缓冲区管理

什么是缓冲区，有什么作用

缓冲区是一个存储区域，可以由专门的硬件寄存器组成，也可以利用内存作为缓冲区

使用硬件缓冲区的成本高，容量小，一般仅用在对速度要求非常高的场合

缓冲区的作用

缓和CPU与io设备之间的速度不匹配的矛盾
减少对cpu的中断频率，放宽对cpu中断相应时间的限制
解决数据粒度不匹配的问题
提高cpu与io设备之间的并行性

单缓冲

假设用户进程要请求某种块设备读如若干块的数据，若采用单缓冲策略，操作系统会在主存中为妻分配一个缓冲区

当缓冲区数据非空时，不能忘缓冲区冲入数据，只能从缓冲区吧数据传出；当缓冲区为空时，可以我那个缓冲区冲入数据，单必须吧缓冲区充满后才能从缓冲区传出数据

常考题型： 计算每处理一块数据平均需要多久？

技巧：假定一个初始状态，分析下次到达相同状态需要多少时间，这就是处理一块数据平均所需时间

在单缓冲题型中，可以假设初始状态为工作区满，缓冲区空

输入时间T大于处理时间C的情况：

平均用时=T+M


处理时间C大于输入时间T的情况：

平均用时=C+M


双缓冲

假设某用户进程请求某种块设备读入若干块的数据，若采用双缓冲的策略，操作系统会在主存中为妻分配两个缓冲区（如果题目没有特别说明，一个缓冲区的大小就是一个块）

双缓冲题目中，假设初始状态：工作区空，其中一个缓冲区满，另一个缓冲区空

当输入时间T大于传送时间M+处理时间C

处理一块数据平均用时：T


当输入时间T小于传送时间M+处理时间C

很难找到与初始状态完全一样的情况，但是

平均用时：M+C


采用双缓冲策略，处理一个数据块的平均耗时为Max(T,C+M)

使用单双缓冲在通信时的区别

两个互相通信的机器只设置单缓冲区，在任意一个时刻只能实现数据的单向传输

若两个相互通信的机器设置双缓冲区，则同一时刻可以实现双向的数据传输

循环缓冲区

将多个大小相等的缓冲区连接成一个循环队列

缓冲池

缓冲池由系统中共用的缓冲区组成，这些缓冲区按照使用状况可以分为：空缓存队列，装满输入数据的缓冲队列，装满输出数据的缓冲队列

另外，根据一个缓冲区在实际运算中扮演的功能不同，又设置了四种工作缓冲区：

1用于收容输入数据的工作缓冲区（hin）

2.用于提取输入数据的工作缓冲区（sin）

3.用于收容输出数据的工作缓冲区（hout）

4.用于提取输出数据的工作缓冲区（sout）

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1输入进程请求输入数据

2.计算进程想要取得一块输入数据

3计算进程想要准备好的数据冲入缓冲区

4.输出进程请求输出数据