляем его на лист, делаем его еще светлее, и переносим на наш круг, как показано на рисунке:
Теперь нужен другой полумесяц, зеркальный тем, что копировали до этого. Берем полумесяц, копируем, даем ему самый темный цвет по сравнению с другими объектами, перемещаем на круг так, как показано на рисунке:
Вот и все, сырная дырка готова, теперь надо переместим ее на сыр. Для этого надо сгруппировать все объекты, имеющие отношение к сырной дырке, чтобы потом было легче их копировать и перемещать при необходимости. Чтобы сгруппировать объекты, их нужно выделить, а затем группируем их, выбрав в меню Object - Group (если надо будет снова разбить объекты, отклеить друг от друга, то выделяем сгруппированные объекты, и при помощи уже знакомого Object - Ungroup).
Итак, переместили дырку на сыр, теперь скопируем ее, и вставим еще несколько новых дырок на боковую сторону сыра. Сделаем их размеры разными (как, уменьшать-увеличивать размер объекта говорили в начале статьи). В итоге, должны получить, вот такой сыр:
Чтобы сыр был похож на настоящий, добавим еще одну полудырку, а так же теней и рефлексов на края.
Для этого берем готовую дырку, копируем, вставляем на лист (отдельно от сыра), и затем при помощи Pathfinder и Divider ее ополовиниваем. Также копируем два полумесяца, которые потом, вставим на край сыра. Получаются две следующие картинки:
Теперь и половинку дырки, и два полумесяца немного развернем при помощи инструмента rotate tool. Края сыра идут немного под наклоном, и чтобы совместить дырки с краями куска сыра, их надо привести в соответствие. Теперь наложим их на кусок сыра, если надо еще чуть-чуть поразворачиваем, и в итоге должны получить следующее:
Итак, кусок сыра почти нарисовали, теперь надо нарисовать дырки для верхней плоскости (копируем уже имеющиеся дырки, и немного изменяем им цвет на посветлее, затем немного их трансформируем до овалов, и разворачиваем при помощи rotate tool):
Теперь еще для красоты можно нарисовать при помощи пера парочку рефлексов и теней, и сыр готов:
Можете идти ловить мышей. Хотя... умея рисовать картинки в Иллюстраторе, вам будет не до мышей.
Разместил: Игорь
|
|
|
В этой статье я попытаюсь дать оценку быстродействию файловых систем, используемых в операционных системах WindowsNT/2000. Статья не содержит графиков и результатов тестирований, так как эти результаты слишком сильно зависят от случая, методик тестирования и конкретных систем, и не имеют почти никакой связи с реальным положением дел. В этом материале я вместо этого постараюсь описать общие тенденции и соображения, связанные с производительностью файловых систем. Прочитав данный материал, вы получите информацию для размышлений и сможете сами сделать выводы, понять, какая система будет быстрее в ваших условиях, и почему. Возможно, некоторые факты помогут вам также оптимизировать быстродействие своей машины с точки зрения файловых систем, подскажут какие-то решения, которые приведут к повышению скорости работы всего компьютера.
В данном обзоре упоминаются три системы - FAT (далее FAT16), FAT32 и NTFS, так как основной вопрос, стоящий перед пользователями Windows2000 - это выбор между этими вариантами. Я приношу извинение пользователям других файловых систем, но проблема выбора между двумя, внешне совершенно равнозначными, вариантами со всей остротой стоит сейчас только в среде Windows2000. Я надеюсь, всё же, что изложенные соображения покажутся вам любопытными, и вы сможете сделать какие-то выводы и о тех системах, с которыми вам приходится работать.
Данная статья состоит из множества разделов, каждый из которых посвящен какому-то одному вопросу быстродействия. Многие из этих разделов в определенных местах тесно переплетаются между собой. Тем не менее, чтобы не превращать статью в кашу, в соответствующем разделе я буду писать только о том, что имеет отношение к обсуждаемый в данный момент теме, и ни о чем более. Если вы не нашли каких-то важных фактов в тексте - не спешите удивляться: скорее всего, вы встретите их позже. Прошу вас также не делать никаких поспешных выводов о недостатках и преимуществах той или иной системы, так как противоречий и подводных камней в этих рассуждениях очень и очень много. В конце я попытаюсь собрать воедино всё, что можно сказать о быстродействии систем в реальных условиях.
Теория
Самое фундаментальное свойство любой файловой системы, влияющее на быстродействие всех дисковых операций - структура организации и хранения информации, т.е. то, как, собственно, устроена сама файловая система. Первый раздел - попытка анализа именно этого аспекта работы, т.е. физической работы со структурами и данными файловой системы. Теоретические рассуждения, в принципе, могут быть пропущены - те, кто интересуется лишь чисто практическими аспектами быстродействия файловых систем, могут обратиться сразу ко второй части статьи.
Для начала хотелось бы заметить, что любая файловая система так или иначе хранит файлы. Доступ к данным файлов - основная и неотъемлемая часть работы с файловой системой, и поэтому прежде всего нужно сказать пару слов об этом. Любая файловая система хранит данные файлов в неких объемах - секторах, которые используются аппаратурой и драйвером как самая маленькая единица полезной информации диска. Размер сектора в подавляющем числе современных систем составляет 512 байт, и все файловые системы просто читают эту информацию и передают её без какой либо обработки приложениям. Есть ли тут какие-то исключения? Практически нет. Если файл хранится в сжатом или закодированном виде - как это возможно, к примеру, в системе NTFS - то, конечно, на восстановление или расшифровку информации тратится время и ресурсы процессора. В остальных случаях чтение и запись самих данных файла осуществляется с одинаковой скоростью, какую файловую систему вы не использовали бы.
Обратим внимание на основные процессы, осуществляемые системой для доступа к файлам:
Поиск данных файла
Выяснение того, в каких областях диска хранится тот или иной фрагмент файла - процесс, который имеет принципиально разное воплощение в различных файловых системах. Имейте в виду, что это лишь поиск информации о местоположении файла - доступ к самим данным, фрагментированы они или нет, здесь уже не рассматривается, так как этот процесс совершенно одинаков для всех систем. Речь идет о тех "лишних" действиях, которые приходится выполнять системе перед доступом к реальным данным файлов.
На что влияет этот параметр: на скорость навигации по файлу (доступ к произвольному фрагменту файла). Любая работа с большими файлами данных и документов, если их размер - несколько мегабайт и более. Этот параметр показывает, насколько сильно сама файловая система страдает от фрагментации файлов.
NTFS способна обеспечить быстрый поиск фрагментов, поскольку вся информация хранится в нескольких очень компактных записях (типичный размер - несколько килобайт). Если файл очень сильно фрагментирован (содержит большое число фрагментов) - NTFS придется использовать много записей, что часто заставит хранить их в разных местах. Лишние движения головок при поиске этих данных, в таком случае, приведут к сильному замедлению процесса поиска данных о местоположении файла.
FAT32, из-за большой области самой таблицы размещения будет испытывать огромные трудности, если фрагменты файла разбросаны по всему диску. Дело в том, что FAT (File Allocation Table, таблица размещения файлов) представляет собой мини-образ диска, куда включен каждый его кластер. Для доступа к фрагменту файла в системе FAT16 и FAT32 приходится обращаться к соответствующей частичке FAT. Если файл, к примеру, расположен в трех фрагментах - в начале диска, в середине, и в конце - то в системе FAT нам придется обратиться к фрагменту FAT также в его начале, в середине и в конце. В системе FAT16, где максимальный размер области FAT составляет 128 Кбайт, это не составит проблемы - вся область FAT просто хранится в памяти, или же считывается с диска целиком за один проход и буферизируется. FAT32 же, напротив, имеет типичный размер области FAT порядка сотен килобайт, а на больших дисках - даже несколько мегабайт. Если файл расположен в разных частях диска - это вынуждает систему совершать движения головок винчестера столько раз, сколько групп фрагментов в разных областях имеет файл, а это очень и очень сильно замедляет процесс поиска фрагментов файла.
Вывод: Абсолютный лидер - FAT16, он никогда не заставит систему делать лишние дисковые операции для данной цели. Затем идет NTFS - эта система также не требует чтения лишней информации, по крайней мере, до того момента, пока файл имеет разумное число фрагментов. FAT32 испытывает огромные трудности, вплоть до чтения лишних сотен килобайт из области FAT, если файл разбросан разным областям диска. Работа с внушительными по размеру файлами на FAT32 в любом случае сопряжена с огромными трудностями - понять, в каком месте на диске расположен тот или иной фрагмент файла, можно лишь изучив всю последовательность кластеров файла с самого начала, обрабатывая за один раз один кластер (через каждые 4 Кбайт файла в типичной системе). Стоит отметить, что если файл фрагментирован, но лежит компактной кучей фрагментов - FAT32 всё же не испытывает больших трудностей, так как физический доступ к области FAT будет также компактен и буферизован.
Поиск свободного места
Данная операция производится в том случае, если файл нужно создать с нуля или скопировать на диск. Поиск места под физические данные файла зависит от того, как хранится информация о занятых участках диска.
На что влияет этот параметр: на скорость создания файлов, особенно больших. Сохранение или создание в реальном времени больших мультимедийных файлов (.wav, к примеру), копирование больших объемов информации, т.д. Этот параметр показывает, насколько быстро система сможет найти место для записи на диск новых данных, и какие операции ей придется для этого проделать.
Для определения того, свободен ли данный кластер или нет, системы на основе FAT должны просмотреть одну запись FAT, соответствующую этому кластеру. Размер одной записи FAT16 составляет 16 бит, одной записи FAT32 - 32 бита. Для поиска свободного места на диске может потребоваться просмотреть почти всего FAT - это 128 Кбайт (максимум) для FAT16 и до нескольких мегабайт (!) - в FAT32. Для того, чтобы не превращать поиск свободного места в катастрофу (для FAT32), операционной системе приходится идти на различные ухищрения.
NTFS имеет битовую карту свободного места, одному кластеру соответствует 1 бит. Для поиска свободного места на диске приходится оценивать объемы в десятки раз меньшие, чем в системах FAT и FAT32.
Вывод: NTFS имеет наиболее эффективную систему нахождения свободного места. Стоит отметить, что действовать "в лоб" на FAT16 или FAT32 очень медленно, поэтому для нахождения свободного места в этих системах применяются различные методы оптимизации, в результате чего и там достигается приемлемая скорость. (Одно можно сказать наверняка - поиск свободного места при работе в DOS на FAT32 - катастрофический по скорости процесс, поскольку никакая оптимизация невозможна без поддержки хоть сколь серьезной операционной системы).
Работа с каталогами и файлами
Каждая файловая система выполняет элементарные операции с файлами - доступ, удаление, создание, перемещение и т.д. Скорость работы этих операций зависит от принципов организации хранения данных об отдельных файлах и от устройства структур каталогов.
На что влияет этот параметр: на скорость осуществления любых операций с файлом, в том числе - на скорость любой операции доступа к файлу, особенно - в каталогах с большим числом файлов (тысячи).
FAT16 и FAT32 имеют очень компактные каталоги, размер каждой записи которых предельно мал. Более того, из-за сложившейся исторически системы хранения длинных имен файлов (более 11 символов), в каталогах систем FAT используется не очень эффективная и на первый взгляд неудачная, но зато очень экономная структура хранения этих самих длинных имен файлов. Работа с каталогами FAT производится достаточно быстро, так как в подавляющем числе случаев каталог (файл данных каталога) не фрагментирован и находится на диске в одном месте.
Единственная проблема, которая может существенно понизить скорость работы каталогов FAT - большое количество файлов в одном каталоге (порядка тысячи или более). Система хранения данных - линейный массив - не позволяет организовать эффективный поиск файлов в таком каталоге, и для нахождения данного файла приходится перебирать большой объем данных (в среднем - половину файла каталога).
NTFS использует гораздо более эффективный способ адресации - бинарное дерево, о принципе работы которого можно прочесть в другой статье (Файловая система NTFS). Эта организация позволяет эффективно работать с каталогами любого размера - каталогам NTFS не страшно увеличение количества файлов в одном каталоге и до десятков тысяч.
Стоит заметить, однако, что сам каталог NTFS представляет собой гораздо менее компактную структуру, нежели каталог FAT - это связано с гораздо большим (в несколько раз) размером одной записи каталога. Данное обстоятельство приводит к тому, что каталоги на томе NTFS в подавляющем числе случаев сильно фрагментированы. Размер типичного каталога на FAT-е укладывается в один кластер, тогда как сотня файлов (и даже меньше) в каталоге на NTFS уже приводит к размеру файла каталога, превышающему типичный размер одного кластера. Это, в свою очередь, почти гарантирует фрагментацию файла каталога, что, к сожалению, довольно часто сводит на нет все преимущества гораздо более эффективной организации самих данных.
Вывод: структура каталогов на NTFS теоретически гораздо эффективнее, но при размере каталога в несколько сотен файлов это практически не имеет значения. Фрагментация каталогов NTFS, однако, уверенно наступает уже при таком размере каталога. Для малых и средних каталогов NTFS, как это не печально, имеет на практике меньшее быстродействие.
Преимущества каталогов NTFS становятся реальными и неоспоримыми только в том случае, если в одно каталоге присутствуют тысячи файлов - в этом случае быстродействие компенсирует фрагментированность самого каталога и трудности с физическим обращением к данным (в первый раз - далее каталог кэшируется). Напряженная работа с каталогами, содержащими порядка тысячи и более файлов, проходит на NTFS буквально в несколько раз быстрее, а иногда выигрыш в скорости по сравнению с FAT и FAT32 достигает десятков раз.
Практика
К сожалению, как это часто бывает во всевозможных компьютерных вопросах, практика не очень хорошо согласуется с теорией. NTFS, имеющая, казалось бы, очевидные преимущества в структуре, показывает не настолько уж фантастические результаты, как можно было бы ожидать. Какие еще соображения влияют на быстродействие файловой системы? Каждый из рассматриваемых далее вопросов вносит свой вклад в итоговое быстродействие. Помните, однако, что реальное быстродействие - результат действия сразу всех факторов, поэтому и в этой части статьи не стоит делать поспешных выводов.
Объем оперативной памяти (кэширование)
Очень многие данные современных файловых систем кэшируются или буферизируются в памяти компьютера, что позволяет избежать лишних операций физического чтения данных с диска. Для нормальной (высокопроизводительной) работы системы в кэше приходится хранить следующие типы информации:
Данные о физическом местоположении всех открытых файлов. Это, прежде всего, позволит обращаться к системным файлам и библиотекам, доступ к которым идет буквально постоянно, без чтения служебной (не относящейся к самим файлам) информации с диска. Это же относится к тем файлам, которые исполняются в данный момент - т.е. к выполняемым модулям (.exe и .dll) активных процессов в системе. В эту категорию попадают также файлы системы, с которыми производится работа (прежде всего реестр и виртуальная память, различные .ini файлы, а также файлы документов и приложений).
Наиболее часто используемые каталоги. К таковым можно отнести рабочий стол, меню "пуск", системные каталоги, каталоги кэша интернета, и т.п.
Данные о свободном месте диска - т.е. та информация, которая позволит найти место для сохранения на диск новых данных.
В случае, если этот базовый объем информации не будет доступен прямо в оперативной памяти, системе придется совершать множество ненужных операций еще до того, как она начнет работу с реальными данными. Что входит в эти объемы в разных файловых системах? Или, вопрос в более практической плоскости - каким объемом свободной оперативной памяти надо располагать, чтобы эффективно работать с той или иной файловой системой?
FAT16 имеет очень мало данных, отвечающих за организацию файловой системы. Из служебных областей можно выделить только саму область FAT, которая не может превышать 128 Кбайт (!) - эта область отвечает и за поиск фрагментов файлов, и за поиск свободного места на томе. Каталоги системы FAT также очень компактны. Общий объем памяти, необходимый для предельно эффективной работы с FAT-ом, может колебаться от сотни килобайт и до мегабайта-другого - при условии огромного числа и размера каталогов, с которыми ведется работа.
FAT32 отличается от FAT16 лишь тем, что сама область FAT может иметь более внушительные размеры. На томах порядка 5 - 10 Гбайт область FAT может занимать объем в несколько Мбайт, и это уже очень внушительный объем, надежно кэшировать который не представляется возможным. Тем не менее, область FAT, а вернее те фрагменты, которые отвечают за местоположение рабочих файлов, в подавляющем большинстве систем находятся в памяти машины - на это расходуется порядка нескольких Мбайт оперативной памяти.
NTFS, к сожалению, имеет гораздо большие требования к памяти, необходимой для работы системы. Прежде всего, кэширование сильно затрудняет большие размеры каталогов. Размер одних только каталогов, с которыми активно ведет работу система, может запросто доходить до нескольких Мбайт и даже десятков Мбайт! Добавьте к этому необходимость кэшировать карту свободного места тома (сотни Кбайт) и записи MFT для файлов, с которыми осуществляется работа (в типичной системе - по 1 Кбайт на каждый файл). К счастью, NTFS имеет удачную систему хранения данных, которая не приводит к увеличению каких-либо фиксированных областей при увеличении объема диска. Количество данных, с которым оперирует система на основе NTFS, практически не зависит от объема тома, и основной вклад в объемы данных, которые необходимо кэшировать, вносят каталоги. Тем не менее, уже этого вполне достаточно для того, чтобы только минимальный объем данных, необходимых для кэширования базовых областей NTFS, доходил до 5 - 8 Мбайт.
[pagebreak]
К сожалению, можно с уверенностью сказать: NTFS теряет огромное количество своего теоретического быстродействия из-за недостаточного кэширования. На системах, имеющих менее 64 Мбайт памяти, NTFS просто не может оказаться быстрее FAT16 или FAT32. Единственное исключение из этого правила - диски FAT32, имеющие объем десятки Гбайт (я бы лично серьезно опасался дисков FAT32 объемом свыше, скажем, 30 Гбайт). В остальных же случаях - системы с менее чем 64 мегабайтами памяти просто обязаны работать с FAT32 быстрее.
Типичный в настоящее время объем памяти в 64 Мбайта, к сожалению, также не дает возможности организовать эффективную работу с NTFS. На малых и средних дисках (до 10 Гбайт) в типичных системах FAT32 будет работать, пожалуй, немного быстрее. Единственное, что можно сказать по поводу быстродействия систем с таким объемом оперативной памяти - системы, работающие с FAT32, будут гораздо сильнее страдать от фрагментации, чем системы на NTFS. Но если хотя бы изредка дефрагментировать диски, то FAT32, с точки зрения быстродействия, является предпочтительным вариантом. Многие люди, тем не менее, выбирают в таких системах NTFS - просто из-за того, что это даст некоторые довольно важные преимущества, тогда как типичная потеря быстродействия не очень велика.
Системы с более чем 64 Мбайтами, а особенно - со 128 Мбайт и более памяти, смогут уверенно кэшировать абсолютно всё, что необходимо для работы систем, и вот на таких компьютерах NTFS, скорее всего, покажет более высокое быстродействие из-за более продуманной организации данных. В наше время этим показателям соответствует практически любой компьютер.
Быстродействие накопителя
Влияют ли физические параметры жесткого диска на быстродействие файловой системы? Да, хоть и не сильно, но влияют. Можно выделить следующие параметры физической дисковой системы, которые по-разному влияют на разные типы файловых систем:
Время случайного доступа (random seek time). К сожалению, для доступа к системным областям на типичном диске более сложной файловой системы (NTFS) приходится совершать, в среднем, больше движений головками диска, чем в более простых системах (FAT16 и FAT32). Гораздо большая фрагментация каталогов, возможность фрагментации системных областей - всё это делает диски NTFS гораздо более чувствительными к скорости считывания произвольных (случайных) областей диска. По этой причине использовать NTFS на медленных (старых) дисках не рекомендуется, так как высокое (худшее) время поиска дорожки дает еще один плюс в пользу систем FAT.
Наличие Bus Mastering. Bus Mastering - специальный режим работы драйвера и контроллера, при использовании которого обмен с диском производится без участия процессора. Стоит отметить, что система запаздывающего кэширования NTFS сможет действовать гораздо более эффективно при наличии Bus Mastering, т.к. NTFS производит отложенную запись гораздо большего числа данных. Системы без Bus Mastering в настоящее время встречаются достаточно редко (обычно это накопители или контроллеры, работающие в режиме PIO3 или PIO4), и если вы работаете с таким диском - то, скорее всего, NTFS потеряет еще пару очков быстродействия, особенно при операциях модификации каталогов (например, активная работа в интернете - работа с кэшем интернета).
Кэширование как чтения, так и записи на уровне жестких дисков (объем буфера HDD - от 128 Кбайт до 1-2 Мбайт в современных дорогих дисках) - фактор, который будет более полезен системам на основе FAT. NTFS из соображений надежности хранения информации осуществляет модификацию системных областей с флагом "не кэшировать запись", поэтому быстродействие системы NTFS слабо зависит от возможности кэширования самого HDD. Системы FAT, напротив, получат некоторый плюс от кэширования записи на физическом уровне. Стоит отметить, что, вообще говоря, всерьез принимать в расчет размер буфера HDD при оценке быстродействия тех или иных файловых систем не стоит.
Подводя краткий итог влиянию быстродействия диска и контроллера на быстродействия системы в целом, можно сказать так: NTFS страдает от медленных дисков гораздо сильнее, чем FAT.
Размер кластера
Хотелось бы сказать пару слов о размере кластера - тот параметр, который в файловых системах FAT32 и NTFS можно задавать при форматировании практически произвольно. Прежде всего, надо сказать, что больший размер кластера - это практически всегда большее быстродействие. Размер кластера на томе NTFS, однако, имеет меньшее влияние на быстродействие, чем размер кластера для системы FAT32.
Типичный размер кластера для NTFS - 4 Кбайта. Стоит отметить, что при большем размере кластера отключается встроенная в файловую систему возможность сжатия индивидуальных файлов, а также перестает работать стандартный API дефрагментации - т.е. подавляющее число дефрагментаторов, в том числе встроенный в Windows 2000, будут неспособны дефрагментировать этот диск. SpeedDisk, впрочем, сможет - он работает без использования данного API. Оптимальным с точки зрения быстродействия, по крайней мере, для средних и больших файлов, считается (самой Microsoft) размер 16 Кбайт. Увеличивать размер далее неразумно из-за слишком больших расходов на неэффективность хранения данных и из-за мизерного дальнейшего увеличения быстродействия. Если вы хотите повысить быстродействие NTFS ценой потери возможности сжатия - задумайтесь о форматировании диска с размером кластера, большим чем 4 Кбайта. Но имейте в виду, что это даст довольно скромный прирост быстродействия, который часто не стоит даже уменьшения эффективности размещения файлов на диске.
Быстродействие системы FAT32, напротив, можно довольно существенно повысить, увеличив размер кластера. Если в NTFS размер кластера почти не влияет на размер и характер данных системных областей, то в системе FAT увеличивая кластер в два раза, мы сокращаем область FAT в те же два раза. Вспомните, что в типичной системе FAT32 эта очень важная для быстродействия область занимает несколько Мбайт. Сокращение области FAT в несколько раз даст заметное увеличение быстродействия, так как объем системных данных файловой системы сильно сократиться - уменьшается и время, затрачиваемое на чтение данных о расположении файлов, и объем оперативной памяти, необходимый для буферизирования этой информации. Типичный объем кластера для систем FAT32 составляет тоже 4 Кбайт, и увеличение его до 8 или даже до 16 Кбайт - особенно для больших (десяток и более гигабайт) дисков - достаточно разумный шаг.
Другие соображения
NTFS является достаточно сложной системой, поэтому, в отличие от FAT16 и FAT32, имеются и другие факторы, которые могут привести к существенному замедлению работы NTFS:
Диск NTFS был получен преобразованием раздела FAT16 или FAT32 (команда convert). Данная процедура в большинстве случаев представляет собой тяжелый случай для быстродействия, так как структура служебных областей NTFS, скорее всего, получится очень фрагментированной. Если есть возможность - избегайте преобразования других систем в NTFS, так как это приведет к созданию очень неудачного диска, которому не поможет даже типичный (неспециализированный) дефрагментатор, типа Diskeeper-а или встроенного в Windows 2000.
Активная работа с диском, заполненным более чем на 80% - 90%, представляет собой катастрофический для быстродействия NTFS случай, так как фрагментация файлов и, самое главное, служебных областей, будет расти фантастически быстро. Если ваш диск используется в таком режиме - FAT32 будет более удачным выбором при любых других условиях.
Выводы
В данной заключительной части "одной строчкой" собраны ключевые особенности быстродействия этих трех файловых систем.
FAT - плюсы:
Для эффективной работы требуется немного оперативной памяти.
Быстрая работа с малыми и средними каталогами.
Диск совершает в среднем меньшее количество движений головок (в сравнении с NTFS).
Эффективная работа на медленных дисках.
FAT - минусы:
Катастрофическая потеря быстродействия с увеличением фрагментации, особенно для больших дисков (только FAT32).
Сложности с произвольным доступом к большим (скажем, 10% и более от размера диска) файлам.
Очень медленная работа с каталогами, содержащими большое количество файлов.
NTFS - плюсы:
Фрагментация файлов не имеет практически никаких последствий для самой файловой системы - работа фрагментированной системы ухудшается только с точки зрения доступа к самим данным файлов.
Сложность структуры каталогов и число файлов в одном каталоге также не чинит особых препятствий быстродействию.
Быстрый доступ к произвольному фрагменту файла (например, редактирование больших .wav файлов).
Очень быстрый доступ к маленьким файлам (несколько сотен байт) - весь файл находится в том же месте, где и системные данные (запись MFT).
NTFS - минусы:
Существенные требования к памяти системы (64 Мбайт - абсолютный минимум, лучше - больше).
Медленные диски и контроллеры без Bus Mastering сильно снижают быстродействие NTFS.
Работа с каталогами средних размеров затруднена тем, что они почти всегда фрагментированы.
Диск, долго работающий в заполненном на 80% - 90% состоянии, будет показывать крайне низкое быстродействие.
Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что на практике основной фактор, от которого зависит быстродействие файловой системы - это, как ни странно, объем памяти машины. Системы с памятью 64-96 Мбайт - некий рубеж, на котором быстродействие NTFS и FAT32 примерно эквивалентно. Обратите внимание также на сложность организации данных на вашей машине. Если вы не используете ничего, кроме простейших приложений и самой операционной системы - может случиться так, что FAT32 сможет показать более высокое быстродействие и на машинах с большим количеством памяти.
NTFS - система, которая закладывалась на будущее, и это будущее для большинства реальных применений сегодняшнего дня еще, к сожалению, видимо не наступило. На данный момент NTFS обеспечивает стабильное и равнодушное к целому ряду факторов, но, пожалуй, всё же невысокое - на типичной "игровой" домашней системе - быстродействие. Основное преимущество NTFS с точки зрения быстродействия заключается в том, что этой системе безразличны такие параметры, как сложность каталогов (число файлов в одном каталоге), размер диска, фрагментация и т.д. В системах FAT же, напротив, каждый из этих факторов приведет к существенному снижению скорости работы.
Только в сложных высокопроизводительных системах - например, на графических станциях или просто на серьезных офисных компьютерах с тысячами документов, или, тем более, на файл-серверах - преимущества структуры NTFS смогут дать реальный выигрыш быстродействия, который порой заметен невооруженным глазом. Пользователям, не имеющим большие диски, забитые информацией, и не пользующимся сложными программами, не стоит ждать от NTFS чудес скорости - с точки зрения быстродействия на простых домашних системах гораздо лучше покажет себя FAT32.
|
|
Внимание! Если у вас не получилось найти нужную информацию, используйте рубрикатор или воспользуйтесь поиском
.
книги по программированию исходники компоненты шаблоны сайтов C++ PHP Delphi скачать
|
|
