Основные возможности файловой системы NTFS

При проектировании NTFS особое внимание было уделено надежности, механизмам ограничения доступа к файлам и каталогам, расширенной функциональности, поддержке дисков большого объема и пр.

Надежность

Высокопроизводительные компьютеры и системы совместного использования должны обладать повышенной надежностью, которая является ключевым элементом структуры и функционирования NTFS. Система NTFS обладает определенными средствами самовосстановления. Она поддерживает различные механизмы проверки целостности системы, включая ведение журналов транзакций, позволяющих воспроизвести файловые операции записи по специальному системному журналу. При протоколировании файловых операций система управления файлами фиксирует в специальном служебном файле (журнале) происходящие изменения. В начале операции, связанной с изменением файловой структуры, делается соответствующая пометка. Если во время файловых операций происходит какой-нибудь сбой, то из-за упомянутой отметки операция остается помеченной как незавершенная. При выполнении процедуры проверки целостности файловой системы после перезагрузки машины эти незавершенные операции отменяются, и файлы возвращаются в исходное состояние. Если же операция изменения данных в файлах завершается нормальным образом, то в файле журнала эта операция отмечается как завершенная.

Ограничения доступа к файлам и каталогам

Файловая система NTFS поддерживает объектную модель безопасности операционной системы Windows NT и рассматривает все тома, каталоги и файлы как самостоятельные объекты. Система NTFS обеспечивает безопасность на уровне файлов и каталогов. Это означает, что разрешения доступа к томам, каталогам и файлам могут зависеть от учетной записи пользователя и тех групп, к которым он принадлежит. Каждый раз, когда пользователь обращается к объекту файловой системы, его разрешения на доступ проверяются по уже упоминавшемуся списку управления доступом (ACL) для данного объекта. Если пользователь обладает необходимым уровнем разрешений, его запрос удовлетворяется; в противном случае запрос отклоняется.

Расширенная функциональность

Система NTFS проектировалась с учетом возможного расширения. В ней были воплощены многие дополнительные возможности — повышенная отказоустойчивость, эмуляция других файловых систем, мощная модель безопасности, параллельная обработка потоков данных и создание файловых атрибутов, определяемых пользователем. Эта система также позволяет сжимать как отдельные файлы, так и целые каталоги.

Поддержка дисков большого объема

Система NTFS создавалась с расчетом на работу с большими дисками. Она уже достаточно хорошо проявляет себя при работе с томами объемом 300-400 Мбайт и выше. Чем больше объем диска и чем больше на нем файлов, тем больший выигрыш мы получаем, используя NTFS вместо FAT 16 или FAT32. Максимально возможные размеры тома (и размеры файла) составляют 16 Эбайт (один экзабайт равен 2⁶⁴ байт, или приблизительно 16 000 млрд гигабайт), в то время как при работе под Windows NT/2000/XP диск с FAT 16 не может иметь размер более 4 Гбайт, а с FAT32 — 32 Гбайт. Количество файлов в корневом и некорневом каталогах при использовании NTFS не ограничено. Поскольку в основу структуры каталогов NTFS заложена эффективная структура данных, называемая «двоичным деревом», время поиска файлов в NTFS не связано линейной зависимостью с их количеством (в отличие от систем на базе FAT). Наконец, помимо немыслимых размеров томов и файлов, система NTFS также обладает встроенными средствами сжатия, что позволяет экономить дисковое пространство и размещать в нем больше файлов. Напомним, что сжатие можно применять как к отдельным файлам, так и целым каталогам и даже томам (и впоследствии отменять или назначать их по своему усмотрению).

Алгоритмизация  и программирование

     Понятие алгоритма

     Для составления программы, предназначенной  для решения на ЭВМ какой-либо задачи, требуется составление алгоритма  ее решения.

     Алгоритм  – это точное предписание, которое  определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату. Слово алгоритм происходит от имени математика 9 века Аль-Хорезми.

     Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с отработки  некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Если вычислительный процесс заканчивается получением результатов, то говорят, что соответствующий алгоритм применим к рассматриваемой совокупности исходных данных. Любой применимый алгоритм обладает следующими основными свойствами:

     Понятность для исполнителя — т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

     Дискретность (прерывность, раздельность) — т.е. алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

     Определенность (Детерминированность) — т.е. каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический хаpактеp и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

     Результативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

     Массовость. Это означает, что алгоритм решения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

     Для задания алгоритма необходимо описать  следующие его элементы:

1. набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;
2. правило начала;
3. правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);
4. правило окончания;
5. правило извлечения результата.

     Для обеспечения возможности реализации на ЭВМ алгоритм должен быть описан  на языке, понятном компьютеру, то есть на языке программирования. Можно  дать следующее определение программы: программа для ЭВМ представляет собой описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего автоматического выполнения.

     Способы описания алгоритмов

     На  практике наиболее распространены следующие  формы представления алгоритмов:

• словесная (записи на естественном языке);
• графическая (изображения из графических символов);
• псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
• программная (тексты на языках программирования).

     Словесный способ записи алгоритмов

     Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

     Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел.

     Алгоритм  может быть следующим:

1. задать два числа;
2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;
3. определить большее из чисел;
4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;
5. повторить алгоритм с шага 2.

     Описанный алгоритм применим к любым натуральным  числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.

     Словесный способ не имеет широкого распространения  по следующим причинам:

• такие описания строго не формализуемы;
• страдают многословностью записей;
• допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

     Графический способ записи алгоритмов

     Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным  по сравнению со словесным.

     При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

     Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой.

     В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. Кроме того графическое изображение алгоритма наглядно показывает решение задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и другие детали.

     Псевдокод

     Он  занимает промежуточное место между  естественным и формальным языками.

     С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

     В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

     Базовые алгоритмические  структуры

     Одним из свойств алгоритма является дискретность – возможность расчленения процессов  вычислений, предписанных алгоритмом, на отдельные этапы, возможность выделения участков программы с определенной структурой. Можно графически представить три простейшие структуры:

• последовательность двух и более операций;
• выбор направления;
• повторение.

     Любой вычислительный процесс может быть представлен как комбинация этих элементарных алгоритмических структур. Вычислительные процессы можно разделить на три основных вида: следование, ветвление, цикл

     Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.

     1. Базовая структура следование или линейная. Образуется из последовательности действий, следующих одно за другим, последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. Линейные вычислительные процессы применяются, например, при вычислении арифметических выражений, когда имеются конкретные числовые данные и над ними выполняются действия.