雁过无痕

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题目:写一个程序,让用户来决定Windows任务管理器(Task Manager)的CPU占用率。程序越精简越好,计算机语言不限。例如,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的占用率为一条直线,但是具体占用率由命令行参数决定(参数范围1~ 100);

3.    CPU的占用率状态是一个正弦曲线。

 

控制CPU占用率,不仅仅是出于好玩而已。以前的某些程序,特别是某些老游戏,在新的机器上运行速度太快,必须先给CPU降速,才能顺利运行那些程序,有个共享软件CPUKiller,就是专门弄这个的。

 

控制CPU占用率,因为要调用WindowsAPI,要考虑到多核、超线程的情况,要考虑到不同版本的Windows的计时相关的API的精度不同,使问题变得相当复杂,若再考虑其它程序的CPU占用率,则该问题则变得很烦人。(taskmgr调用了一个未公开的API)

 

CPU核数的判断,书上是调用GetProcessorInfo,其实可以直接调用GetSystemInfoSYSTEM_INFO结构的dwNumberOfProcessors成员就是核数。不知道超线程对这两种方法有什么影响。

 

如果不考虑其它程序的CPU占用情况,可以在每个核上开一个线程,运行指定的函数,实现每个核的CPU占用率相同。

 

要让CPU的占用率,呈函数 y = calc(t) (0 <= y <= 1, t为时间,单位为ms )分布,只要取间隔很短的一系列点,认为在某个间隔内,y值近似不变。

设间隔值为GAP,显然在指定t值附近的GAP这段时间内,

CPU占用时间为:busy = GAP * calc(t)

CPU空闲时间为:idle = GAP – busy

因此,很容易写出下面这个通用函数:

 

 

void solve(Func *calc)
{
  
double tb = 0;
  
while(1{
    unsigned ta 
= get_time();
    
double r = calc(tb);
    
if (r < 0 || r > 1) r = 1;
    DWORD busy 
= r * GAP;
    
while(get_time() - ta < busy) {}
    Sleep(GAP 
- busy);
    tb 
+= GAP;
  }

}


如果CPU占用率曲线不是周期性变化,就要对每个t值都要计算一次,否则,可以只计算第一个周期内的各个t值,其它周期的直接取缓存计算结果。

 

CPU占用率为正弦曲线为例,显然:y = 0.5 * (1 + sin(a * t + b))

其周期T = 2 * PI / a  (PI = 3.1415927),可以指定T值为60s60000ms,则

 可以确定a值为 2 * PI / T, 若在这60000ms内我们计算200次(c = 200),则GAP值为 T / c = 300ms.也就是说,只要确定了周期和计算次数,其它几个参数也都确定下来。

 

 

完整代码如下:

 

#include<windows.h>
#include
<cstdio>
#include
<cmath>

const int PERIOD = 60 * 1000//60,000 ms
const int COUNT = 200;

const double PI = 3.1415926535898;
const double GAP = (double)PERIOD / COUNT;
const double FACTOR = 2 * PI / PERIOD;  

typedef 
double Func(double); 
inline DWORD get_time() 
return GetTickCount(); }

double calc2(double x) {  return (1 + sin(FACTOR * x)) / 2;}

double calc3(double)
{
  
static double cache[COUNT];
  
static int count = 0;
  
static bool first = true;
  
if (first) {
    
double x = 0.0;
    
for (int i = 0; i < COUNT; ++i, x += GAP) 
      cache[i] 
= (1.0 + sin(FACTOR * x)) / 2.0
    first 
= false;
  }

  
if (count >= COUNT) count = 0;
  
return cache[count++];  
}


double calc4(doublereturn 0.8;}

void solve(Func *calc)
{
  
double tb = 0;
  
while(1{
    unsigned ta 
= get_time();
    
double r = calc(tb);
    
if (r < 0 || r > 1) r = 1;
    DWORD busy 
= r * GAP;
    
while(get_time() - ta < busy) {}
    Sleep(GAP 
- busy);
    tb 
+= GAP;
  }

}



void run()
{
  Func 
*func[] = { calc2, calc3, calc4 };
  Func 
*calc = func[1];
  
const int MAX_CPUS = 32;
  HANDLE handle[MAX_CPUS];
  DWORD thread_id[MAX_CPUS];
  SYSTEM_INFO info;
  GetSystemInfo(
&info);
  
const int num = info.dwNumberOfProcessors;
  
for (int i = 0; i < num; ++i) {
    
if ( (handle[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)solve,
         (VOID
*)calc, 0&thread_id[i])) != NULL) 
      SetThreadAffinityMask(handle[i], i 
+ 1);
  }

  WaitForSingleObject(handle[
0],INFINITE);   
}



int main()
{
  run();
}



稍微优化下:

#include<cstdio>
#include
<cmath>
#include
<windows.h>

const int PERIOD = 60 * 1000//60,000 ms
const int COUNT = 300;

const double GAP_LINEAR = 100

const double PI = 3.1415926535898;
const double GAP = (double)PERIOD / COUNT;
const double FACTOR = 2 * PI / PERIOD;  


typedef 
double Func(double); 
inline DWORD get_time() 
return GetTickCount(); }

double calc_sin(double x) {  return (1 + sin(FACTOR * x)) / 2;}

static double Ratio = 0.7;

void set_ratio()
{
  
double ret = 0.0;
  printf(
"Ratio:([0,1]) ");
  scanf(
"%lf"&ret);
  
if (ret < 0.0 || ret > 1.0) ret = 0.5;
  Ratio 
= ret;
}


void solve_nonperiod(Func *calc)
{
  
double tb = 0;
  
while(1{
    unsigned ta 
= get_time();
    
double r = calc(tb);
    
if (r < 0 || r > 1) r = 1;
    DWORD busy 
= r * GAP;
    
while(get_time() - ta < busy) {}
    Sleep(GAP 
- busy);
    
//tb += GAP;
    tb += get_time() - ta;
  }

}


void solve_period(Func *calc)
{
  
double x = 0.0;
  
double cache[COUNT];
  
for (int i = 0; i < COUNT; ++i, x += GAP) 
    cache[i] 
= calc(x); 
  
int count = 0;
  
while(1{
    unsigned ta 
= get_time();
    
if (count >= COUNT) count = 0;
    
double r = cache[count++];
    DWORD busy 
= r * GAP;
    
while(get_time() - ta < busy) {}
    Sleep(GAP 
- busy);
  }

}


void solve_linear(Func*)
{
  
const unsigned BUSY =  Ratio * GAP_LINEAR;
  
const unsigned IDLE = (1 - Ratio) * GAP_LINEAR;
  
while(1{
    unsigned ta 
= get_time();
    
while(get_time() - ta < BUSY) {}
    Sleep(IDLE);
  }

}



void run(unsigned index = 0double ratio = -1.0)
{
  typedef 
void Solve(Func *calc);
  Func 
*func[] = { calc_sin};
  Func 
*calc = func[0];
  Solve 
*solve_func[] = { solve_linear, solve_period, solve_nonperiod };
  
if (index >= sizeof(solve_func) / sizeof(solve_func[0])) index = 0;
  Solve 
*solve = solve_func[index];
  
if (solve == solve_linear) {
    
if (ratio >= 0 && ratio <= 1) Ratio = ratio;
    
else set_ratio();
  }
    
  
const int MAX_CPUS = 32;
  HANDLE handle[MAX_CPUS];
  DWORD thread_id[MAX_CPUS];
  SYSTEM_INFO info;
  GetSystemInfo(
&info);
  
const int num = info.dwNumberOfProcessors;
  
for (int i = 0; i < num; ++i) {
    
if ((handle[i] = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)solve, 
                                    (VOID
*)calc, 0&thread_id[i])) != NULL) 
      SetThreadAffinityMask(handle[i], i 
+ 1);
  }

  WaitForSingleObject(handle[
0],INFINITE);   
}



int main()
{
  run(
00.5);
  
//run(0);
  
//run(1);
  
//run(1);
}


posted on 2010-12-02 23:19 flyinghearts 阅读(4336) 评论(2)  编辑 收藏 引用 所属分类: 编程之美

评论

# re: 《编程之美》读书笔记23: 1.1 让CPU占用率曲线听你指挥 2012-07-15 19:56 雾非雾
如何才能让CPU的曲线 为 I LOVE YOU这样的字符啊?  回复  更多评论
  

# re: 《编程之美》读书笔记23: 1.1 让CPU占用率曲线听你指挥 2014-10-16 14:48 3d
const int MAX_CPUS = 32;
HANDLE handle[MAX_CPUS];
DWORD thread_id[MAX_CPUS];
SYSTEM_INFO info;
GetSystemInfo(&inf  回复  更多评论
  


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