讓CPU佔用率曲線聽你指揮—linux

　　編程之美上的第一題，工作管理員上顯示的使用率是這樣計算的，在其重新整理周期內實際執行的指令的條數/總共可以執行的條數。總的執行條數，可以通過主頻算得，還要考慮超流水；實際執行條數就難算了。又注意到，CPU在執行運算時是全速進行的，所以可以讓CPU在一小段時間內全速執行，一小段時間裡什麼也不幹。

　　另外，多核CPU會發生進程在CPU之間的切換，不過各種作業系統都有設定進程CPU親和度的系統調用，linux系統是sched_setaffinity。

　　下面這個程式可以運行在雙核以上電腦上，你會看到一個CPU在畫直線，另一個在畫sin曲線。很好玩吧！

#include <stdio.h>
#include <math.h>

#include <unistd.h>
#include <sys/times.h>
#define __USE_GNU
#include <sched.h>


// 設定進程在哪個cpu上運行
void set_cpu(int id)
{
    cpu_set_t mask;
    CPU_ZERO(&mask);
    CPU_SET(id, &mask);
if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) == -1) {
        fprintf(stderr, "warning: could not set CPU affinity\n");
    }
}

clock_t Hz; // 時鐘中斷頻率

void draw_line(int cpu_id)
{
    set_cpu(cpu_id);

    clock_t busy = Hz / 50; // 20ms
    clock_t idle = busy;
    clock_t start;
while (1) {
        start = times(NULL);
// busy loop
        while (times(NULL) - start <= busy)
            ;

// idle loop
        usleep(idle * 1000 * 1000 / Hz);
    }
}

#define COUNT 200 // 分成200個小區間
void draw_sin(int cpu_id)
{
    set_cpu(cpu_id);

int i;
const double PI = 3.1415926;
const clock_t INTERVAL = Hz * 2;
    clock_t busy_span[COUNT];
    clock_t idle_span[COUNT];

    clock_t half = INTERVAL / 2;
double radian = 0.0;
for (i=0; i < COUNT; ++i) { // 預計算
        busy_span[i] = half * (1 + sin(PI * radian));
        idle_span[i] = INTERVAL - busy_span[i];
        radian += (2 / COUNT);
    }

    clock_t start;
for (i = 0; 1; ++i) {
        i %= COUNT;
        start = times(NULL);
while (times(NULL) - start <= busy_span[i])
            ;
        usleep(idle_span[i] * 1000 * 1000 / Hz);
    }
}

int main()
{
    Hz = sysconf(_SC_CLK_TCK);

    pid_t pid;
    pid = fork();
if (pid == 0) {
        draw_line(0);
    } else {
        draw_sin(1);
    }
return 0;
}

執行的效果：