ความหมายของ Semaphore- การนับประเภทไบนารีพร้อมตัวอย่าง

ลักษณะของ Semaphore

นี่เป็นลักษณะของสัญญาณ:

• เป็นกลไกที่สามารถนำไปใช้ให้เกิดการซิงโครไนซ์งานได้
• เป็นกลไกการซิงโครไนซ์ระดับต่ำ
• Semaphore จะเก็บค่าจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบเสมอ
• Semaphore สามารถใช้งานได้โดยใช้การดำเนินการทดสอบและการขัดจังหวะ ซึ่งควรดำเนินการโดยใช้ตัวอธิบายไฟล์

ประเภทของ Semaphores

เซมาฟอร์ทั่วไปสองประเภทคือ

• การนับเซมาฟอร์
• เซมาฟอร์ไบนารี

การนับ Semaphores

ประเภทนี้ Semaphore ใช้การนับที่ช่วยให้สามารถรับหรือปล่อยงานได้หลายครั้ง หากการนับเริ่มต้น = 0 ควรสร้างเซมาโฟร์การนับในสถานะไม่พร้อมใช้งาน

อย่างไรก็ตาม หากจำนวนเป็น > 0 เซมาฟอร์จะถูกสร้างขึ้นในสถานะที่มีอยู่ และจำนวนโทเค็นที่มีจะเท่ากับจำนวน

เลขฐานสอง Semaphores

ซีมาโฟร์แบบไบนารีค่อนข้างคล้ายกับซีมาโฟร์แบบนับ แต่ค่าของซีมาโฟร์จะถูกจำกัดไว้ที่ 0 และ 1 ในซีมาโฟร์ประเภทนี้ การดำเนินการรอจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อซีมาโฟร์มีค่าเท่ากับ 1 และการดำเนินการสัญญาณจะประสบความสำเร็จเมื่อซีมาโฟร์มีค่าเท่ากับ 0 การดำเนินการนี้ง่ายกว่าการใช้ซีมาโฟร์แบบนับ

ตัวอย่างของการ Semaphore

โปรแกรมที่ระบุด้านล่างเป็นการดำเนินการทีละขั้นตอน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้และการประกาศเซมาฟอร์

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

รอและ Signal Operaต่างๆใน Semaphores

ทั้งสองการดำเนินการนี้ใช้เพื่อดำเนินการ การซิงโครไนซ์กระบวนการเป้าหมายของการดำเนินการเซมาโฟร์นี้คือเพื่อให้ได้มาซึ่งการแยกกันซึ่งกันและกัน

รอ Operaการ

การดำเนินการเซมาโฟร์ประเภทนี้ช่วยให้คุณควบคุมการเข้าสู่ส่วนวิกฤตของงานได้ อย่างไรก็ตาม หากค่าของการรอเป็นบวก ค่าของอาร์กิวเมนต์การรอ X ก็จะลดลง ในกรณีที่มีค่าเป็นลบหรือเป็นศูนย์ จะไม่มีการดำเนินการใดๆ เกิดขึ้น เรียกอีกอย่างว่าการดำเนินการ P(S)

หลังจากที่ค่าเซมาฟอร์ลดลงซึ่งกลายเป็นลบ คำสั่งจะถูกพักไว้จนกว่าจะตรงตามเงื่อนไขที่ต้องการ

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

Signal การดำเนินการ

ประเภทนี้ Semaphore การดำเนินการนี้ใช้เพื่อควบคุมการออกจากงานจากส่วนที่สำคัญ โดยจะช่วยเพิ่มค่าของอาร์กิวเมนต์ขึ้น 1 ซึ่งแสดงเป็น V(S)

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

การนับ Semaphore เทียบกับไบนารี่ Semaphore

ต่อไปนี้เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างการนับและสัญญาณไบนารี:

การนับ Semaphore	เลขฐานสอง Semaphore
ไม่มีการยกเว้นซึ่งกันและกัน	การกีดกันซึ่งกันและกัน
ค่าจำนวนเต็มใดๆ	ค่าเพียง 0 และ 1
มากกว่าหนึ่งช่อง	ช่องเดียวเท่านั้น
จัดเตรียมชุดของกระบวนการ	มันมีกลไกการกีดกันซึ่งกันและกัน

ความแตกต่างระหว่าง Semaphore เทียบกับ Mutex

พารามิเตอร์	Semaphore	มิวเท็กซ์
กลไก	เป็นกลไกการส่งสัญญาณชนิดหนึ่ง	มันเป็นกลไกการล็อค
ประเภทข้อมูล	Semaphore เป็นตัวแปรจำนวนเต็ม	Mutex เป็นเพียงวัตถุ
การเปลี่ยนแปลง	การดำเนินการรอและสัญญาณสามารถปรับเปลี่ยนเซมาโฟร์ได้	ได้รับการแก้ไขโดยกระบวนการที่อาจร้องขอหรือปล่อยทรัพยากรเท่านั้น
การจัดการทรัพยากร	หากไม่มีทรัพยากรใดว่าง กระบวนการจะต้องใช้ทรัพยากรที่จะดำเนินการรอ ควรจะรอจนกว่าจำนวนเซมาโฟร์จะมากกว่า 0	หากถูกล็อค กระบวนการต้องรอ ควรเก็บกระบวนการไว้ในคิว จำเป็นต้องเข้าถึงสิ่งนี้เฉพาะเมื่อมีการปลดล็อค mutex เท่านั้น
ด้าย	คุณสามารถมีเธรดโปรแกรมได้หลายเธรด	คุณสามารถมีเธรดโปรแกรมได้หลายเธรดในมิวเท็กซ์แต่ไม่พร้อมกันได้
กรรมสิทธิ์	ค่าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยกระบวนการใดๆ ที่ปล่อยหรือรับทรัพยากร	การล็อคอ็อบเจ็กต์จะถูกปล่อยโดยกระบวนการเท่านั้น ซึ่งได้รับการล็อคไว้แล้วเท่านั้น
ประเภท	ประเภทของ Semaphore กำลังนับเซมาโฟร์และเซมาโฟร์แบบไบนารีและ	Mutex ไม่มีชนิดย่อย
Operaการ	Semaphore ค่าจะถูกแก้ไขโดยใช้การดำเนินการ wait () และ signal ()	อ็อบเจ็กต์ Mutex ถูกล็อคหรือปลดล็อค
การครอบครองทรัพยากร	จะถูกครอบครองถ้าทรัพยากรทั้งหมดถูกใช้ไปแล้ว และกระบวนการร้องขอทรัพยากรดำเนินการรอ () และบล็อกตัวเองจนกว่าจำนวนซีมาโฟร์จะกลายเป็น >1	ในกรณีที่อ็อบเจ็กต์ถูกล็อคอยู่แล้ว กระบวนการที่ร้องขอทรัพยากรจะรอและเข้าคิวโดยระบบก่อนที่จะปลดล็อค

ข้อดีของการ Semaphores

นี่คือข้อดี/ประโยชน์ของการใช้ Semaphore:

• อนุญาตให้มีมากกว่าหนึ่งเธรดในการเข้าถึงส่วนที่สำคัญ
• Semaphores เป็นอิสระจากเครื่องจักร
• Semaphores ถูกนำไปใช้ในโค้ดที่ไม่ขึ้นอยู่กับเครื่องของไมโครเคอร์เนล
• พวกเขาไม่อนุญาตให้หลายกระบวนการเข้าสู่ส่วนที่สำคัญ
• เนื่องจากมีงานยุ่งในการรอสัญญาณ จึงไม่มีการสิ้นเปลืองเวลาและทรัพยากรของกระบวนการ
• พวกมันไม่ขึ้นกับเครื่องจักร ซึ่งควรรันในโค้ดที่ไม่ขึ้นกับเครื่องจักรของไมโครเคอร์เนล
• ช่วยให้สามารถจัดการทรัพยากรได้อย่างยืดหยุ่น

ข้อเสียของเซมาฟอร์

นี่คือข้อเสีย/ข้อเสียของเซมาฟอร์

• ข้อจำกัดที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของเซมาฟอร์คือการผกผันลำดับความสำคัญ
• ระบบปฏิบัติการจะต้องติดตามการโทรทั้งหมดเพื่อรอและส่งสัญญาณเซมาโฟร์
• การใช้งานของพวกเขาไม่เคยมีการบังคับใช้ แต่เป็นไปตามแบบแผนเท่านั้น
• เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักในเซมาโฟร์ การรอและ Signal การดำเนินการต้องดำเนินการตามลำดับที่ถูกต้อง
• Semaphore การเขียนโปรแกรมมีความซับซ้อน ดังนั้นจึงมีโอกาสที่จะไม่บรรลุการกีดกันซึ่งกันและกัน
• นอกจากนี้ยังไม่ใช่วิธีการในทางปฏิบัติสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่เนื่องจากการใช้งานนำไปสู่การสูญเสียความเป็นโมดูล
• Semaphore มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดของโปรแกรมเมอร์มากขึ้น
• อาจทำให้ การหยุดชะงัก หรือการละเมิดการยกเว้นร่วมกันเนื่องจากข้อผิดพลาดของโปรแกรมเมอร์

สรุป

• Semaphore ถูกกำหนดให้เป็นตัวแปรที่ไม่ติดลบและใช้ร่วมกันระหว่างเธรด
• เป็นกลไกที่สามารถนำไปใช้ให้เกิดการซิงโครไนซ์งานได้
• การนับเซมาฟอร์ใช้การนับที่ช่วยให้งานได้รับหรือปล่อยหลายครั้ง
• เซมาฟอร์ไบนารีค่อนข้างคล้ายกับการนับเซมาฟอร์ แต่ค่าของพวกมันถูกจำกัดไว้ที่ 0 และ 1
• การดำเนินการรอช่วยให้คุณควบคุมการป้อนงานลงในส่วนที่สำคัญได้
• Signal การดำเนินการเซมาโฟร์ใช้เพื่อควบคุมการออกจากงานจากส่วนที่สำคัญ
• การนับ Semaphore ไม่มีการกีดกันซึ่งกันและกันในขณะที่ไบนารี Semaphore มีการกีดกันซึ่งกันและกัน
• Semaphore หมายถึงกลไกการส่งสัญญาณ ในขณะที่มิวเท็กซ์เป็นกลไกการล็อค
• Semaphore อนุญาตให้มีมากกว่าหนึ่งเธรดในการเข้าถึงส่วนที่สำคัญ
• ข้อจำกัดที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของเซมาฟอร์คือการผกผันลำดับความสำคัญ