Linux下实现CPU使用率正弦曲线

Linux下实现CPU使用率正弦曲线

编程之美第一道题目就是如何让CPU使用率曲线成为一条正弦曲线，本文在Linux下实现这个效果。

程序运行时间

一个进程的运行时间大致分为user time,kernel time和waiting time

三个时间加起来就是进程从开始到结束用的时间。

user time是进程在用户空间执行的时间

kernel time是进程在内核空间执行的时间

waiting time是进程等待IO或者其他事件所用的时间

例如

1. int main()
2. {
3. int i;
4. for(i = 0; i < 100000000; i ++) //用户空间执行
5. getpid(); //系统调用，内核空间执行
6. //scanf和printf是C标准库里的，还要调用Linux的系统调用read和write
7. scanf("%d\n",&i);
8. printf("%d\n",i);
9. return 0;
10. }

使用time命令可以显示进程运行的时间，real，user,sys。大部分时间都用来等IO了，因为人输入的速度远小于计算机的速度。

CPU的使用率是指所有进程的user time和kernel time之和除以real time。而一般情况下，user time远大于kernel time。 如果一个系统中CPU使用率几乎为0，那么我们可以写个程序控制CPU的使用率。  

1. while(1)
2. {
3. for(i = 0; i < 100000; i ++); //CPU忙，占用的时间是user time
4. usleep(10000); //CPU闲，属于waiting time
5. }

  让CPU一直维持在50%   让进程50%的时间做循环，%50的时间sleep就行了  

1. int main()
2. {
3. int i;
4. while(1)
5. {
6. for(i = 0; i < n; i++);
7. usleep(m);
8. }
9. return 0;
10. }

关键是如何确定n和m的值。 我们先把m定死，进程睡眠60ms，linux调度时的时间片好像是15ms，但是usleep精度较低，所以我们让它睡的时间长点。 然后再确定n，先随便给n一个值，看看汇编代码里使用了几条指令：  

1. .L2:
2. movl $0, -8(%ebp)
3. jmp .L3
4. .L4:
5. addl $1, -8(%ebp)
6. .L3:
7. cmpl $3999999, -8(%ebp)
8. jle .L4
9. movl $60000, (%esp)
10. call usleep
11. jmp .L2

红色的是内层循环，有3条指令。CPU主频是2.27GHz，如果按一个时钟周期执行一条的话，那么执行三条指令的时间为2.27x10-9x3 = 6.9x10-9s，要执行60ms，循环数n的大小为 60x10-3 / 6.9x10-9 = 8.69 x 106 试一试这个数，8690000 CPU使用率稳定在38%左右，看来我们低估了CPU的能力。我们可以根据38%这个数计算出n的大小了 CPU时间/(CPU时间+60ms）= 38%,因此86900使用的cpu时间为 36ms，8690000:36=n:60，求得n等于1448333，这次CPU使用率很精确的停留在50%左右。

1 2 3 下一页