算法的优雅（四）：让CPU曲线听你的指挥

内容同样来自《编程之美》的第一节《让CPU曲线听你的指挥》，感觉我写的不清楚的可以移步《编程之美》这本书，优快云书库里面有，淘宝上有正版的，24元不过邮费10块，有一家淘宝包邮，也是正版的，不过书是书店图书馆下架的展示书.....

这一章里，总共有三个问题：

1.CPU的占用率固定在50%。

2.CPU的占用率为一条直线，具体占用率由命令行参数决定。

3.CPU的占用率状态是一条正弦曲线。

下面的东西只涉及到1,3问，第2问我也不会......

首先，我们先思考一个问题，CPU的占用率代表着什么？这个问题我们要在正在学习的操作系统里面寻找答案，在任务管理器的一个刷新周期内，CPU的执行应用程序事件和刷新周期总时间比就是CPU的占用率，知道了这个，我们就可以写一个程序，控制CPU在一个刷新周期内一会儿忙，一会儿闲，之后调节这个比例，保持在50%。

首先，我们将这个问题简化一下，让CPU是单核的，并且已近知道了CPU的频率，可以估算出一秒内CPU可以执行多少条指令，之后取一半，再考虑一下时间间隔，如果我们让CPU工作1秒，休息1秒，很容易出现一个起伏很大的波形，所以，回想一下windows系统课上老师说的windows调度时间片时间，10毫秒。

代码：

int main()
{
	for (;;)
	{
		for (int i = 0; i < time; i++);
		Sleep(10);
	}
	return 0;
}

这样，一个CPU直线出现了。

但是，有个问题，就是不同电脑怎么办，双核又怎么办。

还记得windows下有个函数么？GetTickCount()，这个是显示从系统启动到现在经历的时间，毫秒单位，有了它，我们就能判断我们的空循环需要多久了。

const DWORD busyTime = 10;
const DWORD int idleTime = busyTime;

Int64 startTime = 0;
while (true)
{
	DWORD startTime = GetTickCount();
	while (GetTickCount() - startTime <= busyTime);
	Sleep(idleTime);
}

这样，我们解决了不同电脑的问题。

这样，画正弦曲线也不难了。

我们把正弦曲线0~2π之间的弧度等分200份，计算每个点振幅，然后每隔300ms的时间抽取下个点，并让CPU工作对应振幅的时间。

#include "windows.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"

const int SAMPLING_COUNT = 200;
const double PI = 3.1415926535;
const int TOTAL_AMPLITUDE = 300;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	DWORD buySpan[SAMPLING_COUNT];
	int amplintude = TOTAL_AMPLITUDE / 2;
	double radian = 0.0;
	double radianIncrement = 2.0 / (double)SAMPLING_COUNT;
	for (int i = 0; i < SAMPLING_COUNT; ++i)
	{
		busySpan[i] = (DWORD)(amplitude + (sin(PI * radian) * amplitude));
		radian += radianIncrement;
	}
	DWORD startTime = 0;
	for (int j = 0;; j = (j + 1) % SAMPLING_COUNT)
	{
		startTime = GetTickCount();
		while ((GetTickCount() - startTime) <= busySpan[j]);
		Sleep(TOTAL_AMPLITUDE - busySpan[j]);
	}
	return 0;
}

显然，双核的情况下还是不尽人意的。

想到windows下API中有GetCurrentProcess和SetProcessAffinityMask，更改之：

#include "windows.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"

const int SAMPLING_COUNT = 200;
const double PI = 3.1415926535;
const int TOTAL_AMPLITUDE = 300;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	SetProcessAffinityMask(
		GetCurrentProcess(),
		0x00000001
	);
	DWORD buySpan[SAMPLING_COUNT];
	int amplintude = TOTAL_AMPLITUDE / 2;
	double radian = 0.0;
	double radianIncrement = 2.0 / (double)SAMPLING_COUNT;
	for (int i = 0; i < SAMPLING_COUNT; ++i)
	{
		busySpan[i] = (DWORD)(amplitude + (sin(PI * radian) * amplitude));
		radian += radianIncrement;
	}
	DWORD startTime = 0;
	for (int j = 0;; j = (j + 1) % SAMPLING_COUNT)
	{
		startTime = GetTickCount();
		while ((GetTickCount() - startTime) <= busySpan[j]);
		Sleep(TOTAL_AMPLITUDE - busySpan[j]);
	}
	return 0;
}

暂时优快云不知道怎么上传不了图了...以后补上吧.....

大体是想就是控制一个周期内的CPU工作情况，而至于图像的生成，和win32课程上的生成方式类似的，算法设计的不多，主要是对API的一种了解，《编程之美》上说，如果你对上面的几个API了解并能应用了，你可以在简历上写“精通windows”了.....

PS中秋节快乐。