编程之美(一)CPU占用率控制

最新推荐文章于 2024-05-01 10:00:00 发布

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本文介绍如何通过编程控制CPU占用率保持在特定水平，包括实现50%占用率的空循环方法及考虑系统负载的调整策略。此外，还展示了如何绘制随时间变化的正弦曲线，使CPU占用率呈现波动状态。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

$C P U$ 占用率 = $C P U$ 忙的时间 $/$ 刷新周期总时间

1.控制CPU占用率为50%

$b u s y l o o p$ 通过执行空循环来实现， $i d l e$ (空闲)通过 $S l e e p ()$ 来实现
$9600000$ 参考书籍讲解

#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
int main() {
    for (;;) {
        for (int i = 0; i < 9600000; ++i);
        Sleep(10);  //10ms比较接近windows的调度时间片
    }
    return 0;
}

由于个人电脑参数不一致，所以运用该程序得到的 $C P U$ 占用率可能不会等于 $50$ ，但大致看出 $C P U$ 占用率为一条直线：
在这里插入图片描述

利用 $G e t T i c k C o u n t ()$ 计算时间，但会出现一个问题，即操作系统上有很多程序会同时执行很多任务，其余进程如果使用了 $10$ %的 $C P U$ ，那我们就只能使用 $40$ %的 $C P U$ ，这样才能达到 $50$ %的效果

#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
const DWORD busyTime = 10;
const DWORD idleTime = busyTime;

INT64 startTime = 0;
int main() {

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

以上两种方式都是假设 $C P U$ 当前只运行该程序，那么 $C P U$ 占用率必然等于50%

2.绘制正弦曲线

//CPU正弦曲线
#include <windows.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
//把一条正弦曲线0~2pi之间的弧度等分成200份进行抽样，计算每个抽样点的振幅
//然后把每隔300ms的时间取下一个抽样点，并让CPU工作对应振幅的时间
const int SAMPLING_COUNT = 200;  //抽样点数量
const double PI = 3.1415926535;  //pi值
const int TOTAL_AMPLITUDE = 300;   //每个抽样点对应的时间片
int main(int argc, char ** argv) {
    //指定CPU，避免线程迁移
    HANDLE h_cur = GetCurrentThread();
    SetThreadAffinityMask(h_cur, 0x01);

    DWORD busySpan[SAMPLING_COUNT];  //每个抽样点工作时间
    int amplitude = TOTAL_AMPLITUDE / 2;
    double radian = 0.0;
    double radianIncrement = 2.0 / (double)SAMPLING_COUNT;  //抽样弧度的增量
    for (int i = 0; i < SAMPLING_COUNT; ++i) {
        busySpan[i] = (DWORD)(amplitude + sin(PI * radian) * amplitude);  //计算工作时间
        radian += radianIncrement;  
        //printf("%d\t%d\n", busySpan[i], TOTAL_AMPLITUDE - busySpan[i]);
    }
    DWORD startTime = 0;
    for (int j = 0;; j = (j + 1) % SAMPLING_COUNT) {
        startTime = GetTickCount();  //滴答，记录时间
        while ((GetTickCount() - startTime) <= busySpan[j]);  //CPU工作
        Sleep(TOTAL_AMPLITUDE - busySpan[j]); //空闲时间，总时间片-工作时间
    }
    return 0;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述