緩沖區管理

什么是緩沖區？有什么作用？

緩沖區是一個存儲區域，可以由專門的硬件寄存器組成，也可以利用內存作為緩沖區。
使用硬件作為緩沖區的成本較高，容量也較小，一般僅用在對速度非常高的場合（存儲器管理寄存器，有對頁表訪問的頻率較高，因此使用速度很快的聯想寄存器 來存放頁表項的副本）

一般情況下更多的是使用內存作為緩沖區，“設備獨立性軟件”的緩沖區就是要組織管理好這些緩沖區。

緩沖區的作用

緩和CPU和IO設備之間速度不匹配矛盾。

減少對CPU的中斷頻率，放寬對CPU中斷相應的時間限制

解決數據粒度不匹配的問題

提高CPU和IO設備之間的并行性。

單緩沖

什么是單緩沖：

假設某用戶進程請求某塊設備讀入若干塊數據。若采用單緩沖的策略，操作系統會在主存中為其分配一個緩沖區。
當緩沖區不為空時不能往里面放入數據，只有緩沖區為空才能放入數據，但是一次放入的數據必須充滿整個緩沖塊，才能從緩沖區把數據傳出。

結論：采用單緩沖策略，處理一塊數據平均耗時MAX(C,T)+M。其中C是CPU處理工作區的時間，T是從IO到緩沖區的時間，M是緩沖區的數據存到工作區的時間。

雙緩沖

若采用雙緩沖策略，操作系統會在主存中為其分配兩個緩沖區。
采用雙緩沖策略，處理一個數據塊的平均耗時是Max（T, C+M）.

使用單緩沖/雙緩沖在通信時的區別

單緩沖

雙緩沖。若是雙緩沖通信，則同一時刻可以實現雙向的數據傳輸。

管道通信中的管道就是緩沖區。要想實現雙向通信必須設置兩個管道。

循環緩沖區

將大小相等的緩沖區連接成一個循環隊列。循環隊列中有兩種緩沖區，一種是沒有數據的空閑緩沖區，一種是由數據的滿緩沖區。又有兩個指針分別指向空緩沖區和滿緩沖區。

緩沖池

緩沖池有系統中共用的緩沖區組成。這些緩沖區按照使用狀況可以分為：空緩沖隊列、裝滿輸入數據的緩沖隊列、裝滿輸出數據的緩沖隊列。
根據一個緩沖區在實際運算中扮演的功能不同，又設置了四種工作緩沖區：用于收容輸入數據的工作緩沖區(hin)、用于提取輸入數據的工作緩沖區(sin)、用于收容輸出數據的工作緩沖區(hout)、用于提取輸出數據的工作緩沖區(sout)。

總結

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