Question

在我的桌面上，我有一个小小部件告诉我当前的CPU使用情况。它还显示了我的两个核心的使用情况。

我一直想知道，CPU如何计算其处理能力的使用量？此外，如果CPU挂起进行一些强烈的计算，它怎么能（或处理这个活动的任何东西）检查使用情况，而不会挂断？

Answer 1

当没有其他任务可以运行时，会有一个称为空闲任务的特殊任务。％使用率只是我们没有运行空闲任务的时间百分比。操作系统将保持运行空闲任务所花费的总时间：

当我们切换到空闲任务时，设置t =当前时间
当我们离开空闲任务时，将（当前时间 - t）添加到正在运行的总计

如果我们将两个运行总计n秒的样本分开，我们可以计算运行空闲任务所花费的n秒的百分比（第二个样本 - 第一个样本）/ n

请注意，这是操作系统所做的事情，而不是CPU。 CPU级别不存在任务的概念！（实际上，空闲任务会使处理器使用HLT指令进入休眠状态，因此CPU确实知道它何时没有被使用）

至于第二个问题，现代操作系统是先发制人的多任务，这意味着操作系统可以随时切换远离您的任务。操作系统如何实际窃取CPU远离您的任务？中断：http://en.wikipedia.org/wiki/Interrupt

Answer 2

CPU本身不进行使用计算。它可能具有硬件功能，使该任务更容易，但它主要是操作系统的工作。显然，实现的细节会有所不同（特别是在多核系统的情况下）。

一般的想法是看看CPU需要做多长时间的事情。操作系统可以定期查看调度程序以确定它必须执行的操作的数量。

This is a function Linux in (ripped from Wikipedia) that performs said calculation：

#define FSHIFT   11  /* nr of bits of precision */
#define FIXED_1  (1<<FSHIFT) /* 1.0 as fixed-point */
#define LOAD_FREQ (5*HZ) /* 5 sec intervals */
#define EXP_1  1884  /* 1/exp(5sec/1min) as fixed-point */
#define EXP_5  2014  /* 1/exp(5sec/5min) */
#define EXP_15 2037  /* 1/exp(5sec/15min) */

#define CALC_LOAD(load,exp,n) \
    load *= exp; \
    load += n*(FIXED_1-exp); \
    load >>= FSHIFT;

unsigned long avenrun[3];

static inline void calc_load(unsigned long ticks)
{
    unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
    static int count = LOAD_FREQ;

    count -= ticks;
    if (count < 0) {
        count += LOAD_FREQ;
        active_tasks = count_active_tasks();
        CALC_LOAD(avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
        CALC_LOAD(avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
        CALC_LOAD(avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
    }
}

至于问题的第二部分，大多数现代操作系统都是multi-tasked。这意味着操作系统不会让程序占用所有处理时间而不会自己拥有(unless you make it do that)。换句话说，即使应用程序出现挂起，操作系统也仍然为自己的工作偷走一些时间。

Answer 3

要获得CPU使用率，请定期对总处理时间进行采样，然后找出差异。

例如，如果这些是进程1的CPU时间：

kernel: 1:00:00.0000
user:   9:00:00.0000

然后你在两秒钟后再次获得它们，它们是：

kernel: 1:00:00.0300
user:   9:00:00.6100

您减去内核时间（差异为0.03）和用户时间（0.61），将它们加在一起（0.64），然后除以2的采样时间秒（0.32）。

因此，在过去的两秒钟内，该过程平均使用了32％的CPU时间。

获取此信息所需的特定系统调用（显然）在每个平台上都是不同的。在Windows上，如果您需要使用 total 的快捷方式或空闲CPU时间，则可以使用GetProcessTimes或GetSystemTimes。

Answer 4

一种方法如下：

选择采样间隔，例如每5分钟（300秒）实际经过的时间。您可以从gettimeofday获取此信息。

获取您在300秒内使用的处理时间。您可以使用times()来获取此信息。这将是new_process_time - old_process_time，其中old_process_time是您从上一个时间间隔保存的处理时间。

您的cpu百分比是(process_time/elapsed_time)*100.0 您可以设置一个警报，每隔300秒发出一次警报，以进行这些计算。

我有一个进程，我不想使用超过某个目标cpu百分比。这种方法效果很好，与我的系统监视器很吻合。如果我们使用太多的CPU，我们会睡一会儿。

Answer 5

这是我对类似代码的一点接触的基本理解。诸如任务管理器或小部件访问系统之类的程序调用如NtQuerySystemInformation（），并使用从OS收集的信息来简单计算CPU空闲或正在使用的时间百分比（在标准时间内）。 CPU知道它何时空闲，因此可以确定它何时不空闲。这些程序确实会被堵塞......我的crummy笔记本电脑的任务管理器在计算CPU使用率时会一直冻结，当它达到100％时。

可以在MSDN网站上找到一些很酷的示例代码，其中显示了用于计算一组指令的CPU使用率的函数调用：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa364157(VS.85).aspx

这些系统调用的作用是访问我相信的内核代码......这超出了我的理解范围。

Answer 6

有很多方法可以做到：

处理器维护多个测量性能的计数器，您可以使用Papi接口访问它们。例如，这里有一个简短的介绍：http://blogs.oracle.com/jonh/entry/performance_counter_generic_events

还：http://www.drdobbs.com/tools/184406109

你可能想要的计数器是PAPI_TOT_CYC，它是繁忙周期的数量（如果我没记错的话）

Answer 7

嗯，据我所知，有一个巨人

while(true){}

循环操作系统旋转。您的流程在该循环内进行管理。它允许外部代码以块的形式直接在处理器上执行。不夸张地说，这是对实际情况进行简单的简化。

Answer 8

CPU没有被挂起＆＃39;它只是在峰值容量下运行，这意味着它每秒处理尽可能多的指令。计算CPU使用率的过程是其中一些说明。如果应用程序尝试以比CPU更快的速度执行操作，那么它们就会被延迟，因此会挂起来。
CPU利用率的计算基于总可用利用率。因此，如果CPU有两个核心，一个核心使用率为30％，另一个核心占60％，则整体利用率为45％。您还可以查看每个核心的使用情况。

如何计算CPU使用率？

8 个答案: