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为了缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾，提高CPU和I/O设备的并行性，在现代操作系统中，几乎所有的I/O设备在与处理机交换数据时都用了缓冲区，并提供获得和释放缓冲区的手段。总结来说，缓冲区技术用到了缓冲区，而缓冲区的引入是为了缓和CPU和I/O设备的不匹配，减少对CPU的中断频率，提高CPU和I/O设备的并行性。[1]
在数据到达与离去速度不匹配的地方，就应该使用技术。技术好比是一个水库，如果上游来的水太多，下游来不及排走，水库就起到“缓冲”作用，先让水在水库中停一些时候，等下游能继续排水，再把水送往下游。
简要介绍
通常CPU的速度要比I/O设备的速度快得多得多，所以可以设置区，对于从CPU来的数据，先放在缓冲区中，然后设备可以慢慢地从缓冲区中读出数据。常见的技术有：单缓冲，，循环缓冲，。其中，广泛流行使用公用缓冲池。
引入
在操作系统中，引入的主要原因，可归结为以下几点：
1.改善CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
例如一个程序，它时而进行长时间的计算而没有输出，时而又阵发性把输出送到打印机。由于打印机的速度跟不上CPU，而使得CPU长时间的等待。如果设置了区，程序输出的数据先送到缓冲区暂存，然后由打印机慢慢地输出。这时，CPU不必等待，可以继续执行程序。实现了CPU与I/O设备之间的并行工作。事实上，凡在数据的到达速率与其离去速率不同的地方，都可设置，以缓和它们之间速度不匹配的矛盾。众所周知，通常的程序都是时而计算，时而输出的。
2. 可以减少对 CPU的中断频率，放宽对的限制
如果I/O操作每传送一个字节就要产生一次中断，那么设置了n个字节的区后，则可以等到缓冲区满才产生中断，这样中断次数就减少到1/n，而且的时间也可以相应的放宽。
3. 提高 CPU和 I/O设备之间的
的引入可显著提高 CPU和设备的并行操作程度，提高系统的吞吐量和设备的利用率。
根据I/O控制方式，的实现方法有两种:
一种是采用专用硬件器一种是在内存划出一个具有n个单元的专用缓冲区，以便存放输入/输出的数据。内存区又称软件缓冲。
种类
根据系统设置的器的个数，可把缓冲技术分为：
单：在设备和之间设置一个器。设备相交换数据时，先把被交换数据写入器，然后，需要数据的设备或处理机从缓冲器取定数据。由于缓冲器属于，即不允许多个进程同时对一个缓冲器操作，因此，尽管单缓冲能匹配设备相的处理速度，但是，设备和设备之间不能通过单缓冲达到并行操作。
多缓冲
池：把多个缓冲区连接起来统一管理，既可用于输入又可用于输出的缓冲结构。
缓冲池的管理
结构
池由多个缓冲区组成。
而一个区由两部分组成：一部分是用来标识该缓冲器和用于管理的缓冲首部，另一部分是用于存放数据的缓冲体。这两部分有一一对应的映射关系。对池的管理是通过对每一个缓冲器的缓冲首部进行操作实现的。
首部包括设备号、设备上的号（块设备时）、互斥标识位以及缓冲连接和缓冲器号等。
缓冲首部
系统把各区按其使用状况连成三种：
(1) 空白队列em，其队首指针为F(em)，队尾指针为L(em)；
(2) 装满输入数据的输入in，其队首为F(in)，队尾指针为L(in)；
(3) 装满输出数据的输出out，其队首为F(out)，队尾指针为L(out)。
缓冲区队列
另外，在池中还具有四种工作缓冲区：
(1) 用于收容输入数据的工作区（hin）；
(2) 用于提取输入数据的工作区（sin）；
(3) 用于收容输出数据的工作区（hout）；
(4) 用于提取输出数据的工作区（sout）。 可见，区工作在收容输入、提取输入、收容输出和提取输出四种工作方式如下：
缓冲区四种工作方式
管理
对池的管理由如下几个操作组成：
(1)从三种区中按一定的选取规则取出一个缓冲区的过程take_buf(type);
(2)把区按一定的选取规则插入相应的缓冲区的过程add_buf(type,number)；
(3)供进程申请区用的过程get_buf(type，number);
(4)供进程将区放入相应缓冲区队列的过程put_buf(type，work_buf)。
其中，参数type表示队列类型，number为缓冲区号，而work_buf则表示工作缓冲区类型。
工作过程
使用这几个操作，池的工作过程可描述如下：
首先，输入进程调用get_uf(em,number)过程从空白区队列中取出一个缓冲号为number的空白缓冲区，将其作为收容输入缓冲区hin，当hin中装满了由输入的数据之后，系统调用过程put_buf(in,hin)将该缓冲区插入输入缓冲区队列in中。
另外，当进程需要输出数据数据时，输出进程经过管理程序调用过程get_buf(em,number)从空白缓冲区队列中取出一个空白缓冲区number作为收容输出缓冲区hout，待hout中装满输出数据之后，系统再调用过程Put_buf(out,hout)将该缓冲区插入输出缓冲区队列out.
对区的输入数据和输出数据的提取也是由过程get_buf和put_buf实现的。get_buf(out，number)从输出队列中取出装满输出数据的缓冲区number，将其作为sout。当sout中数据输出完毕时，系统调用过程put_buf(em,sout)将该区插入空白缓冲队列。而get_buf(in，number)则从输入队列中取出一个装满输入数据的缓冲区number作为输入缓冲区sin，当CPU从中提取完所需数据之后，系统调用过程put_buf(em，sin)将该缓冲区释放和插入空白缓冲队列em中。