Mi stavo chiedendo se ci fossero alcuni esempi "standard" che tutti usano come base per spiegare la natura di un problema che richiede l'uso di un buffer. Quali sono alcuni noti problemi nel mondo reale che possono vedere grandi benefici dall'uso di un buffer?
Inoltre, un po 'di background o spiegazione sul motivo per cui il problema trae beneficio dall'utilizzo di un buffer e come il buffer verrebbe implementato, sarebbe utile per comprendere il concetto!
Probabilmente l'esempio più noto sono i buffer di file. Dato che l'I / O del disco (in particolare l'accesso al disco) è molto più lento di I / O di memoria, vale la pena leggere / scrivere su disco in blocchi di grandi dimensioni contemporaneamente, ma l'elaborazione avviene in genere in passaggi più piccoli. Quindi un buffer raccoglie i molti piccoli byte in un grosso blocco per la scrittura, o fornisce i dati byte per byte dalla memoria invece di passare al disco ogni volta.
Ma la stessa idea può essere utilizzata nel traffico di rete / database, praticamente ovunque l'accesso a una specifica fonte / sink di dati ha latenza elevata o sovraccarico, quindi vale la pena leggere / scrivere grandi quantità di dati contemporaneamente, ma elaborare succede in porzioni più piccole. I buffer possono colmare il divario tra queste esigenze in conflitto.
Anche i buffer giocano (o almeno hanno l'abitudine di giocare) un ruolo nelle schede grafiche. Il rendering di un'immagine di grandi dimensioni sullo schermo è un processo complesso e, anche con una scheda grafica veloce, potrebbe richiedere una notevole quantità di tempo, mentre lo spettatore può osservare lo sfarfallio di elementi grafici nuovi e mutevoli sullo schermo. Per evitare questo, e per rendere più agevole il passaggio tra fotogrammi contigui, la scheda grafica utilizza doppio buffering : uno dei buffer contiene la cornice reale mostrata sullo schermo, mentre il fotogramma successivo viene preparato nell'altro buffer, che non è visibile. Una volta che il nuovo frame è pronto, i buffer vengono commutati: il buffer 2 diventa il buffer attivo e visibile e il buffer 1 viene liberato per il rendering del fotogramma successivo. Questa tecnica è stata utilizzata in tutte le schede grafiche circa dieci anni fa - non so se è ancora usata comunque
L'implementazione di un buffer è fondamentalmente molto semplice: è necessario un array di memoria che memorizzi le unità fondamentali di dati (in genere byte / caratteri) e un puntatore o iteratore per tenere traccia di dove stai leggendo / scrivendo all'interno del buffer. Dopo ogni lettura / scrittura, il puntatore viene spostato di conseguenza. Un buffer di lettura viene riempito con i dati dall'origine prima di iniziare l'elaborazione, quindi una volta che tutti i dati sono stati elaborati, viene letto un nuovo blocco di dati e il puntatore viene reimpostato all'inizio del buffer, in modo che l'elaborazione possa iniziare al di sopra di. Questo è tutto trasparente per il chiamante del buffer, spesso un tale buffer è implementato come delegato / proxy, fornendo la stessa interfaccia dell'origine dati reale, quindi tutto ciò che il chiamante vede è che sta leggendo i dati dalla sorgente (un file , un socket di rete, una tabella DB). Naturalmente, il chiamante può osservare timeout tra letture / scritture successive quando si accede alla fonte in background.
Un concetto correlato è code . Una coda è una raccolta più strutturata contenente elementi di un tipo specifico. La differenza principale tra un buffer e una coda è che una coda può essere acceduta da più thread in parallelo, alcuni dei quali stanno spingendo i dati in esso, altri stanno scoppiando elementi da esso. Per una coda, gli elementi vengono tipicamente spinti fino alla fine e spuntati dall'inizio, pertanto le code vengono spesso definite strutture di dati LIFO (Last In First Out). L'uso tipico delle code è nei sistemi "produttore-consumatore", in cui uno o più thread / processi producono alcuni dati e altri thread stanno consumando i dati. La coda serve a disaccoppiare i produttori dai consumatori e a semplificare le loro interazioni.
Le string memorizzano i loro dati in un buffer. La memoria raccolta e raccolta e la memoria di stack provengono da un buffer. I / O entra e esce da un buffer.
I buffer si verificano ogni volta che è necessario raggruppare azioni o dati per una maggiore efficienza, o perché è necessaria una quantità di memoria superiore a una word size della macchina.
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