Sistemas Concurrentes: Semforos

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Sistemas ConcurrentesSemáforos

• I.T. Informática de Sistemas

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Bibliografía

• Principles of Concurrent and Distributed
  Programming
• M. Ben-Ari. Prentice Hall, 1990
• Capítulo 4
• Sistemas Operativos
• A. Silberschatz, P. Galvin. Addison Wesley
  Longman, 1999
• Capítulo 6

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Concepto de semáforo

• Una variable entera con dos operaciones atómicas
• Wait(s). cuando sgt0 ? ss-1 mientras tanto,
  espera.
• Signal(s). ss1

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Inventor de los semáforos

• Edsger Dijkstra (1965)
• Les dio a las operaciones estos nombres
• P wait
• V signal

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Invariantes del semáforo

• Todo semáforo, al margen de su implementación,
  debe cumplir los invariantes
• S gt 0
• S Sinicial signals - waits
• signals es la cantidad de signal ejecutados en S
• waits es la cantidad de waits completados en S

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Posibles comportamientos de un semáforo (según su
implementación)

• Conjunto bloqueado. El signal desbloquea a un
  proceso en espera (no sabemos cuál).
• FIFO. El signal siempre desbloquea al proceso más
  viejo.
• Espera activa. La operación wait es un bucle en
  el que se testea constantemente S
• loop
• if Sgt0 then SS-1 exit end if
• end loop

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Definiciones basadas en propiedades (Ben-Ari)

• (plugar de la instrucción wait, psiguiente
  instrucción después de wait)
• Definición fuerte.
• Wait(S) at(p) ? ??Sgt0 ? ?at(p)
• Signal(S) SS1
• Definición débil.
• Wait(S) at(p) ? ??Sgt0 ? ?at(p)
• Signal(S) SS1

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Implementación sin espera activa
type Semáforo is record valor
integer L ListaltProcesogt end
signal(s) if not L.vacía then hilo
L.extraer WAKEUP(hilo) else
s.valors.valor1 end if
wait(s) if s.valorgt0 then
s.valors.valor-1 else
L.agregar(hilo_actual) SLEEP end if
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Semáforos binarios

• Un semáforo que pueda tomar cualquier valor no
  negativo recibe el nombre de semáforo general
• Un semáforo que sólo puede tomar los valores 0 y
  1 recibe el nombre de semáforo binario
• La definición de las operaciones queda igual
  salvo signal(s)
• Si hay procesos suspendidos, despierta uno, si
  no, s1

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Ejercicios

• a.-) Resolver el problema de la sección crítica
  para n procesos con semáforos

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Ejercicio

• Empleando la sentencia concurrente (cobegin,
  coend) y semáforos, construir un programa
  concurrente que se corresponda con el siguiente
  grafo de precedencia

A
C
B
D
E
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Ejercicio

• Supongamos tres procesos concurrentes P1, P2 y P3
  con el código que se muestra en las figuras. Se
  pide
• 1.- Introducir las modificaciones necesarias para
  que d se ejecute solo si e o a se han ejecutado
• 2.- Introducir las modificaciones necesarias para
  que d se ejecute solo si e y a se han ejecutado

Task body P1 is begin loop a b end
loop end
Task body P2 is begin loop c d end
loop end
Task body P3 is begin loop e f end
loop end