什么是文件数据缓冲器介绍

为了缓和 CPU与 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。文件数据缓冲器是指用于缓存文件数据的设备。文件数据一般存储磁盘中，磁盘的速度远远低于CPU速度，为了缓和两者矛盾，计算机系统中设置了文件数据缓冲器。

文件数据缓冲器简介

文件数据缓冲器是指用于缓存文件数据的设备。主要原因是硬盘运行速度与CPU运行速度不匹配，为提高CPU利用率和系统吞吐量。在计算机系统中，实现文件数据缓冲器的方法有两种：磁盘缓存和SPOOLing方式。主要作用加快文件数据输入输出速度。

文件数据缓冲器缓冲器

在计算机领域，缓冲器指的是缓冲寄存器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。有了数控缓冲器，就可以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。

文件数据缓冲器磁盘缓存

由于目前磁盘的 I/O 速度远低于对主存的访问速度， 因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息，暂时存放在磁盘缓存中，可减少访问磁盘的次数。磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质，它依托于固定磁盘，提供对主存储器存储空间的扩充，即利用主存中的存储空间， 来暂存从磁盘中读出(或写入)的信息。 主存也可以看做是辅存的高速缓存， 因为，辅存中的数据必须复制到主存方能使用；反之，数据也必须先存在主存中，才能输出到辅存。

一个文件的数据可能出现在存储器层次的不同级别中，例如，一个文件数据通常被存储在辅存中(如硬盘)，当其需要运行或被访问时，就必须调入主存，也可以暂时存放在主存的磁盘高速缓存中。大容量的辅存常常使用磁盘，磁盘数据经常备份到磁带或可移动磁盘组上，以防止硬盘故障时丢失数据。有些系统自动地把老文件数据从辅存转储到海量存储器中，如磁带上，这样做还能降低存储价格。

文件数据缓冲器SPOOLing方式

为了缓和 CPU 的高速性与 I/O 设备低速性间的矛盾而引入了脱机输入、 脱机输出技术。该技术是利用专门的外围控制机，将低速 I/O 设备上的数据传送到高速磁盘上；或者相反。事实上，当系统中引入了多道程序技术后，完全可以利用其中的一道程序，来模拟脱机输入时的外围控制机功能， 把低速 I/O 设备上的数据传送到高速磁盘上； 再用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，把数据从磁盘传送到低速输出设备上。这样，便可在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出功能。此时的外围操作与 CPU 对数据的处理同时进行，我们把这种在联机情况下实现的同时外围操作称为 SPOOLing(Simultaneaus PeriphernalOperating On Line)，或称为假脱机操作。

文件数据缓冲器POOLing 系统的组成

由上所述得知，SPOOLing 技术是对脱机输入、输出系统的模拟。相应地，SPOOLing系统必须建立在具有多道程序功能的操作系统上，而且还应有高速随机外存的支持，这通常是采用磁盘存储技术。SPOOLing 系统主要有以下三部分：

(1) 输入井和输出井。这是在磁盘上开辟的两个大存储空间。输入井是模拟脱机输入时的磁盘设备，用于暂存 I/O 设备输入的数据；输出井是模拟脱机输出时的磁盘，用于暂存用户程序的输出数据。

(2) 输入缓冲区和输出缓冲区。为了缓和 CPU 和磁盘之间速度不匹配的矛盾，在内存中要开辟两个缓冲区：输入缓冲区和输出缓冲区。输入缓冲区用于暂存由输入设备送来的数据，以后再传送到输入井。输出缓冲区用于暂存从输出井送来的数据，以后再传送给输出设备。

(3) 输入进程

和输出进程 SPo 。这里利用两个进程来模拟脱机 I/O 时的外围控制机。其中，进程

模拟脱机输入时的外围控制机，将用户要求的数据从输入机通过输入缓冲区再送到输入井，当 CPU 需要输入数据时，直接从输入井读入内存；进程

模拟脱机输出时的外围控制机，把用户要求输出的数据先从内存送到输出井，待输出设备空闲时，再将输出井中的数据经过输出缓冲区送到输出设备上。