給孩子解釋什麼是緩衝

緩衝是一種計算機技術，用於高速裝置和低速裝置之間的資料交換。因為有速度差，高速裝置總是要等著低速裝置，有了緩衝之後，可以少等一會兒。舉個例子，去飯店吃飯，跟服務員說：給我拿個筷子，服務員跑到20米外，拿來一根筷子；再跟服務員說：再給我拿個筷子，服務員又跑到20米外拿來第二根筷子，這才拿來了一雙筷子。這個過程很慢，但並不誇張。計算機底層，取100號單元的資料，給100加1，得到101，再取101號單元的資料。

說到這裡才發現，原來服務員一次只能拿一根筷子！這是設計硬體的結果。好像是從圖靈那個年代，還沒有今天這種計算機，人們就憑空研究可計算理論。研究的結果是，一次拿一根筷子，拿N次就能拿來N根筷子，N屬於自然數。這樣一來，對於拿筷子這個課題，就“徹底”解決了，只要製造出拿一根筷子的電路，再讓它重複N次即可。

如果有哪家公司生產出能拿100雙筷子的機器，這時，客人說了，給我拿10000雙筷子！服務員要跑100個來回，共4000米，這就要等幾分鐘了。客人要10000雙筷子幹什麼用呢？原來客人相當於CPU，它也是按照可計算理論製造出來的，它一次只能表達一根筷子，但是它接到一個任務，重複使用筷子10000遍，它就只能麻煩服務員。

被麻煩的服務員發明了緩衝，準備一個盤子，常用的東西就放在裡邊，有一雙筷子、牙籤、餐巾紙等等。盤子就放在客人手邊，可以方便地拿起來用。這個盤子就是緩衝，它是在CPU內部的，用來在高速的CPU和相對低速的記憶體之間進行緩衝。

記憶體和硬碟之間也有緩衝，這約等於飯店裡的儲物臺，而硬碟是2公里外的倉庫，要從硬碟上獲取10位元組資料，硬碟一次讀取4KB資料到儲物臺，並且就儲存在這裡，方便服務員給顧客拿著用。如果儲物臺上沒有客人想要的東西，另一個運貨員就要開著汽車去2公里外的倉庫取貨了，CPU要等很長時間。這個時間大概是0.3秒，以電腦的速度來說，是很長時間了。