c++ - 为什么 Sleep() 会使后续代码减慢 40 毫秒？

Question

我最初是在 coderanch.com 上询问过这个问题的，所以如果你试图在那里帮助我，谢谢，并且不要觉得有必要重复这项工作。不过，coderanch.com 主要是一个 Java 社区，这似乎(经过一些研究)确实是一个 Windows 问题，所以我和那里的同事认为这可能是寻求帮助的更合适的地方。

我编写了一个简短的程序，它要么在 Windows 性能计数器上旋转直到 33 毫秒过去，要么调用 Sleep(33)。前者没有表现出意想不到的效果，但后者似乎(不一致地)将后续处理减慢了大约 40 毫秒(要么是这样，要么是对从性能计数器返回的值有一定影响)。自旋或 Sleep() 之后，程序调用例程 runInPlace()，自旋 2 毫秒，计算它查询性能计数器的次数，并返回该数字。

当通过旋转完成最初的 33 毫秒延迟时，runInPlace() 的迭代次数往往是(在我的 Windows 10，XPS-8700 上)大约 250,000。它会有所不同，可能是由于其他系统开销，但它会在 250,000 左右平滑变化。

现在，当通过调用 Sleep() 完成初始延迟时，会发生一些奇怪的事情。许多对 runInPlace() 的调用返回一个接近 250,000 的数字，但其中相当一部分返回一个接近 50,000 的数字。同样，范围在 50,000 左右变化，相当平稳。但是，它显然是平均其中之一，在 80,000 到 150,000 之间几乎没有任何返回。如果我在每次延迟后调用 runInPlace() 100 次，而不是只调用一次，则在第 20 次调用后，它永远不会返回较小范围内的迭代次数。由于 runInPlace() 运行 2 毫秒，这意味着我观察到的行为在 40 毫秒后消失。如果我让 runInPlace() 运行 4 毫秒而不是 2 毫秒，它不会在第 10 次调用后返回较小范围内的迭代次数，因此，同样，该行为在 40 毫秒后消失(同样，如果 runInPlace() 仅运行 1 毫秒；该行为在第 40 次调用后消失)。

这是我的代码:

#include "stdafx.h"
#include "Windows.h"

int runInPlace(int msDelay)
{
    LARGE_INTEGER t0, t1;
    int n = 0;

    QueryPerformanceCounter(&t0);

    do
    {
            QueryPerformanceCounter(&t1);
            n++;
    } while (t1.QuadPart - t0.QuadPart < msDelay);

    return n;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    LARGE_INTEGER t0, t1;
    LARGE_INTEGER frequency;
    int n;

    QueryPerformanceFrequency(&frequency);

    int msDelay = 2 * frequency.QuadPart / 1000;

    int spinDelay = 33 * frequency.QuadPart / 1000;

    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        if (argc > 1)
            Sleep(33);
        else
        {
            QueryPerformanceCounter(&t0);

            do
            {
                    QueryPerformanceCounter(&t1);
            } while (t1.QuadPart - t0.QuadPart < spinDelay);
        }

        n = runInPlace(msDelay);
        printf("%d \n", n);
    }

    getchar();

    return 0;
}

这是我在使用 Sleep() 进行延迟时得到的一些典型输出:

561162489365365934311233488549214790445765314545563355870556073236321981021140021635827403924463515228215177943057374422516585381356237259858252275251099

这是我在旋转以创建延迟时得到的一些典型输出:

276461280869276215280850188066280666281139280904277886279250244671240599279697280844159246271938263632260892238902255570265652274005273604150640279153281146280845248277

谁能帮我理解这种行为？ (注意，我已经在五台计算机上尝试过这个用 Visual C++ 2010 Express 编译的程序。它只在我拥有的两台最快的机器上显示了这种行为。)

Answer 1

这听起来像是由于计算机不忙时 CPU 运行的时钟速度降低 (SpeedStep)。当计算机空闲时(如 sleep )，时钟速度会降低以降低功耗。在较新的 CPU 上，这可能是所列时钟速度的 35% 或更少。一旦计算机再次忙碌，在 CPU 再次加速之前会有一小段延迟。

您可以关闭此功能(在 BIOS 中或通过将电源计划高级设置中“处理器电源管理”下的“最低处理器状态”设置更改为 100%。