缓冲区管理

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一、缓冲区的概念

（一）实现方式

缓冲区是一个存储区域，可以有两种实现方式：

1. 用专门的硬件寄存器组成缓冲区 ：

   成本较高，容量较小，一般仅用在对速度要求非常高的场合

2. 利用内存的一部分作为缓冲区：

   一般情况下的选择。I/O 软件层次结构的“设备独立性软件”的缓冲区管理就是要组织管理好这些缓冲区

——补充：本节介绍的是“内存作为缓冲区”

（二）作用

• 缓和 CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配的矛盾
• 减少对 CPU 的中断频率，放宽对 CPU 中断响应时间的限制
• 解决数据粒度不匹配的问题（对粒度的理解：数据交换规模）
• 提高 CPU 与 I/O 设备之间的并行性

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二、单缓冲

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理解：

• 缓冲区为空时将其设为写状态，只有写满后才可以设为读状态，读状态时只有把数据读完才能变为写状态。

• 这里比较抽象难理解，往缓冲区输入数据和输出数据都是原子操作，空的时候才能输入，满的时候才能输出。如何定义“空”和“满”则实际由用户编程决定。

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结论：采用单缓冲策略，处理一块数据平均耗时 Max(T, C)+M

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三、双缓冲

采用双缓冲的策略即在主存中为其分配两个缓冲区

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（补充，第二张甘特图有点问题，建议自己画一遍捋一捋）

结论：采用双缓冲策略，处理一块数据平均耗时 Max(T, C+M）

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——使用单/双缓冲在通信时的区别

假设两台机器 A，B 之间通信时，配置缓冲区用于数据的发送和接受。

两台机器各自配置：

• 单缓冲区：在任一时刻只能实现数据的单向传输。（类比半双工通信）
• 双缓冲区：在同一时刻可以实现双向的数据传输。（类比全双工通信）

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四、循环缓冲区

理解：看作循环队列，其中

out 指针类比充满数据的缓冲区队列的队头，用于取

in 指针类比空缓冲区的队列的队头，用于存

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五、缓冲池

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（绿色对话框模拟的时④的过程）

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