2020年河北国家电网招聘计算机类：操作系统知识点（428)

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缓冲管理、缓冲的实现、缓冲池
❶缓存管理
目的：为了解决CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾，提高的I/O速度和设备利用率，在所有的I/O设备与处理机（内存）之间，都使用了缓冲区来交换数据。所以OS必须组织和管理好这些缓冲区。
▶缓冲的引入
①改善CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾
事实上，凡在数据的到达速率与其离去速率不同的地方，都可设置缓冲，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。
如果设置了缓冲区，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。
②可以减少对 CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制
    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个字节的缓冲区后，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，而且中断响应的时间也可以相应的放宽。
③提高 CPU和 I／O设备之间的并行性
   缓冲的引入可显著提高 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。
▶单缓冲
每当一个用户进程发出一个I/O请求时，OS便在主存中为之分配一个缓冲区。例如，CPU要从磁盘上读一块数据进行计算，先从磁盘把一块数据读入到缓冲区中，然后由OS将缓冲区的数据传送到用户区，最后由CPU对这一块数据进行计算，可见第一步和最后一步是可以并行执行的，这样就提高了CPU和外设的利用率。但是对缓冲区中数据的输入和提取是串行工作的。

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