El documento describe los semáforos, que son variables especiales utilizadas para sincronizar procesos concurrentes y garantizar el acceso ordenado a recursos compartidos. Fueron inventados por Edsger Dijkstra en 1965 para sistemas operativos multiprocesamiento. Existen dos tipos principales de semáforos: semáforos de contador y semáforos de espera. Los semáforos permiten sincronizar procesos de forma más eficiente que otras estructuras como variables compartidas.

1. Semáforos
Giovanny Leal Amaya
Eduar Melo Roa

2. ¿Qué es?
Un semáforo es una variable especial que
constituye una serie de opciones elementales para
poder restringir o garantizar el acceso a los
recursos en un sistema operativo con un entorno
de multiprocesamiento (en el que se ejecutarán
varios procesos concurrentemente). Fueron
inventados por Edsger Dijkstra en 1965 y se
usaron por primera vez en el sistema
operativo THEOS.

3. • Un semáforo es una estructura diseñada para
sincronizar dos o más
threads o procesos, de modo que su ejecución se
realice de forma
ordenada y sin conflictos entre ellos.

4. Tipo de semáforos
 Semáforo Contador:
Nos permiten llevar la cuenta del número de
unidades de recurso compartido disponible en
memoria, que va desde 0 hasta N.
• Semáforo de Espera:
Se emplea para forzar que un proceso pase a
estado bloqueado hasta que se cumpla la
condición que le permite ejecutarse. Por lo
general, el contador vale 0 inicialmente, no
obstante, podría tener un valor distinto de cero.

5. • Semáforo de exclusión mutua:
Inicialmente su contador vale 1 y permite que
haya un único proceso simultáneamente dentro de
la sección crítica.
Ventajas del uso de semáforos
La principal ventaja de los semáforos frente a los
cerrojos es que permiten sincronizar dos o más
procesos de manera que no se desperdician
recursos de CPU realizando comprobaciones
continuadas de la condición que permite
progresar al proceso.

6. • Desventajas del uso de semáforos
Mal uso por parte de los programadores.
No hay nada que obligue a los programadores a
usarlos.
Los compiladores no ofrecen ningún mecanismo
de comprobación sobre el correcto uso de los
semáforos.
 Son independientes del recurso compartido al
que se asocian.

7. • El por qué no se pueden usar directamente otras estructuras mas
clásicas, como por ejemplo usar una variable común para decidir si
se
puede o no acceder a un recurso, se debe a que estamos en un
sistema
multitarea: hacer esto implicaría realizar una espera activa
(un bucle, comprobando constantemente si la variable está o no a 0,
y así saber si podemos seguir ejecutando o no). Por otro lado, puede
ocurrir algo mucho peor: supongamos que un proceso comprueba la
variable, y ve que el recurso está libre, por lo que procedería a
cambiar dicha variable de valor y seguir. Pues bien, si justo después
de la comprobacion pero antes de que cambie el valor se conmuta de
tarea (puede pasar, pues el sistema operativo puede hacerlo en
cualquier momento), y el nuevo proceso comprueba la variable,
como
todavía no se ha actualizado, creerá que el recurso está libre,
e intentará tomarlo, haciendo que ambos programas fallen. Lo peor
del caso es que se tratará de un error aleatorio: unas veces fallará
(cuando se produzca cambio de tarea en ese punto) y otras no.
Ejemplo

8. • Para evitarlo, se idearon los semáforos. Un
semáforo básico es una
estructura formada por una posición de
memoria y dos instrucciones,
una para reservarlo y otra para liberarlo. A esto
se le puede añadir
una cola de threads para recordar el orden en
que se hicieron las
peticiones.