操作系统笔记——缓冲区管理

一、前言

嘿嘿下面会涉及到一点点汇编的知识。

在没有缓冲区的这个概念之前，我们讲CPU和I/O设备的传送方式之一，中断访问方式时 ，CPU把给I/O的命令或者数据用OUT命令放在端口里，I/O去取；反过来，I/O给CPU的数据、状态信息也存储在端口里，CPU用IN命令去取。

IN AL,21H；表示从21H端口读取一字节数据到AL

 
OUT 21H,AL；将AL的值写入21H端口

从上面的汇编命令格式可以直观的看出，实质上是寄存器AL和21H端口之间在传送数据。

从下面的图中，可以得知，通用寄存器AL是CPU的一部分，所以实际上是CPU和I/O在直接通信。

而这样传送的效率是非常低的。 缓冲区的作用这不就来了嘛。

二、缓冲区的作用

作用就是不让CPU和I/O直接交互，好处一是CPU把数据放入缓冲区就可以去做自己的事情了，好处二是字符型设备把数据一个一个放入缓冲区而不去打扰CPU，减少了CPU被中断的次数。

这里可以类比cache来记忆。

为了缓解CPU和内存的速度差异，引入了cache。

为了缓解CPU和I/O的速度差异，引入了缓冲区。

注意：当缓冲区为空时，可以往缓冲区冲入数据，但是必须充满以后才能传出；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；

三、单缓冲 与 双缓冲

PS: 为进程分配的缓冲区不属于进程所在的内存（堆区、栈区、静态存储区、代码区），而是独立存在于整个内存中的。或者你可以这样记忆，既然有缓冲池这个概念，我们知道池化技术是就是跟“共享单车”一样谁都可以用的，所以缓冲区应该独立于内存中，不属于任何一个进程

3.1 单缓冲

        直接讲时间计算的题。

时间T：从外设到缓冲区的用时

时间M：从缓冲区到进程工作区的时间

时间C：CPU处理数据的时间

        问你处理一块数据总共用时多久，方法就是画图去看从“工作区满，缓冲区空”到下一次“工作区满，缓冲区空”用时多久。

        首先要判断T和C哪个大（题目中会告诉你T和M的具体值）。

（1）当T>C时

从“工作区满，缓冲区空”到下一次“工作区满，缓冲区空”处理一块数据用时T+M

（2）当T

用时C+M

背过总结：就是T和C哪个大，就用哪个加上M 

3.2 双缓冲

（1）当T>C+M时，每处理一块数据耗时T

（2）T

背过结论：max{T,M+C}

一个关于单缓冲和双缓冲的题：一块数据，从硬盘读到缓冲区要100ns，从缓冲区读到进程工作区要50ns，在工作区里进行处理要50ns。问现在有10块数据，进行双缓冲，从开始到处理完一共要多少时间？

（10÷2）*100+10*50+10*50 = 500 + 500 + 500 = 1500

四、缓冲池

剩下的部分，比如缓冲池，还是看视频这种动态的讲解更好理解

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