Bufferspeicher

Bufferspeicher bezeichnet in der Informatik einen temporären Speicherbereich, der dazu dient, Daten zwischen zwei Komponenten mit unterschiedlichen Verarbeitungsgeschwindigkeiten oder Taktungen zu puffern. Dadurch können Produzenten und Konsumenten unabhängig arbeiten, Burstübertragungen abgefedert und Latenzspitzen reduziert werden.

Bufferspeicher kommen sowohl in Hardware als auch in Software zum Einsatz. Typische Beispiele sind Eingabe- und Ausgabepuffer in Peripheriegeräten, Netzwerkschnittstellen, Festplatten- oder Drucker-Cache sowie Pufferspeicher in Programmen, die Datenströme verarbeiten. Ring- oder Circular-Buffer bieten sich wegen ihrer einfachen Implementierung und FIFO-Verhalten an. Oft kommen auch Doppel- oder Mehrfachpuffer zum Einsatz, um Lese- und Schreibzugriffe zu entkoppeln.

Funktionsprinzip: Ein Erzeuger schreibt Daten in den Puffer, ein Verbraucher liest sie dort wieder heraus. Die Puffergröße bestimmt, wie stark der Durchsatz schwankt, bevor andere Mechanismen greifen. Ist der Puffer voll, kann der Erzeuger blockieren oder der Fluss wird abgebremst (Backpressure). Ist der Puffer leer, muss der Verbraucher warten.

Puffer unterscheiden sich von Caches: Puffer dienen der zeitlichen Entkopplung zwischen Systemkomponenten, Caches optimieren hingegen die Zugriffsgeschwindigkeit auf Speicherorte unter Ausnutzung laufender Muster. Puffer sind typischerweise flüchtig; ihr Speicherort kann im Arbeitsspeicher liegen oder, in speziellen Fällen, außerhalb des Hauptspeichers.

Anwendungen finden sich in Netzwerken, Dateisystemen, Audio- und Videoverarbeitung, Grafik-Rendering sowie in der Interprozesskommunikation.