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La mise en mémoire tampon d'entrée et de sortie (E/S) est une technique utilisée en informatique pour améliorer l'efficacité des opérations d'E/S. Au lieu d'effectuer une opération d'E/S pour chaque octet ou caractère, les données sont temporairement stockées dans un tampon (une région de mémoire) avant d'être transférées vers ou depuis le périphérique d'E/S. Cela réduit le nombre d'opérations d'E/S relativement lentes, accélérant ainsi considérablement le processus global.
Voici une répartition de la mise en mémoire tampon d'entrée et de sortie :
Tampon d'entrée :
* Comment ça marche : Lorsqu'un programme lit des données à partir d'un périphérique d'entrée (comme un clavier, un fichier ou une connexion réseau), le système d'exploitation ne récupère pas nécessairement chaque caractère ou octet individuellement. Au lieu de cela, il lit un bloc de données (la taille du tampon) à la fois et les stocke dans le tampon d'entrée. Le programme lit ensuite dans ce tampon. Ce n'est que lorsque le tampon est vide que le système d'exploitation effectue une autre opération de lecture à partir du périphérique d'entrée.
* Avantages :
* Appels système réduits : Moins d'appels au système d'exploitation pour lire les données, gain de temps.
* Efficacité améliorée : La lecture de blocs de données plus volumineux est plus rapide que la lecture de caractères ou d'octets uniques.
* Mémoire tampon de ligne : Un cas particulier où le tampon d'entrée est rempli jusqu'à ce qu'un caractère de nouvelle ligne soit rencontré (comme appuyer sur Entrée). Ceci est courant pour les programmes interactifs.
* Exemple : Imaginez que vous lisez un gros fichier. Sans mise en mémoire tampon, chaque caractère nécessiterait une interaction distincte avec le périphérique de stockage (disque dur, SSD). Avec la mise en mémoire tampon, un gros bloc est lu en une seule fois et le programme accède aux données du tampon en mémoire, ce qui est beaucoup plus rapide.
Tampon de sortie :
* Comment ça marche : Lorsqu'un programme écrit des données sur un périphérique de sortie (comme un écran, un fichier ou une connexion réseau), il n'envoie pas nécessairement chaque octet ou caractère immédiatement. Au lieu de cela, les données sont écrites dans un tampon de sortie. Le système d'exploitation vide (vide) périodiquement le tampon et envoie son contenu au périphérique de sortie.
* Avantages :
* Appels système réduits : Moins d'interactions avec le périphérique de sortie.
* Efficacité améliorée : L’envoi de gros blocs de données est plus efficace que l’envoi d’unités individuelles.
* Mise en lots : Permet de regrouper les sorties associées, rendant le processus d'écriture plus organisé.
* Exemple : Impression d'un document volumineux. Écrire chaque caractère individuellement sur l’imprimante serait extrêmement lent. Avec la mise en mémoire tampon, les données sont accumulées dans la mémoire tampon, puis envoyées à l'imprimante en blocs plus grands, ce qui permet une expérience d'impression beaucoup plus rapide.
Types de mise en mémoire tampon :
* Entièrement mis en mémoire tampon : Le tampon est complètement rempli avant d'être vidé.
* Ligne mise en mémoire tampon : Le tampon est vidé lorsqu'un caractère de nouvelle ligne est rencontré.
* Sans tampon : Aucune mise en mémoire tampon n'est utilisée ; chaque opération d'E/S est effectuée immédiatement. C’est généralement moins efficace.
Vinage du tampon :
Il est crucial de comprendre que le système d'exploitation peut ne pas toujours vider le tampon immédiatement. Parfois, vous devez demander explicitement au système de vider le tampon (en utilisant des fonctions telles que « fflush() » en C ou des méthodes similaires dans d'autres langages) pour garantir que toutes les données sont écrites sur le périphérique de sortie. Ceci est particulièrement important si votre programme se termine de manière inattendue avant que le tampon ne soit vidé ; sinon, les données pourraient être perdues.
En résumé, la mise en mémoire tampon d'entrée et de sortie est une technique d'optimisation fondamentale qui améliore considérablement les performances des opérations d'E/S en réduisant la surcharge des appels système fréquents et en utilisant des transferts de données en masse plus efficaces. Comprendre la mise en mémoire tampon est essentiel pour écrire des programmes efficaces et fiables.
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