Τι είναι το εισόδημα και το buffering εξόδου;

Το Buffering εισόδου και εξόδου (I/O) είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται στην επιστήμη των υπολογιστών για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των λειτουργιών I/O. Αντί να εκτελούν μια λειτουργία εισόδου/εξόδου για κάθε byte ή χαρακτήρα, τα δεδομένα αποθηκεύονται προσωρινά σε ένα buffer (μια περιοχή μνήμης) πριν μεταφερθούν προς ή από τη συσκευή I/O. Αυτό μειώνει τον αριθμό των σχετικά αργών λειτουργιών I/O, επιταχύνοντας σημαντικά τη συνολική διαδικασία.

Ακολουθεί μια κατανομή εισροών και αποβολών εξόδου:

buffering εισόδου:

* Πώς λειτουργεί: Όταν ένα πρόγραμμα διαβάζει δεδομένα από μια συσκευή εισόδου (όπως ένα πληκτρολόγιο, ένα αρχείο ή σύνδεση δικτύου), το λειτουργικό σύστημα δεν ανακτά απαραίτητα κάθε χαρακτήρα ή byte μεμονωμένα. Αντ 'αυτού, διαβάζει ένα κομμάτι δεδομένων (το μέγεθος του buffer) κάθε φορά και το αποθηκεύει στο buffer εισόδου. Το πρόγραμμα διαβάζει στη συνέχεια από αυτό το buffer. Μόνο όταν το buffer είναι κενό, το λειτουργικό σύστημα εκτελεί μια άλλη λειτουργία ανάγνωσης από τη συσκευή εισόδου.

* Οφέλη:

* Μειωμένες κλήσεις συστήματος: Λιγότερες κλήσεις προς το λειτουργικό σύστημα για την ανάγνωση δεδομένων, την εξοικονόμηση χρόνου.

* Βελτιωμένη απόδοση: Η ανάγνωση μεγαλύτερων μπλοκ δεδομένων είναι ταχύτερη από την ανάγνωση μεμονωμένων χαρακτήρων ή bytes.

* buffering γραμμής: Μια ειδική περίπτωση όπου το buffer εισόδου γεμίζει μέχρι να συναντηθεί ένας χαρακτήρας νέας γραμμής (όπως το Pressing Enter). Αυτό είναι κοινό για διαδραστικά προγράμματα.

* Παράδειγμα: Φανταστείτε την ανάγνωση ενός μεγάλου αρχείου. Χωρίς buffering, κάθε χαρακτήρας θα απαιτούσε ξεχωριστή αλληλεπίδραση με τη συσκευή αποθήκευσης (σκληρό δίσκο, SSD). Με το buffering, ένα μεγάλο μπλοκ διαβάζεται ταυτόχρονα και το πρόγραμμα αποκτά πρόσβαση στα δεδομένα από το buffer στη μνήμη, κάτι που είναι πολύ πιο γρήγορο.

buffering εξόδου:

* Πώς λειτουργεί: Όταν ένα πρόγραμμα γράφει δεδομένα σε μια συσκευή εξόδου (όπως μια οθόνη, αρχείο ή σύνδεση δικτύου), δεν στέλνει απαραίτητα κάθε byte ή χαρακτήρα αμέσως. Αντ 'αυτού, τα δεδομένα είναι γραμμένα σε buffer εξόδου. Το λειτουργικό σύστημα ξεπλένει περιοδικά (αδειάζει) το buffer και στέλνει το περιεχόμενό του στη συσκευή εξόδου.

* Οφέλη:

* Μειωμένες κλήσεις συστήματος: Λιγότερες αλληλεπιδράσεις με τη συσκευή εξόδου.

* Βελτιωμένη απόδοση: Η αποστολή μεγάλων τεμαχίων δεδομένων είναι πιο αποτελεσματική από την αποστολή μεμονωμένων μονάδων.

* παρτίδα: Επιτρέπει την ομαδοποίηση σχετικής παραγωγής, καθιστώντας τη διαδικασία γραφής πιο οργανωμένη.

* Παράδειγμα: Εκτύπωση ενός μεγάλου εγγράφου. Η σύνταξη κάθε χαρακτήρα ξεχωριστά στον εκτυπωτή θα ήταν εξαιρετικά αργή. Με το buffering, τα δεδομένα συσσωρεύονται στο buffer και στη συνέχεια αποστέλλονται στον εκτυπωτή σε μεγαλύτερα μπλοκ, με αποτέλεσμα μια πολύ ταχύτερη εμπειρία εκτύπωσης.

Τύποι buffering:

* Πλήρως buffered: Το buffer είναι γεμάτο εντελώς πριν ξεπλυθεί.

* buffered γραμμής: Το buffer ξεπλύνεται όταν συναντάται ένας χαρακτήρας της νέας γραμμής.

* Απενεργοποιημένο: Δεν χρησιμοποιείται buffering. Κάθε λειτουργία I/O εκτελείται αμέσως. Αυτό είναι γενικά λιγότερο αποτελεσματικό.

Ξεπλύνετε το buffer:

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι το λειτουργικό σύστημα μπορεί να μην ξεπλύνει πάντα το buffer αμέσως. Μερικές φορές, πρέπει να ενημερώσετε ρητά το σύστημα για να ξεπλύνετε το buffer (χρησιμοποιώντας λειτουργίες όπως το `fflush ()` σε c ή παρόμοιες μεθόδους σε άλλες γλώσσες) για να διασφαλίσετε ότι όλα τα δεδομένα είναι γραμμένα στη συσκευή εξόδου. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό εάν το πρόγραμμά σας τερματίσει απροσδόκητα πριν το buffer ξεπλυθεί. Διαφορετικά, τα δεδομένα ενδέχεται να χαθούν.

Συνοπτικά, η προστασία εισόδου και εξόδου είναι μια θεμελιώδη τεχνική βελτιστοποίησης που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση των εργασιών I/O μειώνοντας τις γενικές γραμμές των συχνών κλήσεων συστήματος και χρησιμοποιώντας πιο αποτελεσματικές μεταφορές χύδην δεδομένων. Η κατανόηση του buffering είναι απαραίτητη για τη συγγραφή αποτελεσματικών και αξιόπιστων προγραμμάτων.