1. CPU 的使用率

1. 要讓 CPU 保持一直使用，即讓它一直 取指執行 、取指執行 才能維持高的 CPU 使用率

• 取指執行 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 沒有執行 取指執行 的操作，那麼 CPU 就不使用，CPU 的使用率就會低，

• 比如：

Sleep(1)

或者

呼叫 IO 輸入輸出

但是， IO 操作會呼叫 system call，導致很多不可控的核心執行時間。

3. 所以，使用取指執行 使用CPU，使用 Sleep 睡眠函式讓 CPU 靜止不操作。讓兩者的操作（很短的時間，比如 10 個微秒）各佔一半，那麼就可以讓 CPU 使用率在 50%。

2. 簡單的解法

1. Linux 系統

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

int main(){
	// 不同的計算機需要修改 900000 這個值
	std::vector<int> v(900000, 0);

	// 取指執行和睡眠的時間各佔一半
	while(true) {
		// 取指執行
        for (auto& a : v) {
        }
        // 睡眠 μs
        usleep(10000);
	}
	return 0;
}

 

• 編譯執行

[email protected]:~/xm/scripts> g++ -o main main.cc  -std=c++11
[email protected]:~/xm/scripts> ./main

• 檢視 CPU 使用率

[email protected]:~> 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. 比較通用的解法，換了計算機也不用改什麼

1. Linux 系統

• 首先先看一下 C++11 標準庫的 <chrono> 的使用

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

int main() {

	// 記錄初始時間
    std::vector<int> v(300000, 5);
	auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();

	for (auto& a : v) {

    }

	// 記錄結束時間
	auto stopTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
	// 求時間差
	auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(stopTime - startTime);

	// 輸出時間： μs
	std::cout << "time: " << duration.count() << " microseconds\n";
	
	return 0;
}

• 執行

[email protected] MINGW64 /e/zhiyong/5. chenqifeng/2. codes/3. init/1_DebyeGas/temp
$ g++ -o main main.cc -std=c++11

[email protected] MINGW64 /e/zhiyong/5. chenqifeng/2. codes/3. init/1_DebyeGas/temp
$ ./main.exe
time: 5000 microseconds

• 最後的程式：

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

int main() {

	const int SLEEP_TIME = 10000;
	
    while(true) {
		// 記錄初始時間
		auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
		// 取指執行的時間為 10000 μs
		while(std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(std::chrono::high_resolution_clock::now() - start).count() < SLEEP_TIME) {
		}
		// 睡眠的時間為 10000 μs
		usleep(SLEEP_TIME);
    }

	return 0;
}

測試：（和上面的一樣，我就直接複製下來了）

• 編譯執行

[email protected]:~/xm/scripts> g++ -o main main.cc  -std=c++11
[email protected]:~/xm/scripts> ./main

• 檢視 CPU 使用率

[email protected]:~> 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. 參考

《程式設計之美》