BuffeR thuật ngữ quen thuộc thường được sử dụng trong các chương trình máy tính đặc biệt là khi đề cập tới các chức năng lưu trữ dữ liệu. Vậy BuffeR là gì? Nó có ý nghĩa như thế nào trong lập trình? Hãy cùng Testerpro giải đáp những thắc mắc trên trong bài viết dưới đây nhé!
Khái niệm Buffer là gì?
Buffer là gì? Buffer được biết tới là vùng lưu trữ dữ liệu tạm thời trong bộ nhớ RAM. Hiểu đơn giản thì Buffer như là vùng bộ nhớ đệm – nơi tạm thời lưu trữ dữ liệu khi chúng được chuyển từ thư mục này qua thư mục khác.
Buffer được phát triển nhằm mục đích ngăn chặn việc tắc dữ liệu xảy ra đối với tệp tin hoặc file âm thanh khi xuất hiện tình trạng tắc mạng.
Bên cạnh đó, việc chuyển đổi dữ liệu hoặc các chương trình trong máy tính với Buffer sẽ không gây ảnh hưởng tới các chương trình khác đang hoạt động trong thiết bị. Nhưng để Buffer hoạt động tối ưu và hiệu quả nhất thì kích cỡ file Buffer hoặc các thuật toán có liên quan tới việc di chuyển dữ liệu cần được design phù hợp.
Hiện nay, các ứng dụng của Buffer được sử dụng phổ biến nhất trên các nền tảng, website nghe nhạc, xem phim hoặc các ứng dụng livetreams trực tuyến.
Các ứng dụng phổ biến của Buffer là gì?
Sau khi tìm hiểu về khái niệm Buffer là gì chắc hẳn bạn đã từng nghĩ “bên cạnh công nghệ thì Buffer còn ứng dụng cho nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác”? Điều này hoàn toàn đúng, ngoài công nghệ thì Buffer còn cung cấp các dịch vụ dưới đây:
- Khi bạn cập nhật văn bản, Buffer sẽ tự động theo dõi và ghi nhớ các thay đổi đã thực hiện trong v ăn bản đó. Khi này các thông tin được lưu vào bộ nhớ tạm thời sẽ cho phép người dùng xem và quản lý chúng. Tuy nhiên, vùng dữ liệu này chỉ được lưu trữ tạm thời, chúng không được lưu vào ổ cứng của thiết bị do đó nó có thể mất khi bạn tắt máy.
- Điều khiển bàn phím của người dùng trở nên thuận tiện hơn với Buffer đặc biệt là khi sửa các lỗi đánh máy. Chính vì thế, nó được coi là công nghệ ưu việt giúp sửa các lỗi sai về ngữ pháp, chính tả một cách hiệu quả và thông minh.
- In dữ liệu nhanh chóng với vùng dữ liệu được sao chép vào bộ nhớ máy in, việc tưởng chừng đơn giản này nhưng nó cũng sẽ giúp đẩy nhanh tốc độ hoạt động của máy in nhờ vào dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ đệm.
- Ứng dụng phổ biến tiếp theo đó là việc sao chép tệp tin vào đĩa mềm hoặc đĩa compact. Với các không gian lưu trữ này có thể giúp cho dữ liệu nhanh chóng được truyền vào bộ nhớ đệm và sao chép chúng tới địa điểm cần lưu trữ.
- Tuy chỉ là loại lưu trữ tạm thời, dung lượng lưu trữ có giới hạn nhưng nó vẫn có thể lưu trữ được dữ liệu tạm thời từ các chương trình phần mềm khác.
- Không chỉ giúp lưu trữ thông tin mà nó còn giúp đảm bảo tình trạng tắc nghẽn dữ liệu không bị xảy ra. Vì lý do này Buffer luôn được xem là ứng dụng quan trọng và cần thiết nhất trong công nghệ. Điều này đồng nghĩa với việc truyền tải file, tập tin, video diễn ra nhanh, an toàn và hiệu quả hơn.
Vai trò của Buffer trong việc truyền tải dữ liệu
Qua phần thông tin ở trên bạn đã ngầm hiều vai trò của Buffer là gì chưa? Nếu chưa thì hãy theo dõi qua 2 ví dụ về cách tải dữ liệu trực tuyến dưới đây để hiểu hơn nhé!
- Thông thường khi bạn muốn tải dữ liệu hoặc file thông tin bất kỳ từ trình duyệt thì bạn sẽ tốn khoảng thời gian nhất định dành cho việc đọc sau đó việc tải về mới được tiếp tục. Đặc biệt, thời gian đọc và tải sẽ kéo dài hơn nếu như file dữ liệu đó có dung lượng quá lớn. Đây là cách tải truyề thống khi công nghệ Buffer chưa xuất hiện.
- Với trường hợp 2, khi công nghệ Buffer xuất hiện khi này việc tải video từ các nền tảng trực tuyến sẽ thông qua Buffer. Khi này, hệ thống sẽ tự động phân chia tệp tin lớn thành các file dữ liệu nhỏ để quá trình tải diễn ra nhanh hơn. Và cùng vì chia thành nhiều tệp nên tốc độ cũng sẽ được cải thiện hơn. Việc tải bằng Buffer không chỉ rút ngắn thời gian mà nó còn đảm bảo sự ổn định cho các hoạt động khác trong trình duyệt.
Qua 2 ví dụ trên chắc hẳn bạn đã hiểu về tầm quan trọng của Buffer và khi so sánh thì chắc chắn bạn sẽ thấy thời gian tải dữ liệu sẽ được tối ưu hơn khi sử dụng cách 2 nhờ vào công nghệ Buffer. Bên cạnh đó, khi có Buffer không chỉ giúp tốc độ đọc nhanh hơn mà còn giúp hạn chế rủi ro xảy ra trong quá trình hoàn thiện tệp tin.
Các loại Buffer phổ biến
Single Buffer
Đối với Single Buffer chỉ có 1 Buffer duy nhất được tạo ra nhằm mục đích truyền tải thông tin dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối với nhau. Khi này người dùng sẽ tạo ra khối dữ liệu vào Buffer sau đó người dùng sẽ là trực tiếp sử dụng Buffer đó. Đặc biệt chỉ khi Buffer trống thì bộ xử lý dữ liệu mới được hình thành.
Thiết bị định hướng khối
Trong thiết bị định hướng khối, hệ thống sẽ trực tiếp tạo ra các hoạt động phổ biến sau đây:
- Hệ thống Buffer Input
- Sau khi dữ liệu đầu vào được xác định, Buffer sẽ được chuyển vào không gian của người dùng, các yêu cầu cho Buffer khác sẽ tiếp diễn ngay khi hoạt động trước kết thúc.
- Các Buffer gần nhau sẽ được xử lý cùng nhau. Hiểu đơn giản thì khi người dùng xử lý khối này thì ngay lập tức dữ liệu trong khối tiếp theo sẽ được đọc.
- Có thể trao đổi các quy trình xử lý trong cùng 1 hệ điều hành.
- Hệ điều hành có thể ghi chép toàn bộ dữ liệu có trong bộ nhớ tạm của hệ thống vào quy trình của người dùng.
Thiết bị định hướng luồng
- Line – Phương pháp sử dụng cho các thiết bị đầu cuối được hình thành bằng cuộn. Hiểu đơn giản, thì thao tác này bạn chỉ cần nhập dữ liệu tại dòng bất kỳ và 1 dòng ở phía cuối dữ liệu.
- Byte – Hoạt động dựa vào biểu mẫu
Double Buffer
Double Buffer sử dụng thay thế cho 2 Buffer hoặc 2 sơ đồ dữ liệu. Khi này hệ thống sẽ tạo đồng thời 2 Buffer nghĩa là trong khi đang sử dụng 1 Buffer sẽ có 1 Buffer mới bắt đầu được tạo thành. Vì thế, quá trình lấp đầy Buffer sẽ trở nên nhanh chóng hơn chính vì thế Double Buffer còn được gọi với tên khác là hoán đổi Buffer.
Block oriented – Sự hoạt động của Buffer kép
- Bộ điều khiển có sử dụng 1 Buffer để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong khi chờ đợi dữ liệu mới được lấy từ phân cấp cao hơn.
- Song song với đó là 1 Buffer được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu từ vị trí thấp hơn.
- Tuy nhiên khi thực hiện Block oriented sẽ là tăng độ phức tạp trong quá trình thực hiện.
- Bộ Buffer có thể làm thiếu dữ liệu nếu bạn cố tình đẩy nhanh quá trình thực hiện I/O
Stream oriented:
- Line – Thực hiện tại thời điểm I/O quá trình thực hiện sẽ không bị trì hoãn đối với dữ liệu đầu vào hoặc đầu ra trừ trường hợp chạy trước Buffer kép.
- Byte – So với thời gian thực hiện thì Buffer kép sẽ không có lợi thế so với Buffer thông thường hoặc Buffer có cùng kích cỡ.
Circular Buffer
Khi có nhiều hơn 2 Buffer thì người ta sẽ sử dụng Circular Buffer. Bên cạnh đó, mỗi một Buffer sẽ thuộc 1 đơn vị trong Circular Buffer, khi này tốc độ truyền tải dữ liệu sẽ tăng khi sử dụng Circular Buffer thay thế cho Buffer kép.
Cách hoạt động của Buffer là gì?
Trong 1 hệ điều hành cơ bản, các Buffer sẽ hoạt động theo hình mô tả sau:
- Buffer có thể thỏa thuận 1 cách hiệu quả về những vấn đề không tương thích liên quan tới tốc độ giữa người tạo và người sử dụng luồng dữ liệu.
- Bộ đệm sẽ được tạo ra từ bộ nhớ chính với mục đích lưu trữ các Byte khi nhận từ Modem.
- Khi nhận đầy đủ dữ liệu trong bộ đệm, ngay lập tức dữ liệu sẽ được chuyển và lưu trữ trong đĩa của bộ đệm chỉ với 1 thao tác đơn giản.
- Quá trình truyền tải dữ liệu với Buffer không phải là hoạt động tức thì chính vì thế modem cần Buffer lưu trữ tạm thời khác trước khi các dữ liệu được bổ sung.
- Khi bộ nhớ Buffer đầu tiên được lấp đầy, tiếp theo nó sẽ yêu cầu chuyển dữ liệu vào đĩa. Khi này mặc định Modem sẽ phải lấp đầy dữ liệu trong Buffer thứ 2 nhưng nó chỉ xảy ra khi dữ liệu từ bộ Buffer đã được chuyển vào đĩa.
- Tiếp theo, khi nhiệm vụ trong 2 bộ nhớ được hoàn thành, modem sẽ đưa dữ liệu về bộ nhớ đầu tiên trong lúc này bộ nhớ thứ 2 vẫn được chuyển vào đĩa.
- Buffer sẽ cung cấp cho người dùng các biến thể cần thiết cho thiết bị khi chúng có kích thước truyền tải dữ liệu khác nhau.
So sánh sự khác biệt giữa Buffer và Cache
Cache là gì?
Cache cũng là bộ nhớ đệm với dữ liệu được lưu trữ trong RAM hoặc Local Storage. Nhưng khác so với Buffer thì Cache lại là có tốc độ truy xuất dữ liệu nhanh và ổn định hơn. Hơn nữa, nếu bạn muốn sử dụng lại dữ liệu cho các lần truy xuất tiếp theo thì bạn chỉ cần truy cập vào và sao chép thông tin mà không cần làm thêm bất kỳ thao tác nào nữa.
Nhưng bên cạnh thời gian truy xuất thì sự khác nhau giữa cache và Buffer là gì? Cùng theo dõi tiếp trong phần thông tin dưới đây nhé.
Sự khác biệt giữa Cache và Buffer là gì?
Cả cache và Buffer đều là bộ lưu trữ dữ liệu tạm thời, nhưng Buffer lại được sử dụng với mục đích làm giảm thời gian của việc tải file, tệp dữ liệu trong thiết bị nào đó, thông thường các dữ liệu này sẽ được chia nhỏ và xử lý theo quy trình nhất định.
Còn đối với Cache sẽ hỗ trợ người dùng lưu lại vùng dữ liệu được truy cập và sử dụng nhiều lần trong khoảng thời gian trước đó. Với thời gian nhanh sẽ giúp người dùng rút ngắn tối đa thời gian truy cập.
Ngoài nhưng yếu tố trên thì giữa Buffer và Cache còn nhiều sự khác biệt điển hình như:
- Dựa vào việc thiết kế thì Cache được tạo ra từ Static RAM – SRAM nhưng với Buffer lại được tạo ra từ Dynamic RAM – DRAM.
- Thời gian truy cập với Buffercó thể sẽ không tăng nhưng chúng sẽ có thể làm tăng tốc độ truy cập của CPU.
- Bạn có thể sử dụng Buffer để chỉnh sửa các lỗi đánh máy, lỗi sai chính tả nhưng đối với cache thì không thể thực hiện các tính năng trên.
- Việc sử dụng Buffer sẽ cần tới các tiến trình như output, input còn đối với Cache sẽ sử dụng tiến trình đọc hoặc ghi tệp tin dữ liệu.
- Cache có thể được tạo bằng RAM hoặc ổ đĩa tốc độ cao còn đối với Buffer chỉ được tạo bằng RAM.
Buffer trong lập trình
Đối việc lập trình, các dữ liệu có thể được đặt trong bộ nhớ tạm của phần mềm trước khi chúng được xử lý. Hơn nữa, khi lập trình bằng ngôn ngữ C/C++ sử dụng bộ nhớ Buffersẽ có tác dụng rất lớn giúp cho quá trình tính toán trở nên nhanh hơn.
Cách tạo Buffer trong C/C++
Thông thường khi bạn mở file dữ liệu bất kỳ thì bộ nhớ Buffer sẽ được bắt đầu được tạo và khi đóng tệp thì bộ nhớ cũng sẽ tuôn ra. Và khi lập trình với ngôn ngữ C/C++ bạn có thể tạo Buffer bằng công thức:
char* buffer = new char[length];
Và khi bạn muốn Buffer được giải phóng thì bạn có thể áp dụng theo cách:
delete[ ] buffer;
Tuy nhiên, nếu bạn muốn tạo Buffer trong tình trạng bộ nhớ bị thiếu thì chắc chắn sẽ gây ảnh hưởng tới Buffer. Khi này cách khắc phục duy nhất mà bạn có thể sử dụng đó là tìm cách cân bằng dung lượng giữa Buffer và bộ nhớ có sẵn trong máy tính.
Ưu và nhược điểm của Buffer là gì?
Ưu điểm
Buffer có vai trò quan trong trong các hệ điều hành đặc biệt là khi thực hiện các công việc có quy trình hoặc tác vụ rõ ràng. Bên cạnh đó, Buffer còn có 1 vài ưu điểm sau:
- Việc sử dụng Buffer cho phép người dùng truy cập vào bộ đĩa thống nhất.
- Làm quá trình thiết kế của hệ thống trở nên đơn giản hơn.
- Sử dụng Buffer đồng nghĩa với việc loại bỏ các giới hạn căn chỉnh dữ liệu đối với quá trình thực hiện I/O. Tuy nhiên, chương trình này trở nên đơn giản hơn bằng cách sao chép toàn bộ dữ liệu từ Bufferngười dùng sang Buffer hệ thống hoặc ngược lại.
- Sử dụng Buffer làm giảm dung lượng của đĩa, rút ngắn thời gian phản hồi và tăng thời lượng hoạt động của 1 hệ thống tổng thể.
Nhược điểm
Tuy mang lại nhiều lợi ích nhưng chúng vẫn đem tới 1 vài hạn chế sau:
- Gây tốn kém và đôi khi không thực tế đặc biệt là khi Buffer có kích thước chính xác để giữ lượng phần tử cần thiết.
- Quá trình sử dụng Buffer sẽ yêu cầu bản sao ghi chép toàn bộ dữ liệu bổ sung từ quy trình của người dùng. Nhưng khi dữ liệu được bổ sung với dung lượng quá lớn sẽ làm cho hiệu suất hoạt động bị chậm lại.
Như vậy trong bài trên chúng tôi đã giải thích tới bạn Buffer là gì và những thông tin có liên quan tới thuật ngữ này. Mong rằng thông tin sẽ giúp ích cho quá trình tìm hiểu và bổ sung kiến thức của bạn. Theo dõi chúng tôi để cập nhật thêm nhiều thông tin mới hơn nữa nhé!
>> Xem thêm: CNN là gì? Khám phá cấu trúc và cách hoạt động của Convolutional Neural Network
