[C++]让CPU使用率曲线呈现为正弦曲线（一）

看《编程之美》的第一题就很有意思：

写一个程序，让用户来决定Windows任务管理器的CPU占用率。可以实现下面三种情况：
1. CPU的占用率固定在50%，为一条直线；
2. CPU的占用率为条直线，但是具体占用率由命令行参数觉得（1~100）；
3.CPU的占用率状态是一个正弦曲线

问题一

我开始是按照书上的做法来的，让CPU在一半的时间工作（一个空循环），另一半的时间Sleep。

#include<iostream>
#include<Windows.h>

using namespace std;

//工作和空闲各10ms
int busyTime = 10;
int idleTime = 10;
void CPU();

int main()
{
    CPU();
    return 0;
}

void CPU(){
    INT64 startTime = 0;
    while (true){
        startTime = GetTickCount();
        while ((GetTickCount()-startTime)<=busyTime)
        {
            ;
        }
        Sleep(idleTime);
    }
}

不过这个解法在我的电脑上并不可行，书上讨论的情况是只有单个CPU的环境，而我的CPU是双核四线程的，运行这个程序CPU使用率达不到50%，甚至当我把 Sleep(idleTime); 这句注释掉之后，CPU使用率也只不过30%左右。

解决这个问题我想到了两种办法：

• 一是多线程，创建四个线程，让它们都运行这个CPU()函数；
• 二是简单粗暴地在 Bois 里面设置一下，只使用CPU的一个核心，一个线程。

因为之前还没有接触过Windows多线程编程，所以在这儿我先偷懒选用了第二种方法，只用单个CPU核心（不过这样电脑卡顿了不少）。再次运行程序，从下面的截图可以看到，CPU使用率基本上就维持在了50%附近，基本上可以算是一条直线了。这些波动大概就是由于其他程序工作引起的。

问题二

对上面的解法设置level参数就可以使之呈现不同的使用率。

#include<iostream>
#include<Windows.h>
#include<cmath>

using namespace std;

int eachTime = 100;
void CPU(int busy,int idle);

int main()
{
    int level;
    cin >> level;
    int busyTime = eachTime*level / 100;
    int idleTime = eachTime - busyTime;

    CPU(busyTime,idleTime);
    return 0;
}

void CPU(int busy, int idle){
    INT64 startTime = 0;
    while (true){
        startTime = GetTickCount();
        while ((GetTickCount()-startTime)<=busy)
        {
            ;
        }
        Sleep(idle);
    }
}

下图为输入70时程序运行时性能监视器的曲线，基本上符合70%的占用率。

问题三

为了让CPU使用率曲线呈现为一条正弦曲线，只要先算出一个正弦值的数组，依次根据数组中的值设定程序工作和空闲的时间。
先设置一个时间间隔eachTime，取其一半halfTime。每个工作时间busy=halfTime+sin(delta)*halftime，空闲时间则为eachTime-busy。

#include<iostream>
#include<Windows.h>
#include<cmath>

using namespace std;

int eachTime = 100;
int halfTime = eachTime / 2;
int busy[200];
int idle[200];
const int COUNT = 200;
const double SPLIT = 0.01;
const double PI = 3.14159265;
void CPU();

int main()
{
    double delta = 0;
    for (int i = 0; i <COUNT; i++){
        delta = i*SPLIT*PI;
        cout << delta << endl;
        double s = sin(delta);
        busy[i]=s*halfTime+halfTime;
        idle[i] = eachTime-busy[i];
    }
    CPU();
    return 0;
}

void CPU(){
    INT64 startTime = 0;
    int i = 0;
    while (true){
        i %= COUNT;
        startTime = GetTickCount();
        while ((GetTickCount()-startTime)<=busy[i])
        {
            ;
        }
        Sleep(idle[i]);
        i++;
    }
}

实验结果如下图所示，不过结果还不是很好，一些细微的地方调整一下也许曲线会更完美一些。

我对这个的研究还不够详细，如果有错误的地方欢迎指正！
在单核处理器的环境下代码这么写差不多了，我一会就去把多核打开，电脑这样太卡顿了，过两天再把多核处理器下调整CPU使用率的方法研究一下。

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