為了緩和 CPU與 I/O 設備速度不匹配的矛盾，提高 CPU 和 I/O 設備的並行性，在現代作業系統中，幾乎所有的 I/O 設備在與處理機交換數據時都用了緩衝區。檔案數據緩衝器是指用於快取檔案數據的設備。檔案數據一般存儲磁碟中，磁碟的速度遠遠低於CPU速度，為了緩和兩者矛盾，計算機系統中設定了檔案數據緩衝器。
基本介紹
- 中文名：檔案數據緩衝器
- 外文名：File Data Buffer
- 學科：計算機
- 定義：快取檔案數據的設備
- 有關術語：緩衝器
- 領域：計算機系統
簡介,緩衝器,磁碟快取,SPOOLing方式,概述,POOLing 系統的組成,
簡介
檔案數據緩衝器是指用於快取檔案數據的設備。主要原因是硬碟運行速度與CPU運行速度不匹配，為提高CPU利用率和系統吞吐量。在計算機系統中，實現檔案數據緩衝器的方法有兩種：磁碟快取和SPOOLing方式。主要作用加快檔案數據輸入輸出速度。
緩衝器
在計算機領域，緩衝器指的是緩衝暫存器，它分輸入緩衝器和輸出緩衝器兩種。前者的作用是將外設送來的數據暫時存放，以便處理器將它取走；後者的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數據。有了數控緩衝器，就可以使高速工作的CPU與慢速工作的外設起協調和緩衝作用，實現數據傳送的同步。由於緩衝器接在數據匯流排上，故必須具有三態輸出功能。
磁碟快取
由於目前磁碟的 I/O 速度遠低於對主存的訪問速度， 因此將頻繁使用的一部分磁碟數據和信息，暫時存放在磁碟快取中，可減少訪問磁碟的次數。磁碟快取本身並不是一種實際存在的存儲介質，它依託於固定磁碟，提供對主存儲器存儲空間的擴充，即利用主存中的存儲空間， 來暫存從磁碟中讀出(或寫入)的信息。 主存也可以看做是輔存的高速快取， 因為，輔存中的數據必須複製到主存方能使用；反之，數據也必須先存在主存中，才能輸出到輔存。
一個檔案的數據可能出現在存儲器層次的不同級別中，例如，一個檔案數據通常被存儲在輔存中(如硬碟)，當其需要運行或被訪問時，就必須調入主存，也可以暫時存放在主存的磁碟高速快取中。大容量的輔存常常使用磁碟，磁碟數據經常備份到磁帶或可移動磁碟組上，以防止硬碟故障時丟失數據。有些系統自動地把老檔案數據從輔存轉儲到海量存儲器中，如磁帶上，這樣做還能降低存儲價格。
SPOOLing方式
概述
為了緩和 CPU 的高速性與 I/O 設備低速性間的矛盾而引入了脫機輸入、 脫機輸出技術。該技術是利用專門的外圍控制機，將低速 I/O 設備上的數據傳送到高速磁碟上；或者相反。事實上，當系統中引入了多道程式技術後，完全可以利用其中的一道程式，來模擬脫機輸入時的外圍控制機功能， 把低速 I/O 設備上的數據傳送到高速磁碟上； 再用另一道程式來模擬脫機輸出時外圍控制機的功能，把數據從磁碟傳送到低速輸出設備上。這樣，便可在主機的直接控制下，實現脫機輸入、輸出功能。此時的外圍操作與 CPU 對數據的處理同時進行，我們把這種在在線上情況下實現的同時外圍操作稱為 SPOOLing(Simultaneaus PeriphernalOperating On Line)，或稱為假脫機操作。
POOLing 系統的組成
由上所述得知，SPOOLing 技術是對脫機輸入、輸出系統的模擬。相應地，SPOOLing系統必須建立在具有多道程式功能的作業系統上，而且還應有高速隨機外存的支持，這通常是採用磁碟存儲技術。SPOOLing 系統主要有以下三部分：
(1) 輸入井和輸出井。這是在磁碟上開闢的兩個大存儲空間。輸入井是模擬脫機輸入時的磁碟設備，用於暫存 I/O 設備輸入的數據；輸出井是模擬脫機輸出時的磁碟，用於暫存用戶程式的輸出數據。
(2) 輸入緩衝區和輸出緩衝區。為了緩和 CPU 和磁碟之間速度不匹配的矛盾，在記憶體中要開闢兩個緩衝區：輸入緩衝區和輸出緩衝區。輸入緩衝區用於暫存由輸入設備送來的數據，以後再傳送到輸入井。輸出緩衝區用於暫存從輸出井送來的數據，以後再傳送給輸出設備。
(3) 輸入進程 
和輸出進程 SPo 。這裡利用兩個進程來模擬脫機 I/O 時的外圍控制機。其中，進程
模擬脫機輸入時的外圍控制機，將用戶要求的數據從輸入機通過輸入緩衝區再送到輸入井，當 CPU 需要輸入數據時，直接從輸入井讀入記憶體；進程 
模擬脫機輸出時的外圍控制機，把用戶要求輸出的數據先從記憶體送到輸出井，待輸出設備空閒時，再將輸出井中的數據經過輸出緩衝區送到輸出設備上。
