Question

当然，函数调用上的while循环会阻止你的应用程序的范围，但外面的东西仍然必须循环正确吗？它最终会导致一些硬件阻塞事件吗？如何才能将CPU与100％挂钩呢？

Answer 1

请记住，操作系统由CPU负责。您的代码只有在操作系统调用它时才能运行。

如果您要求操作系统等待某些东西，则操作系统在该情况发生之前不会调用您的代码。

将操作系统调度程序想象成这样的循环：

while(true)
{
    for(Process *p : all_processes)
    {
        RunSomeCodeInProcess(p);
    }
}

这将始终使用100％CPU，即使您的进程未运行。但实际上，循环更像是这样：（仍然简化了）

while(true)
{
    bool all_processes_blocked = false;
    for(Process *p : all_processes)
    {
        if(!IsProcessBlocked(p))
        {
            all_processes_blocked = false;
            RunSomeCodeInProcess(p);
        }
    }
    if (all_processes_blocked)
    {
        StopCPU();
    }
}

操作系统不会打扰正在运行的进程。它将跳过您的进程，仅运行其他进程。如果所有进程被阻止（注意：这是正常的），则操作系统将停止CPU。当CPU停止时，它消耗的功率少得多，产生的热量少，并且不执行指令。这意味着StopCPU将不会返回。

... 直到 CPU从某些硬件设备获得中断，就像鼠标说它已移动一样。然后，CPU将自动再次启动并运行中断处理程序。当中断处理程序返回时，它返回到StopCPU，因此StopCPU返回并且操作系统再次检查未阻塞的进程。硬件中断可能会解除阻止进程之一。例如，如果中断是由于计算机收到了网络数据包，那么现在等待该数据包的进程将被解除阻塞。如果是因为用户按下了键盘上的某个键，那么等待该键的进程将被解除阻止，依此类推。

因此，使用阻塞I / O代替轮询有两个主要优点：

您不会浪费其他进程可以获得的CPU时间。
如果所有进程都被阻止（这是大多数时间！），CPU可以节省电源和热量。

sleep的工作方式也是如此。有一个硬件计时器，该计时器递减计数，然后发送中断。当您执行sleep(1)时，操作系统会将计时器设置为一秒，然后阻止该过程。当中断进入时，它会解除阻塞进程。

只有一个计时器，但是如果有多个进程正在睡眠，则操作系统会将计时器设置为首先唤醒的计时器，然后在中断进入时，它将取消阻塞第一个进程并为下一个计时器设置计时器一。这种技术称为“计时器队列”。

为什么阻塞功能不使用100％CPU？

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