# 引言 让 CPU 占有率呈正弦变化是《编程之美》书中的一道题。这道题早在两年多前笔者参与校招时候就见过，一直没有去实践。今天早上抽时间实现了一下，在本文介绍一下思路，其实这个东西真的很简单，并没有什么神奇的东西。  # 来个简单的例子 笔者是电子工程相关专业出身，几乎所有相关专业的本科生都做过这么一道题：利用单片机和数模转换芯片来输出正弦波、三角波和其他波形。考虑到读者大部分并不是硬件相关专业的，因此简单介绍一下。 单片机可以理解为一块可编程的没有操作系统的处理器。在这里暂时忽略掉其他细节，可以理解为在给单片机上电以后，它就会根据用户烧录进去的C语言程序开始跑，从 main 函数开始跑，一直跑到结束。对于要持续输出正弦波这问题，一般会利用单片机内部的定时器去实现，这是基于硬件的，但在这里主要探讨程序方面的因素，笔者只考虑利用软件去解决这个问题。 知道单片机是个什么东西了以后，输出正弦值的程序大概长这样： ```c void outputSin() { double angle = 0; while (true) { double sinValue = sin(angle); //由于正弦的值域为-1~1，因此需要对sinValue处理，例如值域变为0~2： sinValue += 1; //操作io口去输出模拟电量对应的数字值 output(sinValue); //累加角度 angle += 1.0 / 180.0 * M_PI; //跑for循环去延时 for (int i = 0; i < 1000000; i++) ; } } ``` 调整电压输出到目标值后需要延时一段时间，然后再调整到下一个电压值。在不需要 CPU 计算时，使用了无意义的 for 循环来消耗时间。这时候，输出的值大概长这样(图是随手搜的，忽略坐标轴)：  在需要电压保持恒定的那一段时间里，使用无意义的代码去延时，看上去很傻，但事实上，处理器一旦开始跑，是不能停的，所以它的占用率一直都会是 100%。 # CPU占用率 在认知上，这跟我们使用的手机、电脑等设备有明显区别。确实两者在硬件上是有区别，但有一点是一样的，处理器一个核心只有两种状态，100% 和 0%，要么在干活，要么没在干活(断电了或者忙别的去了)。所谓占用率百分比，只是在这个周期里干活的时间的百分比罢了。 这个概念想必大多数读者都清楚，我们用的操作系统是分时复用的操作系统，其内核会管理各个进程的 CPU 时间，占用率是根据活跃时间计算出来的。知道 CPU 占用率是怎么来的的时候，剩下的工作就很简单了。根据正弦值来计算程序活跃和不活跃的时间就可以了。 Xcode 中 CPU 曲线的更新时间是1秒，因此只要把握操作1秒内进程活跃时间和不活跃时间的比例，就可以操作 CPU 使用率了。 文章开头的图的完整代码如下： ```objectivec #import <UIKit/UIKit.h> #import <dispatch/dispatch.h> dispatch_queue_t queue; void step(double busyValue, double sleepValue) { __block bool stopFlag = false; dispatch_async(queue, ^{ usleep(busyValue * 1000000); stopFlag = true; }); while (!stopFlag) ; usleep(sleepValue * 1000000); } int main(int argc, char * argv[]) { queue = dispatch_queue_create("worker", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); double angle = 0; while (true) { double busyValue = (sin(angle) + 1) / 2; double sleepValue = 1 - busyValue; step(busyValue, sleepValue); angle += 10.0 / 180.0 * M_PI; } return 0; } ``` # 结语 写了一半实在是写不下去了，完全没有技术含量是不是。对了，这个可以拿去画爱心表白，知乎上有代码。