Un semáforo es un mecanismo de comunicación con el cual no se mueven datos, puesto que solo se puede consultar y modificar su valor al tener un carácter puramente informativo.
Dijkstra define un semáforo como una variable entera positiva o nula sobre la que sólo se pueden realizar dos operaciones: wait (también denominada P) y signal (también denominada V). La operación wait decrementa el valor del semáforo siempre que éste tenga un valor mayor que 0; por lo tanto esta operación se utiliza para adquirir el semáforo o para bloquearlo en el caso de que valga 0. La operación signal incrementa el valor del semáforo y por tanto se utiliza para liberarlo o inicializarlo.
Ambas operaciones deben ser atómicas para que funcionen correctamente; es decir que una operación wait no puede ser interrumpida por otra operación wait o signal sobre el mismo semáforo, y lo mismo ocurre para la operación signal. Este hecho garantiza que cuando varios procesos compitan por la adquisición de un semáforo, sólo uno de ellos va a poder realizar la operación.
Además, se ha de indicar que este mecanismo memoriza las peticiones de operaciones wait no satisfechas y despierta por tanto a los procesos en espera.
Es una solución sencilla y elegante del problema de la exclusión mutua. Esta técnica permite solucionar la mayoría de los problemas de sincronización entre procesos. Un semáforo binario es un indicador de condición (s) que registra si un registro está disponible o no. Un semáforo sólo puede tomar dos valores; 0 y 1. Si para un semáforo, S=1 el recurso está disponible y la tarea lo puede utilizar; si S=0 el recurso no está disponible y el proceso debe esperar.
Los semáforos se implementan mediante una cola de tareas a la que se añaden los procesos que están en espera del recurso. Solo se permiten tres operaciones sobre un semáforo:
Dijkstra define un semáforo como una variable entera positiva o nula sobre la que sólo se pueden realizar dos operaciones: wait (también denominada P) y signal (también denominada V). La operación wait decrementa el valor del semáforo siempre que éste tenga un valor mayor que 0; por lo tanto esta operación se utiliza para adquirir el semáforo o para bloquearlo en el caso de que valga 0. La operación signal incrementa el valor del semáforo y por tanto se utiliza para liberarlo o inicializarlo.
Ambas operaciones deben ser atómicas para que funcionen correctamente; es decir que una operación wait no puede ser interrumpida por otra operación wait o signal sobre el mismo semáforo, y lo mismo ocurre para la operación signal. Este hecho garantiza que cuando varios procesos compitan por la adquisición de un semáforo, sólo uno de ellos va a poder realizar la operación.
Además, se ha de indicar que este mecanismo memoriza las peticiones de operaciones wait no satisfechas y despierta por tanto a los procesos en espera.
Es una solución sencilla y elegante del problema de la exclusión mutua. Esta técnica permite solucionar la mayoría de los problemas de sincronización entre procesos. Un semáforo binario es un indicador de condición (s) que registra si un registro está disponible o no. Un semáforo sólo puede tomar dos valores; 0 y 1. Si para un semáforo, S=1 el recurso está disponible y la tarea lo puede utilizar; si S=0 el recurso no está disponible y el proceso debe esperar.
Los semáforos se implementan mediante una cola de tareas a la que se añaden los procesos que están en espera del recurso. Solo se permiten tres operaciones sobre un semáforo:
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1. Inicializa (s: Semáforo_Binario; v: integer) -- > poner el valor del semáforo s al valor de v (0,1).
2. Espera (wait)(s) if s = 1 then s: = 0 else Suspender la tarea que hace la llamada y ponerla en la cola de tareas.
3. Señal (signal)(s) if cola de tareas vacía then s : = 1 else Reanudar la primera tarea de la cola tareas.
Estas operaciones son procedimientos que se implementan como acciones indivisibles. En sistemas con un único procesador bastará simplemente con inhibir las interrupciones durante la ejecución de las operaciones del semáforo. Al introducir el semáforo se crea un nuevo estado en el diagrama de transiciones, el de espera.
2. Espera (wait)(s) if s = 1 then s: = 0 else Suspender la tarea que hace la llamada y ponerla en la cola de tareas.
3. Señal (signal)(s) if cola de tareas vacía then s : = 1 else Reanudar la primera tarea de la cola tareas.
Estas operaciones son procedimientos que se implementan como acciones indivisibles. En sistemas con un único procesador bastará simplemente con inhibir las interrupciones durante la ejecución de las operaciones del semáforo. Al introducir el semáforo se crea un nuevo estado en el diagrama de transiciones, el de espera.
EXCLUSIÓN MUTUA CON SEMÁFOROS
La exclusión mutua se realiza fácilmente usando semáforos. La operación de espera se usará como procedimiento de bloqueo antes de acceder a una sección crítica y la operación señal como procedimiento de desbloqueo. Se emplean tantos semáforos como clases de secciones críticas se establecen.
SINCRONIZACIÓN
Las operaciones espera y señal no se utilizan dentro de un mismo proceso sino que sedan en dos procesos separados, el que ejecuta espera queda bloqueado hasta que el otro ejecuta señal.
VERSIÓN GENERAL DE LOS SEMÁFOROS
El semáforo binario resulta adecuado cuando hay que proteger un recurso que pueden compartir varios procesos, pero cuando lo que hay que proteger es un conjunto de recursos similares, se puede usar una versión más general del concepto de semáforo que lleve la cuenta del número de recursos disponibles. En este caso el semáforo se inicializa con el número total de recursos disponibles (n) y las operaciones de espera y señal se diseñan de modo que se impida el acceso al recurso protegido por el semáforo cuando el valor de éste es menor o igual que cero.
Cada vez que se solicita y obtiene un recurso, el semáforo se decrementa y se incrementa cuando se libera uno de ellos.
Las operaciones espera y señal no se utilizan dentro de un mismo proceso sino que sedan en dos procesos separados, el que ejecuta espera queda bloqueado hasta que el otro ejecuta señal.
VERSIÓN GENERAL DE LOS SEMÁFOROS
El semáforo binario resulta adecuado cuando hay que proteger un recurso que pueden compartir varios procesos, pero cuando lo que hay que proteger es un conjunto de recursos similares, se puede usar una versión más general del concepto de semáforo que lleve la cuenta del número de recursos disponibles. En este caso el semáforo se inicializa con el número total de recursos disponibles (n) y las operaciones de espera y señal se diseñan de modo que se impida el acceso al recurso protegido por el semáforo cuando el valor de éste es menor o igual que cero.
Cada vez que se solicita y obtiene un recurso, el semáforo se decrementa y se incrementa cuando se libera uno de ellos.
Si la operación de espera se ejecuta cuando el semáforo tiene un valor menor que 1, el proceso debe quedar en espera de que la ejecución de una operación señal libere alguno de los recursos.[11]
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[11] Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)/Ingeniería Técnica en Informática (Gestión/Sistemas).Sistemas Operativos I Tema-III/I-Sincronización y comunicación de procesos/I (n.d). Extraído el 24 de octubre de 2008 desde http://www.erubio.es/files/SO1_Tema3_1.pdf
[11] Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)/Ingeniería Técnica en Informática (Gestión/Sistemas).Sistemas Operativos I Tema-III/I-Sincronización y comunicación de procesos/I (n.d). Extraído el 24 de octubre de 2008 desde http://www.erubio.es/files/SO1_Tema3_1.pdf
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