Eingabe- und Ausgangspufferung (E/A) ist eine in der Informatik verwendete Technik, um die Effizienz von E/A -Operationen zu verbessern. Anstatt für jedes einzelne Byte oder jedes Zeichen einen E/A -Betrieb auszuführen, werden Daten vorübergehend in einem Puffer (einem Speicherbereich) gespeichert, bevor sie an oder vom E/A -Gerät übertragen werden. Dies verringert die Anzahl der relativ langsamen E/A -Operationen, was den Gesamtprozess erheblich beschleunigt.
Hier ist eine Aufschlüsselung der Eingabe- und Ausgangspufferung:
Eingangspufferung:
* Wie es funktioniert: Wenn ein Programm Daten von einem Eingabegerät (wie einer Tastatur, einer Datei oder einer Netzwerkverbindung) liest, ruft das Betriebssystem nicht unbedingt jedes Zeichen oder Byte einzeln ab. Stattdessen liest es jeweils einen Datenback (die Puffergröße) und speichert sie im Eingangspuffer. Das Programm liest dann aus diesem Puffer. Nur wenn der Puffer leer ist, führt das Betriebssystem einen weiteren Lesevorgang aus dem Eingabegerät durch.
* Vorteile:
* reduzierte Systemaufrufe: Weniger Anrufe im Betriebssystem zum Lesen von Daten und zum Speichern von Zeit.
* Verbesserte Effizienz: Das Lesen größerer Datenblöcke ist schneller als einzelne Zeichen oder Bytes.
* Zeilenpufferung: Ein Sonderfall, in dem der Eingangspuffer gefüllt wird, bis ein neuer Zeilenzeichen auftritt (z. B. Drücken der Eingabetaste). Dies ist für interaktive Programme üblich.
* Beispiel: Stellen Sie sich vor, Sie lesen eine große Datei. Ohne Pufferung würde jedes einzelne Zeichen eine separate Interaktion mit dem Speichergerät (Festplatte, SSD) erfordern. Bei der Pufferung wird ein großer Block sofort gelesen, und das Programm greift auf die Daten aus dem Puffer im Speicher zu, was viel schneller ist.
Ausgabepufferung:
* Wie es funktioniert: Wenn ein Programm Daten in ein Ausgabegerät schreibt (wie ein Bildschirm, eine Datei oder eine Netzwerkverbindung), sendet es nicht unbedingt jedes Byte oder jedes Zeichen sofort. Stattdessen werden die Daten in einen Ausgangspuffer geschrieben. Das Betriebssystem spügt regelmäßig den Puffer und sendet seinen Inhalt an das Ausgangsgerät.
* Vorteile:
* reduzierte Systemaufrufe: Weniger Wechselwirkungen mit dem Ausgabegerät.
* Verbesserte Effizienz: Das Senden großer Datenblöcke ist effizienter als das Senden einzelner Einheiten.
* Batching: Ermöglicht die Gruppierung in Bezug auf die Ausgabe, wodurch der Schreibprozess organisierter wird.
* Beispiel: Drucken eines großen Dokuments. Es wäre extrem langsam, jeden Charakter einzeln in den Drucker zu schreiben. Bei der Pufferung werden die Daten im Puffer akkumuliert und dann in größeren Blöcken an den Drucker gesendet, was zu einer viel schnelleren Druckerfahrung führt.
Puffertypen:
* vollständig gepuffert: Der Puffer ist vollständig gefüllt, bevor er gespült wird.
* Zeile gepuffert: Der Puffer wird gespült, wenn ein neuer Zeichen für einen neuen Charakter auftritt.
* nicht leichter: Es wird keine Pufferung verwendet; Jede E/A -Operation wird sofort durchgeführt. Dies ist im Allgemeinen weniger effizient.
den Puffer spülen:
Es ist entscheidend zu verstehen, dass das Betriebssystem den Puffer möglicherweise nicht immer sofort spüle. Manchmal müssen Sie das System explizit sagen, dass er den Puffer (mit Funktionen wie `fflush ()` in C oder ähnlichen Methoden in anderen Sprachen) spülen soll, um sicherzustellen, dass alle Daten in das Ausgabegerät geschrieben werden. Dies ist besonders wichtig, wenn Ihr Programm unerwartet endet, bevor der Puffer gespült wird. Andernfalls könnten Daten verloren gehen.
Zusammenfassend ist die Eingabe- und Ausgangspufferung eine grundlegende Optimierungstechnik, die die Leistung von E/A -Operationen erheblich verbessert, indem der Overhead der häufigen Systemaufrufe reduziert und effizientere Bulk -Datenübertragungen verwendet werden. Das Verständnis der Pufferung ist für das Schreiben effizienter und zuverlässiger Programme von wesentlicher Bedeutung.
