编写一段代码使 CPU 利用率在 50%左右

1. CPU 的使用率

1. 要让 CPU 保持一直使用，即让它一直 取指执行 、取指执行 才能维持高的 CPU 使用率

• 取指执行 操作：

 mov         dword ptr [ebp-70h],0  
 jmp         main+0D8h (0E09BC8h)  
 mov         eax,dword ptr [ebp-70h]  
 add         eax,1  
 mov         dword ptr [ebp-70h],eax  
 cmp         dword ptr [ebp-70h],27100h 

2. 如果 CPU 没有执行 取指执行 的操作，那么 CPU 就不使用，CPU 的使用率就会低，

• 比如：

Sleep(1)

或者

调用 IO 输入输出

但是， IO 操作会调用 system call，导致很多不可控的内核运行时间。

3. 所以，使用取指执行 使用CPU，使用 Sleep 睡眠函数让 CPU 静止不操作。让两者的操作（很短的时间，比如 10 个微秒）各占一半，那么就可以让 CPU 使用率在 50%。

2. 简单的解法

1. Linux 系统

#include <iostream>
#include <vector>
#include <unistd.h>

int main(){
	// 不同的计算机需要修改 900000 这个值
	std::vector<int> v(900000, 0);

	// 取指执行和睡眠的时间各占一半
	while(true) {
		// 取指执行
        for (auto& a : v) {
        }
        // 睡眠 μs
        usleep(10000);
	}
	return 0;
}

• 编译运行

chen@chen229:~/xm/scripts> g++ -o main main.cc  -std=c++11
chen@chen229:~/xm/scripts> ./main

• 查看 CPU 使用率

chen@chen229:~> ps -aux | grep main
chen     22659 49.6  0.0  13128  1244 pts/3    S+   14:28   0:35 ./main
chen     22675  0.0  0.0   8312   876 pts/1    S+   14:29   0:00 grep --color=auto main

• 可以看到在CPU 使用率 49.6%
  

3. 比较通用的解法，换了计算机也不用改什么

1. Linux 系统

• 首先先看一下 C++11 标准库的 <chrono> 的使用

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

int main() {

	// 记录初始时间
    std::vector<int> v(300000, 5);
	auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();

	for (auto& a : v) {

    }

	// 记录结束时间
	auto stopTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
	// 求时间差
	auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(stopTime - startTime);

	// 输出时间： μs
	std::cout << "time: " << duration.count() << " microseconds\n";
	
	return 0;
}

• 运行

lenovo@lenovo-PC MINGW64 /e/zhiyong/5. chenqifeng/2. codes/3. init/1_DebyeGas/temp
$ g++ -o main main.cc -std=c++11

lenovo@lenovo-PC MINGW64 /e/zhiyong/5. chenqifeng/2. codes/3. init/1_DebyeGas/temp
$ ./main.exe
time: 5000 microseconds

• 最后的程序：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <unistd.h>

int main() {

	const int SLEEP_TIME = 10000;
	
    while(true) {
		// 记录初始时间
		auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
		// 取指执行的时间为 10000 μs
		while(std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(std::chrono::high_resolution_clock::now() - start).count() < SLEEP_TIME) {
		}
		// 睡眠的时间为 10000 μs
		usleep(SLEEP_TIME);
    }

	return 0;
}

测试：（和上面的一样，我就直接复制下来了）

• 编译运行

chen@chen229:~/xm/scripts> g++ -o main main.cc  -std=c++11
chen@chen229:~/xm/scripts> ./main

• 查看 CPU 使用率

chen@chen229:~> ps -aux | grep main
chen     22659 49.6  0.0  13128  1244 pts/3    S+   14:28   0:35 ./main
chen     22675  0.0  0.0   8312   876 pts/1    S+   14:29   0:00 grep --color=auto main

• 可以看到在CPU 使用率 49.6%
  

3. 参考

《编程之美》