El documento describe los semaforos, una herramienta de sincronización utilizada en sistemas operativos para controlar el acceso a recursos compartidos entre procesos y hilos. Explica qué son los semaforos, cómo funcionan las operaciones de inicialización, decremento y aumento, y provee ejemplos de su uso para exclusión mutua, productor-consumidor, lectores-escritores y el problema de los filósofos comensales.

1. Semaforos Sistema Operativos 1 Septiembre 4 del 2009

2. Semaforos: Un semaforo es una variable especial protegida que es utilizada en hilos y procesos, y el metodo clasico para restringir a los recursos compartidos. IS <---- Inicializacion Down  ----- Inicia Exclusion Mutua Up  --------- Finaliza Exclusion Mutua Si la variable semaforo contiene valores (n>1) se le denomina Semaforo Contador si lo contiene 0 y 1 se le denomina Binario. La operación “Down” consistirá en ir decrementando el numero de recursos que posee el semáforo, cuando este contador llegue a 0, entonces el proceso quedara bloqueado en espera de que dicho contador sea liberado por medio de un “Up”. Page Que Es Un Semaforo:

3. Semaforos: Algoritmo Del Is: Is(Semaforo s, m: entero){ s<- N; } Algoritmo Del Down: Down(Semaforo s){ if(S:Semaforo){ if(s>0) s=s-1; else Bloquear_Proceso(); } } Page Algoritmos De Los Semaforo:

4. Semaforos : Exclusion Mutua Semaforos: Exc_Mut Inicializacion: Is(exc_mut, 1); Page Ejemplo 1: Proceso 1 Proceso 2 Repeat Hace_Cosas(); Down(Exc_Mut); Region_Critica(); Up(Exc_Mut); Hace_Mas_Cosas(); Fin; Repeat Hace_Algo(); Down(Exc_Mut); Region_Critica(); Up(Exc_Mut); Hace_Mas_de_algo(); Fin;

5. Semaforos : Productor_Consumidor Una Lista de Memoria de N-Slots disponibles. Necesita llevar cuenta de los item en lista. Productor Produce Item al Ingresar a la lista. Consumidor consume item de la lista. Region Critica: Estructura_Circular(Bodega) Semaforos: Exc_Mut  ------- Manejo De La Cola Circular (Binario) Lleno  ----------- Casillas Llenas Vacio  ----------- Casillas Vacias El problema está en lograr que cuando el consumidor trata de extraer un ítem cuando la lista está vacía, el consumidor se bloquee hasta que el productor deposite un ítem. Del mismo modo, cuando el productor intenta depositar un ítem cuando el buffer ya tiene el máximo de N ítemes, el productor se debe bloquear hasta que el consumidor extraiga un ítem. Page Descripcion 0 1 2 3 4 5 6 7 Consumidor Productor -Push() -Pop()

6. Semaforos : Productor-Consumidor Semaforos: Exc_Mut, Lleno, Vacio; Inicializacion: IS(Vacio, 7); IS(Lleno,0); IS(Exc_Mut,1); Page Ejemplo 2: Productor Consumidor Repeat Hace_Cosas(); x=producir(); down(vacio); down(Exc_Mut); push(x); up(Exc_Mut); Up(lleno); Hace_mas_cosas(); Until_Fin; Repeat Hace_Algo(); down(Lleno); down(Exc_Mut); Y=pop(); up(Exc_Mut); Up(vacio); Hace_mas_de_algo(); Until_Fin;

7. Semaforos : Lectores y Escritores Solamente puede haber un escritor, al mismo tiempo. Si Hay un escritor no puede haber ningun lector. Puede haber mas de un lector. Ningun escritor, puede escribir hasta que el ultimo lector deje de utilizar la base de datos. Region Critica: Base De Datos NL  Numero Lectores Semaforos: DB  --- Base De Datos Exc_Mut <--- NL Page Descripcion E1 E2 E3 L1 L2 L3

8. Semaforos : Lectores y Escritores Semaforos: DB, Exc_Mut Inicializacion: IS(Exc_Mut, 1); IS(DB,1); NL=0; Page Ejemplo 2: Escritor Lector Repeat Hace_algo(); Escribe(); Up(DB); Hace_mas_algo(); Until_fin; Repeat Down(Exc_Mut); NL=NL+1; if(NL==1) then down(DB); Up(Exc_Mut); Leer(); Down(Exc_mut); NL=NL-1; If(NL==0) then UP(DB); UP(Exc_Mut); Hace_Mas_Alguna_cosa(); Until_Fin;

9. Semaforos : Filosofos Comensales Problemas Que Pueden Surgir Con Mala Sincronizacion: DeadLock: Dos o mas procesos estan esperando por una condicion que solo puede ser causada por una hebra que tambien esta esperando. Starvation o Espera Indefinida: Un proceso en la lista de espera de un semaforo de la cual estan entrando y saliendo continuamente hebras y listas de espera de semaforo. Cinco filosofos se sientan alrededor de una mesa y pasan su vida cenando y pensando. Cada filósofo tiene un plato de fideos y un tenedor a la izquierda de su plato. Para comer los fideos son necesarios dos tenedores y cada filósofo sólo puede tomar los que están a su izquierda y derecha. Si cualquier filósofo coge un tenedor y el otro está ocupado, se quedará esperando, con el tenedor en la mano, hasta que pueda coger el otro tenedor, para luego empezar a comer. Page

10. Semaforos : Filosofos Comensales Los Filosofos Piensan Los Filosofos Comen Toman 2 tenedores Los Filosofos Duermen Variables: Status [1..N]  - P (pensando), H (hambriento) C(comiendo) Semaforos: Exc_Mut  -- Para Proteger a Status Sem[1..N]  -- Control De Filosofos Page Descripcion

11. Semaforos : Filosofos Comensales Inicializacion: for i=1 to N Is(sema[i],0); Is(exc_mut,1); for i=1 to N Status=P; Inicializacion: IS(Exc_Mut, 1); IS(DB,1); NL=0; Page Ejemplo 3: Filósofos Comensales: Filosofos(Integer i){ Pensar(); Tomar_Tenedores(i); Comer(); Deja_Tenedores(i); Dormir(); } Dejar_Tenedores(Integer i){ Down(Exc_Mut); Status[i]=‘P’; test(Der(i)); test(Izq(i)); Up(Exc_Mut); } Tomar_Tenedores(Integer i){ Down(Exc_Mut); Status[i]=‘H’; Test=‘H’; Up(Exc_Mut); Down(Sema[i]); } Test(Integer i){ If(status[izq[i]]<>’C’ and status[Der(i)]<>’C’ and Status[i]==‘H’){ Status[i]=‘C’; Up(Sem[i]); } }

12. Page Bibliografia: http://elcopypaste.wordpress.com/2008/09/19/semaforos/ http://trevinca.ei.uvigo.es/~formella/doc/cd05/node77.html http://es.wikipedia.org/wiki/Sem%C3%A1foro_(programaci%C3%B3n) http://html.rincondelvago.com/semaforos.html http://www.dcc.uchile.cl/~jpiquer/Docencia/SO/aps/node9.html Tux