2) Что такое семафор?

Семафор — это просто переменная, которая неотрицательна и разделена между потоками. Семафор — это механизм сигнализации, и поток, ожидающий семафора, может быть сигнализирован другим потоком. Он использует две атомарные операции: 1) ожидание и 2) сигнал для синхронизации процесса.

Семафор разрешает или запрещает доступ к ресурсу, который зависит от того, как он настроен.

Приведенная ниже программа представляет собой пошаговую реализацию, которая включает использование и объявление семафора.

Shared var mutex: semaphore = 1;
Process i
    begin
    .
    .
    P(mutex);
    execute CS;
    V(mutex);
    .
    .
    End;

Обе эти операции используются для реализации синхронизации процесса. Цель этой операции семафора — получить взаимное исключение.

Ждать операции

Этот тип операции семафора помогает вам контролировать ввод задачи в критическую секцию. Однако, если значение ожидания положительное, то значение аргумента ожидания X уменьшается. В случае отрицательного или нулевого значения, никакая операция не выполняется. Это также называется операцией P (S).

После уменьшения значения семафора, которое становится отрицательным, команда удерживается до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия.

Copy CodeP(S)
{ 
    while (S<=0);
    S--;
}

Сигнальная операция

Этот тип операции семафора используется для управления выходом задачи из критического раздела. Это помогает увеличить значение аргумента на 1, который обозначается как V (S).

Copy CodeP(S)
{ 
    while (S>=0);
    S++;
}

Вот некоторые основные различия между счетным и двоичным семафором:

Вот плюсы / преимущества использования семафора:

• Это позволяет более чем одному потоку получить доступ к критическому разделу
• Семафоры являются машинно-независимыми.
• Семафоры реализованы в машинно-независимом коде микроядра.
• Они не позволяют нескольким процессам войти в критическую секцию.
• Поскольку в семафоре заняты ожидания, никогда не теряется время и ресурсы процесса.
• Они являются машинно-независимыми, что должно выполняться в машинно-независимом коде микроядра.
• Они позволяют гибкое управление ресурсами.

Вот минусы / минусы семафора

• Одним из самых больших ограничений семафора является инверсия приоритетов.
• Операционная система должна отслеживать все вызовы в ожидании и сигнализировать семафор.
• Их использование никогда не принуждается, но только по соглашению.
• Чтобы избежать взаимоблокировок в семафоре, операции Wait и Signal должны выполняться в правильном порядке.
• Семафорное программирование является сложным, поэтому есть шансы не достичь взаимного исключения.
• Это также не практичный метод для крупномасштабного использования, так как их использование приводит к потере модульности.
• Семафор более подвержен ошибкам программиста.
• Это может привести к взаимоблокировке или нарушению взаимного исключения из-за ошибки программиста.

Резюме:

• Семафор определяется как переменная, которая является неотрицательной и разделяется между потоками.
• Это механизм, который можно использовать для обеспечения синхронизации задач.
• Подсчет семафора использует счет, который помогает заданию быть приобретенным или выпущенным много раз.
• Бинарные семафоры очень похожи на подсчет семафоров, но их значение ограничено 0 и 1.
• Операция ожидания помогает контролировать ввод задачи в критическую секцию.
• Операция семафора сигнала используется для управления выходом задачи из критической секции.
• Подсчет семафора не имеет взаимного исключения, тогда как двоичный семафор имеет взаимное исключение
• Семафор означает сигнальный механизм, тогда как Mutex — механизм блокировки
• Семафор позволяет более чем одному потоку получить доступ к критическому разделу
• Одним из самых больших ограничений семафора является инверсия приоритетов.