1. 缓冲区概念
缓冲区是一个存储区域，可由专门硬件寄存器组成，一般利用内存作为缓冲区
2. 作用
- 缓和CPU和IO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中断相应时间的限制
- 解决数据粒度不匹配的问题：如输入进程一次一块数据，IO设备每次只能输出一个字符
3. 单缓冲
- 设备—(T)—缓冲区—(M)—工作区—(C)—处理
- 注意：当缓冲区数据非空时，不能往缓冲区冲入数据，只能从缓冲区把数据传出；
- 注意：当缓冲区为空时，可以往缓冲区冲入数据，但必须把缓冲区填满之后，才能从缓冲区把数据传出
- 处理一块数据平均耗时
Max(C, T) + M - 分析问题的初始状态：工作区满，缓冲区空
注意：
- T > C，CPU处理完数据不能将下一块数据传送到工作区，必须等待缓冲区中充满数据
- T < C，缓冲区中充满数据后暂时不能继续冲入下一块数据，必须等待CPU处理结束后将数据从缓冲区传送到工作区
结论：采用单缓冲策略，处理一块数据平均耗时
Max(C, T) + M4. 双缓冲
- 处理一块数据平均耗时
Max(T, C+M) - 分析问题的初始状态：工作区空，一个缓冲区满，另一个缓冲区空
假设初始状态为：工作区空，其中一个缓冲区满，另一个缓冲区空
结论：采用双缓冲策略，处理一个数据块的平均耗时为
Max(T, C+M)5. 使用单/双缓冲在通信时的区别
两台机器之间通信时，可以配置缓冲区用于数据的发送和接受
显然，若两个互相通信的机器只设置单缓冲区，在任一时刻只能实现数据的单向传输
若两个互相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
注：管道通信中的“管道”其实就是缓冲区。要实现数据的双向传输，必须设置两个管道
6. 循环缓冲
- 多个大小相等的缓冲区链接成循环队列
- in指针指向第一个空缓冲区，out指针指向第一个满缓冲区
7. 缓冲池
缓冲池由系统中公用的缓冲区组成。
这些缓冲区按使用状况分为：
- 空缓冲队列
- 装满输入数据的缓冲队列（输入队列）
- 装满输出数据的缓冲队列（输出队列）
缓冲区在实际运算中扮演的功能不同，又设置四种工作缓冲区：
- 用于收容输入数据的工作缓冲区（hin）
- 用于提取输入数据的工作缓冲区（sin）
- 用于收容输出数据的工作缓冲区（hout）
- 用于提取输出数据的工作缓冲区（sout）
- 输入进程请求输入数据：从空缓冲队列中取出一块作为收容输入数据的工作缓冲区（hin），充满数据后将缓冲区挂到输入队列队尾。
- 计算进程想要取得一块输入数据：从输入队列中取得一块充满输入数据的缓冲区作为“提取输入数据的工作缓冲区（sin）”。缓冲区读空后挂到空缓冲区队列。
- 计算进程想要将准备好的数据冲入缓冲区：从空缓冲队列中取出一块作为“收容输出数据的工作缓冲区（hout）”。数据充满后将缓冲区挂到输出队列队尾。
- 输出进程请求输出数据：从输出队列中取得一块充满输出数据的缓冲区作为“提取输出数据的工作缓冲区（sout）。缓冲区读空后挂到空缓冲区队列”。