《编程之美》学习笔记 1.1让CPU占用率曲线听你指挥

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，具体占用率由命令行参数决定（参数范围1~100）；

3. CPU的占用率状态是一条正弦曲线。

我的编程环境是Windows 7 32bit，VS2010，CPU是i5-460M（双核四线程）。如果只是单纯的使用while(true); 这样的死循环，总的CPU使用率能保持在25%以上。当然，运行两个这样的程序，可以保持在50%以上，同理三个75%以上，四个100%，但是CPU使用记录的4条曲线并无任何规律可言。因此，不得不考虑多核情况下，程序进程的在CPU上的分配问题。

以下程序仿照了《编程之美》原书上的代码1-4，在查阅了相关资料后将SetProcessAffinityMask() 这个关键API添加到适当的位置，稍候将对这个API进行解释。

//-----该程序指定进程在多核CPU的某个核心上运行，在任务管理器中绘制正弦曲线-----
#include "stdafx.h"
#include<math.h>
#include<stdio.h>
#include<windows.h>//使用Sleep()

const double PI = 3.1415926;	//pi值
const int SAMPLING_COUNT =160;	//抽样点数量
const int TOTAL_AMPLITUDE=300;	//每个抽样点对应的时间片,即函数最大值减最小值
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
SetProcessAffinityMask(GetCurrentProcess(),0x00000008 );  //指定进程在哪一个CPU上运行，这里为CPU3
DWORD busySpan[SAMPLING_COUNT];
DWORD idleSpan[SAMPLING_COUNT];
int amplitude=TOTAL_AMPLITUDE/2; //amplitude为"振幅"，即"A"
double radian=0.0;
double deltaRadian = 2.0/(double)SAMPLING_COUNT;	//抽样弧度的增量
for(int i=0;i<SAMPLING_COUNT;i++)
{
busySpan[i]=(DWORD)(amplitude+(sin(PI*radian)*amplitude));
idleSpan[i]=TOTAL_AMPLITUDE-busySpan[i];
radian+=deltaRadian;
}
DWORD startTime=0;
for(int j=0;;j=(j+1)%SAMPLING_COUNT){
startTime=GetTickCount();
while((GetTickCount()-startTime)<=busySpan[j]);
Sleep(idleSpan[j]);
}
return 0;
}

以上代码中的关键是函数调用：SetProcessAffinityMask(GetCurrentProcess(),0x00000008 )

查看MSDNhttp://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms686247(VS.85).aspx可以看到一个类似函数的一些信息。

函数原型如下：

DWORD_PTR WINAPI SetThreadAffinityMask(
_In_  HANDLE hThread,
_In_  DWORD_PTR dwThreadAffinityMask
);

参数

hThread [in]

A handle to the thread whose affinity mask is to be set.

这个参数是线程的句柄，调用GetCurrentProcess() 函数可以获得当前进程的句柄。

dwThreadAffinityMask [in]

The affinity mask for the thread.

这个参数的作用类似于计算机网络里的子网掩码，为"1"的位有效，为"0"的位无效，用于指定线程在哪些CPU核心上运行。

例如，若传入的参数为0x00000003(hexadecimal，十六进制)，对应的二进制表示为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011，意思是该进程中的线程被限定只在CPU0和CPU1上运行。

在我的计算机上，为了减小波动，将进程分配到空闲的CPU3上，运行效果如下图所示