Input and Output (I/O) buffring är en teknik som används i datavetenskap för att förbättra effektiviteten i I/O -operationer. Istället för att utföra en I/O -operation för varje byte eller tecken, lagras data tillfälligt i en buffert (ett minnesregion) innan de överförs till eller från I/O -enheten. Detta minskar antalet relativt långsamt I/O -operationer, vilket avsevärt påskyndar den totala processen.
Här är en uppdelning av input och utgångsbuffring:
Ingångsbuffring:
* Hur det fungerar: När ett program läser data från en inmatningsenhet (som ett tangentbord, fil eller nätverksanslutning), hämtar inte operativsystemet nödvändigtvis varje tecken eller byte individuellt. Istället läser den en bit av data (buffertstorleken) åt gången och lagrar den i ingångsbufferten. Programmet läser sedan från denna buffert. Först när bufferten är tom utför operativsystemet en annan läsoperation från inmatningsenheten.
* Fördelar:
* reducerade systemsamtal: Färre samtal till operativsystemet för att läsa data, spara tid.
* Förbättrad effektivitet: Att läsa större datablock är snabbare än att läsa enstaka tecken eller byte.
* Line Buffering: Ett speciellt fall där ingångsbufferten är fylld tills en ny linje karaktär stöter på (som att trycka på enter). Detta är vanligt för interaktiva program.
* Exempel: Föreställ dig att du läser en stor fil. Utan buffring skulle varje enskilt tecken kräva en separat interaktion med lagringsenheten (hårddisk, SSD). Med buffring läses ett stort block på en gång och programmet kommer åt data från bufferten i minnet, vilket är mycket snabbare.
Utgångsbuffring:
* Hur det fungerar: När ett program skriver data till en utgångsenhet (som en skärm, fil eller nätverksanslutning) skickar det inte nödvändigtvis varje byte eller tecken omedelbart. Istället skrivs uppgifterna till en utgångsbuffert. Operativsystemet spolar regelbundet (tömmer) bufferten och skickar innehållet till utgångsenheten.
* Fördelar:
* reducerade systemsamtal: Färre interaktioner med utgångsenheten.
* Förbättrad effektivitet: Att skicka stora datablock är effektivare än att skicka enskilda enheter.
* Batching: Möjliggör gruppering av relaterad produktion, vilket gör skrivprocessen mer organiserad.
* Exempel: Skriva ut ett stort dokument. Att skriva varje karaktär individuellt till skrivaren skulle vara extremt långsamt. Med buffring ackumuleras data i bufferten och skickas sedan till skrivaren i större block, vilket resulterar i en mycket snabbare tryckupplevelse.
typer av buffring:
* helt buffrat: Bufferten fylls helt innan den spolas.
* Line Buffered: Bufferten spolas när en ny linje karaktär stöter på.
* obuffrad: Ingen buffring används; Varje I/O -operation utförs omedelbart. Detta är i allmänhet mindre effektivt.
spolning av bufferten:
Det är avgörande att förstå att operativsystemet kanske inte alltid spolar bufferten omedelbart. Ibland måste du uttryckligen säga systemet att spola bufferten (med hjälp av funktioner som `fflush ()` i C eller liknande metoder på andra språk) för att säkerställa att all data skrivs till utgångsenheten. Detta är särskilt viktigt om ditt program avslutar oväntat innan bufferten spolas; Annars kan data gå förlorade.
Sammanfattningsvis är ingångs- och utgångsbuffring en grundläggande optimeringsteknik som avsevärt förbättrar prestandan för I/O -operationer genom att minska omkostnaderna för ofta systemsamtal och använda effektivare bulkdataöverföringar. Att förstå buffring är avgörande för att skriva effektiva och pålitliga program.
