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让任务管理器画出正弦曲线

更新时间:2015-11-04 23:01:24浏览次数:1+次

这是微软亚洲研究院编写的一本书《编程之美》上的第一个例子。

效果是让Windows任务管理器的CPU利用率画出一条正弦曲线。下面是效果图:

一、原理

 通过观察,任务管理器里CPU利用率曲线的刷新频率是每秒一次,每次绘制一秒内的平均值,并且和上一个点连起来。如果一秒内0.5秒执行程序,0.5秒休眠,那么这一秒的曲线将位于50%的地方。如果要画出正弦曲线,我们只需要计算出每一秒内曲线上的点的高度(相对于0),然后通过调节运行和休眠的时间,来画出这一秒的图线即可。
二、具体实现
首先,我们定义一些常量。第一个,PI=3.14159265,稍后计算三角函数值的时候需要用到。第二个,COUNT=200,用于记录所有点的位置,可以将这个值修改大一些,这样作图会更加精确。第三个,SPLIT = 0.01,计算三角函数的步长,同样,这个值越小越精确。第四个,INTERVAL = 300,时间间隔。

下面我们还需要两个数组,分别叫busySpan[]和idleSpan[]。分别用于存储“忙”的时间和“闲”的时间。通过下面的代码将一个周期内正弦值的变化量全部记录进去。


for (int i = 0; i < COUNT; i++)
{
    busySpan[i] = (DWORD)(half + (sin(PI * radian) *half));
    idleSpan[i] = INTERVAL - busySpan[i];
    radian += SPLIT;
}
然后开始运行。我们使用一个startTime来记录一个周期的起始时间,每次循环前使用GetTickCount函数记录开始的时间。并且不断比较当前周期运行的时间是否已经超过事先计算好的busySpan,如果超过了,就用Sleep函数让程序休眠idleSpan时间。这样,一个周期就画好了。代码如下:



DWORD startTime = 0;
int j = 0;
while (true)
{
    j = j % COUNT;
    startTime = GetTickCount();
    while (GetTickCount() - startTime <= busySpan[j])
	;
    Sleep(idleSpan[j]);
    j++;
}
以上代码仅适用于单个CPU,在多个(或者多核心)CPU上,操作系统会按照一定的规则调度进程到不同的CPU上,那样就无法画出正弦曲线了。因此我们首先需要判断一下用户的电脑上是否有多个CPU。


使用GetSystemInfo函数获取系统信息,向该函数传递一个SYSTEM_INFO的结构,结构中有一个成员dwNumberOfProcessors表示处理器的数量。如果大于或等于2,就说明有多个处理器。我们就需要使用SetProcessAffinityMask函数设置当前进程的关联性,确保它在某一个CPU上运行。
SetProcessAffinityMask函数接受两个参数,第一个是进程句柄,用OpenProcess函数打开,第二个是一个掩码,从低位开始每一位表示一个CPU,如果传递0x00000005,就表示第1个和第3个CPU。这里我们传递0x00000001,就在第一个CPU上运行。代码如下:

SYSTEM_INFO si;
ZeroMemory(&si, sizeof(si));
<p>GetSystemInfo(&si);
if (si.dwNumberOfProcessors >= 2)
{
    HANDLE hProc = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS, false, GetCurrentProcessId());
    SetProcessAffinityMask(hProc, 0x00000001);
}
别忘了程序结束前将进程句柄关闭。


当然,如果能在多个CPU上同时绘制曲线,效果会更好。实现方法很简单,创建多个线程,每个线程占用一个CPU,然后各自画各自的。实现代码如下:

HANDLE hThread[8];
for (int i = 0; i <= nCPU - 1; i++)
{
    hThread[i] = NULL;
    hThread[i] = CreateThread(NULL, NULL, &Draw, NULL, CREATE_SUSPENDED, NULL);
    SetThreadAffinityMask(hThread[i],power(2,i));
    ResumeThread(hThread[i]);
}
WaitForMultipleObjects(nCPU, hThread, true, INFINITE);
HANDLE hThread[8];
for (int i = 0; i <= nCPU - 1; i++)
{
    hThread[i] = NULL;
    hThread[i] = CreateThread(NULL, NULL, &Draw, NULL, CREATE_SUSPENDED, NULL);
    SetThreadAffinityMask(hThread[i],power(2,i));
    ResumeThread(hThread[i]);<br />
}<br />
WaitForMultipleObjects(nCPU, hThread, true, INFINITE);
首先创建一个句柄数组,用于保存所有的线程句柄,因为大多数电脑上的CPU数量不会超过8个,所以就定义8个元素的数组。用CreateThread函数创建线程,注意传递CREATE_SUSPENDED,先将线程挂起,再设置它的关联性。其中的线程函数Draw就是上面画曲线的那一段。power是我自己定义的一个函数,用于计算a的b次方,因为系统提供的pow函数是double类型的,我用起来有点问题。用2的n次方整数填充掩码变量就可以将低字节的n位改写成1。接着恢复线程。


退出循环后用WaitForMultipleObjects等待各线程工作。

这是拿到微软面试有关CPU的原题