نفاد سعة المخزن المؤقت

في مجال الحوسبة ، يُعرف نقص سعة المخزن المؤقت أو تدفق البيانات فيه بأنه حالة تحدث عندما يتم تزويد المخزن المؤقت المستخدم للتواصل بين جهازين أو عمليتين بالبيانات بسرعة أقل من سرعة قراءة البيانات منه. يتطلب هذا من البرنامج الذي يقرأ من المخزن المؤقت إيقاف معالجته مؤقتًا ريثما يتم إعادة ملء المخزن. قد يؤدي التعامل مع مثل هذه الحالات إلى آثار جانبية غير مرغوب فيها، وأحيانًا خطيرة، لأن البيانات المخزنة غالبًا ما تكون غير مناسبة لهذا النوع من الوصول المتقطع.

من حيث البرمجة المتزامنة ، يمكن اعتبار نقص المخزن المؤقت شكلاً من أشكال نقص الموارد .

يختلف المصطلح كما هو مُعرّف أعلاه عن تجاوز سعة المخزن المؤقت ، وهي حالة تُشكّل فيها مساحة من الذاكرة مخزنًا مؤقتًا بحجم ثابت، ولكنها تُملأ بكمية بيانات أكبر من تلك الكمية، مما يؤدي إلى الكتابة فوق مواقع الذاكرة خارج الجزء المُخصّص. ومع ذلك، يُستخدم مصطلحا نقص سعة المخزن المؤقت ونقص السعة أحيانًا للدلالة على الكتابة تحت المخزن المؤقت ، حيث يُخدع البرنامج لكتابة بيانات في مواقع الذاكرة قبل بداية المخزن المؤقت، مما يؤدي إلى الكتابة فوق البيانات الموجودة هناك، مثل بتات الأذونات . ^{[ 1 ]}

غالباً ما تكون حالات نقص البيانات في المخزن المؤقت نتيجة لمشاكل عابرة تتعلق بالاتصال الذي يتم تخزينه مؤقتًا: إما اتصال بين عمليتين، مع وجود عمليات أخرى تتنافس على وقت وحدة المعالجة المركزية ، أو رابط مادي، مع وجود أجهزة تتنافس على عرض النطاق الترددي .

أبسط طريقة لتجنب هذه المشاكل هي زيادة حجم المخزن المؤقت؛ فإذا كانت هناك حاجة لقراءة تدفق بيانات وارد بمعدل بت واحد في الثانية، فإن مخزنًا مؤقتًا بسعة 10 بتات يسمح بحجب الاتصال لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ قبل انقطاعه، بينما يسمح مخزن بسعة 60 بتًا بحجب لمدة تصل إلى دقيقة. مع ذلك، يتطلب هذا توفير ذاكرة أكبر للعملية أو الجهاز، وهو ما قد يكون مكلفًا. يفترض هذا أن المخزن المؤقت يبدأ ممتلئًا - مما يستلزم توقفًا مؤقتًا قد يكون طويلًا قبل بدء عملية القراءة - وأنه سيظل ممتلئًا دائمًا ما لم يكن الاتصال محجوبًا. إذا لم تصل البيانات، في المتوسط، أسرع من اللازم، فإن أي حجب للاتصال سيكون تراكميًا؛ فـ"إسقاط" بت واحد كل دقيقة على اتصال افتراضي بمخزن مؤقت بسعة 60 بتًا سيؤدي إلى نفاد سعة المخزن المؤقت إذا ظل الاتصال نشطًا لمدة ساعة. في التطبيقات التي تعمل في الوقت الفعلي، يؤدي حجم المخزن المؤقت الكبير أيضًا إلى زيادة زمن الاستجابة بين الإدخال والإخراج، وهو أمر غير مرغوب فيه في التطبيقات التي تتطلب زمن استجابة منخفضًا مثل مؤتمرات الفيديو.

قد يتسبب نقص البيانات في المخزن المؤقت في مشاكل خطيرة أثناء نسخ الأقراص المدمجة/أقراص الفيديو الرقمية ، لأنه بمجرد بدء عملية الكتابة، لا يمكن إيقافها واستئنافها بسلاسة؛ وبالتالي، قد يؤدي التوقف المؤقت اللازم لنقص البيانات إلى تلف البيانات الموجودة على القرص. ونظرًا لأن المخزن المؤقت يُملأ عادةً من مصدر بطيء نسبيًا، مثل القرص الصلب أو قرص مدمج/قرص فيديو رقمي آخر، فإن الحمل الثقيل على وحدة المعالجة المركزية أو الذاكرة من مهام أخرى متزامنة قد يستنفد بسهولة سعة المخزن المؤقت الصغير. لذلك، طُبقت تقنية تُسمى حماية نقص البيانات في المخزن المؤقت من قِبل العديد من مُصنّعي أقراص CD/DVD، تحت علامات تجارية مختلفة ، مثل Plextor BurnProof و Nero UltraBuffer و Yamaha SafeBurn وJustLink وSeamless Link. باستخدام هذه التقنية، يستطيع الليزر إيقاف الكتابة لأي مدة زمنية واستئنافها عندما يمتلئ المخزن المؤقت مرة أخرى. وتكون الفجوة بين عمليات الكتابة المتتالية ضئيلة للغاية.

هناك طريقة أخرى للحماية من هذه المشكلة، عند استخدام الوسائط القابلة لإعادة الكتابة ( CD-RW ، DVD-RW ، DVD-RAM )، وهي استخدام نظام ملفات UDF ، الذي ينظم البيانات في " حزم " أصغر، يتم الرجوع إليها بواسطة جدول عناوين واحد محدث، والذي يمكن بالتالي كتابته في دفعات أقصر.

إذا لم يتم تحديث مخزن الإطارات الخاص بوحدة التحكم الرسومية ، فستبدو صورة شاشة الكمبيوتر وكأنها معلقة حتى يستقبل المخزن بيانات جديدة. تتميز العديد من برامج تشغيل الفيديو (مثل MPlayer ) بإمكانية إسقاط الإطارات في حال زيادة الحمل على النظام، مما يسمح عمدًا بنقص في سعة المخزن للحفاظ على سرعة التشغيل.

المخزن المؤقت في وحدة التحكم الصوتية هو مخزن حلقي . إذا حدث نقص في البيانات ولم يتم إيقاف وحدة التحكم الصوتية، فستستمر إما في تكرار الصوت الموجود في المخزن المؤقت، أو ستُخرج صمتًا، وذلك حسب آلية التنفيذ. يُشار إلى هذا التأثير عادةً باسم "الرشاش" أو تأثير التقطيع الناتج عن الحد الأقصى للنطاق الديناميكي . يحدث هذا إذا توقف نظام التشغيل عن العمل أثناء تشغيل الصوت. قد يؤدي إجراء معالجة الأخطاء (مثل شاشة الموت الزرقاء ) في النهاية إلى إيقاف وحدة التحكم الصوتية.

إن تقليد هذا الخلل الصوتي عمداً أثناء إنشاء الموسيقى أو الفن الصوتي، سواء عن طريق تقطيع الصوت يدوياً أو إعادة تشغيل العينات، أو باستخدام المكونات الإضافية، يطلق عليه اسم " تعديل التأتأة" .