有趣的编程----控制自己电脑的CPU

一、题目写一个程序,让windows任务管理器中的CPU占用率显示为一条正弦函数曲线

第一眼看到这个题目,本人确实是没有多大思路的。因为一直没有对性能和CPU占用上考虑太多。真正看书查资料弄完才觉得确实很不错的一个应用题。以下将一步步完成控制的任务。

二、本人运行环境:

操作系统:win 7 32位
CPU: intel i7 2630QM(2.0GHZ 4核8线程)

三、具体实现

1.  多CPU的解决办法


因为程序在多CPU下会效果显示混乱,所以需要代码来指定程序在哪个CPU下运行。
可以用Windows API来指定CPU,代码如下:
//让进程在指定处理器上运行(在第一个CPU上运行, 对多CPU的处理)
    SetProcessAffinityMask(
        GetCurrentProcess(),
        0x00000001          //cpu mask
         );

2. 控制CPU的思路


CPU有两种状态:
控制死循环
控制睡眠
Windows资源管理器:显示的CPU曲线是一条记录型的曲线,会记录CPU的当前的占用率,然后慢慢绘制成线。

3. 通过计算CPU频率来控制CPU

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "windows.h"
//控制CPU , 需要计算CPU运行时间 
int main()
{
    //让进程在指定处理器上运行(在第一个CPU上运行, 对多CPU的处理)
    SetProcessAffinityMask(
        GetCurrentProcess(),
        0x00000001          //cpu mask
         );
    
    for(;;)
    {
        //CPU 2.0GHZ  4核心 8线程
        //计算方法: 2.0*10的9次方 , 现代CPU每个时钟周期可以执行2条以上的代码
        //2000 000 000*2/5=800 000 000 平均 
        for(int i=0;i<8000000;i++)
        ;
        Sleep(10);//10ms比较接近windows的调度时间片 
    }
    
    //system("PAUSE");
    return 0;
}
运行效果:
有趣的编程----控制自己电脑的CPU_第1张图片

可以看出,效果不是很好。人工计算肯定是不准确的!而且其他程序也会占用CPU。

4. 通过GetTickCount()函数来设置时间间隔


这样做的好处就是不用估算CPU的频率了,较上面的方法肯定好多了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "windows.h"
//控制CPU
int main()
{
    //让进程在指定处理器上运行(在第一个CPU上运行, 对多CPU的处理)
    SetProcessAffinityMask(
        GetCurrentProcess(),
        0x00000001          //cpu mask
         );

    int busyTime = 100;
    int idleTime = busyTime;
    int start = 0;
    while(true)
    {
        //用系统函数省去了CPU运行时间的估算 
        start = GetTickCount();
        while((GetTickCount() - start) <= busyTime)
        ;
        //空闲 
        Sleep(idleTime); 
    } 
    //system("PAUSE");
    return 0;
}
效果:
有趣的编程----控制自己电脑的CPU_第2张图片

当然效果也一般,为下面的做铺垫。

5. 画正弦函数


要想画出正弦函数曲线,CPU忙的时间必须是慢慢递增的,然后递减。而CPU闲的时间必须是慢慢递减然后递增。

这样就是一个周期。最后一直循环重复即得到正弦函数曲线。

一下打印出部分忙闲时间关系:

有趣的编程----控制自己电脑的CPU_第3张图片

代码:
#include <Windows.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h> 
#include <tchar.h>

const double SPLIT = 0.01;
const int COUNT = 200; 
const double PI = 3.14159265;
const int INTERVAL = 300;   //间隔时间 

//画出一条正弦曲线
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    //让进程在指定处理器上运行(在第一个CPU上运行, 对多CPU的处理)
    SetProcessAffinityMask(
        GetCurrentProcess(),
        0x00000001          //cpu mask
         );

    //1. 设置忙与闲时的时间数组 
	DWORD busySpan[COUNT];  //array of busy times
	DWORD idleSpan[COUNT];  //array of idle times
	int half = INTERVAL / 2;
	double radian = 0.0;   //弧度 
	for(int i = 0; i < COUNT; i++)
	{
        //sin(x)的取值范围是[-1,1],为了完整显示,必须给它作些参数调整
		busySpan[i] = (DWORD)(half + (sin(PI * radian) * half));
		idleSpan[i] = INTERVAL - busySpan[i];
		radian += SPLIT; //每次增一点点 
	}
	
	//测试:输出忙与闲时的时间数组, 写入文件result.txt
	FILE *fp;                  
    fp = fopen("result.txt", "a+");    //a+表示追加方式
	for(int i = 0; i < COUNT; i++)
	{
	   //printf("busySpan[%d] is %d\n",i,busySpan[i]);
	   //printf("idleSpan[%d] is %d\n\n",i,idleSpan[i]);
        fprintf(fp, "busySpan[%d] is %d\n" , i, busySpan[i]);  
        fprintf(fp, "idleSpan[%d] is %d\n\n" , i , idleSpan[i]);                    
	}
	fclose(fp);
	

    //2. 画曲线 
	DWORD startTime = 0;        
	int j = 0;
	while (true)
	{
		j = j % COUNT;    //COUNT次为一个周期 
		startTime = GetTickCount();
		while ((GetTickCount() - startTime) <= busySpan[j])
        ;
		Sleep(idleSpan[j]);
		j++;
	}
	
	return 0;
}

运行效果:
有趣的编程----控制自己电脑的CPU_第4张图片

改变间隔时间INTERVAL = 100; 时可以相应使周期减小:

有趣的编程----控制自己电脑的CPU_第5张图片



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参考《编程之美》与 互联网

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