Là gì Semaphore? Đếm, kiểu nhị phân có ví dụ

Là gì Semaphore?

Semaphore chỉ đơn giản là một biến không âm và được chia sẻ giữa các luồng. Một semaphore là một cơ chế báo hiệu và một luồng đang chờ semaphore có thể được báo hiệu bởi một luồng khác. Nó sử dụng hai thao tác nguyên tử, 1) Wait và 2) Signal để đồng bộ hóa quá trình.

Một semaphore cho phép hoặc không cho phép truy cập vào tài nguyên, điều này phụ thuộc vào cách nó được thiết lập.

Đặc điểm của Semaphore

Dưới đây là các đặc điểm của một tín hiệu cờ:

• Đây là cơ chế có thể được sử dụng để đồng bộ hóa các tác vụ.
• Đây là cơ chế đồng bộ hóa cấp thấp.
• Semaphore sẽ luôn giữ một giá trị nguyên không âm.
• Semaphore có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các hoạt động thử nghiệm và ngắt, nên được thực hiện bằng cách sử dụng trình mô tả tệp.

các loại Semaphores

Hai loại tín hiệu thông dụng là:

• Đếm các ngữ nghĩa
• tín hiệu nhị phân

Đếm Semaphores

Đây là loại Semaphore Nó sử dụng một bộ đếm giúp cho việc thu nhận hoặc giải phóng một tác vụ nhiều lần. Nếu bộ đếm ban đầu bằng 0, semaphore đếm nên được tạo ở trạng thái không khả dụng.

Tuy nhiên, nếu số lượng > 0, semaphore được tạo ở trạng thái khả dụng và số lượng mã thông báo mà nó có bằng với số lượng của nó.

Nhị phân Semaphores

Các semaphore nhị phân khá giống với semaphore đếm, nhưng giá trị của chúng bị giới hạn ở 0 và 1. Trong loại semaphore này, thao tác chờ chỉ hoạt động khi semaphore = 1, và thao tác báo hiệu thành công khi semaphore = 0. Nó dễ thực hiện hơn so với semaphore đếm.

Ví dụ về Semaphore

Chương trình được đưa ra bên dưới là một bước thực hiện chi tiết, bao gồm việc sử dụng và khai báo một semaphore.

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

Đợi và Signal Operacác vấn đề trong Semaphores

Cả hai hoạt động này đều được sử dụng để thực hiện đồng bộ hóa quy trình. Mục tiêu của hoạt động semaphore này là loại trừ lẫn nhau.

Chờ Operasản xuất

Kiểu hoạt động semaphore này giúp bạn kiểm soát việc nhập một tác vụ vào phần quan trọng. Tuy nhiên, nếu giá trị wait là dương thì giá trị của đối số wait X sẽ giảm đi. Trong trường hợp giá trị âm hoặc bằng 0, không có thao tác nào được thực hiện. Nó còn được gọi là phép toán P(S).

Sau khi giá trị semaphore giảm xuống và trở thành âm, lệnh sẽ được giữ nguyên cho đến khi các điều kiện yêu cầu được thỏa mãn.

P(S)
{
    while (S<=0);
    S--;
}

Signal hoạt động

Đây là loại Semaphore hoạt động được sử dụng để kiểm soát việc thoát khỏi một tác vụ khỏi một phần quan trọng. Nó giúp tăng giá trị của đối số lên 1, được ký hiệu là V(S).

P(S)
{
    while (S>=0);
    S++;
}

Đếm Semaphore so với nhị phân Semaphore

Dưới đây là một số khác biệt chính giữa semaphore đếm và nhị phân:

Sự khác biệt giữa Semaphore so với Mutex

Bảng dưới đây so sánh một tín hiệu semaphore với mutex trên nhiều thông số khác nhau:

Ưu điểm của Semaphores

Dưới đây là những ưu/lợi ích của việc sử dụng Semaphore:

• Nó cho phép nhiều luồng truy cập vào vùng критическая section.
• Semaphores độc lập với máy.
• Semaphores được triển khai trong mã độc lập với máy của vi hạt nhân.
• Họ không cho phép nhiều tiến trình đi vào phần quan trọng.
• Vì có nhiều sự chờ đợi trong semaphore nên không bao giờ có sự lãng phí về thời gian và tài nguyên của quy trình.
• Chúng độc lập với máy, nên được chạy bằng mã độc lập với máy của vi nhân.
• Chúng cho phép quản lý tài nguyên linh hoạt.

Nhược điểm của Semaphores

Dưới đây là những nhược điểm/hạn chế của tín hiệu cờ:

• Một trong những hạn chế lớn nhất của semaphore là đảo ngược mức độ ưu tiên.
• Hệ điều hành phải duy trì track trong số tất cả các cuộc gọi chờ và báo hiệu tín hiệu semaphore.
• Việc sử dụng chúng không bao giờ được thực thi mà chỉ theo quy ước.
• Để tránh tình trạng bế tắc trong semaphore, lệnh Wait và Signal các thao tác cần được thực hiện theo đúng thứ tự.
• Semaphore Lập trình rất phức tạp, vì vậy có khả năng không đạt được sự loại trừ lẫn nhau.
• Nó cũng không phải là một phương pháp thực tế để sử dụng ở quy mô lớn vì việc sử dụng chúng sẽ dẫn đến mất tính mô đun.
• Semaphore dễ bị lỗi lập trình viên hơn.
• Nó có thể gây ra bế tắc hoặc vi phạm loại trừ lẫn nhau do lỗi lập trình viên.

Câu Hỏi Thường Gặp