使用opengl控制类时CPU使用率很高？答案

【问题标题】：CPU usage is high when using opengl control class?使用opengl控制类时CPU使用率很高？
【发布时间】：2013-08-21 18:43:48
【问题描述】：

考虑一下我已经使用了OpenGL Control class如下：（无需阅读代码，我刚刚使slight changes能够在多个opengl窗口中使用代码）

OpenGLControl.cpp

#include "stdafx.h"
#include "OpenGLControl.h"

COpenGLControl::COpenGLControl(void)
{
m_fPosX = 0.0f;     // X position of model in camera view
m_fPosY = 0.0f;     // Y position of model in camera view
m_fZoom = 10.0f;    // Zoom on model in camera view
m_fRotX = 0.0f;     // Rotation on model in camera view
m_fRotY = 0.0f;     // Rotation on model in camera view
m_bIsMaximized = false;
}

COpenGLControl::~COpenGLControl(void)
{
}

BEGIN_MESSAGE_MAP(COpenGLControl, CWnd)
ON_WM_PAINT()
ON_WM_SIZE()
ON_WM_CREATE()
ON_WM_TIMER()
ON_WM_MOUSEMOVE()
END_MESSAGE_MAP()

void COpenGLControl::OnPaint()
{
//CPaintDC dc(this); // device context for painting
ValidateRect(NULL);
}

void COpenGLControl::OnSize(UINT nType, int cx, int cy)
{
wglMakeCurrent(hdc, hrc);
CWnd::OnSize(nType, cx, cy);

if (0 >= cx || 0 >= cy || nType == SIZE_MINIMIZED) return;

// Map the OpenGL coordinates.
glViewport(0, 0, cx, cy);
// Projection view
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
// Set our current view perspective
gluPerspective(35.0f, (float)cx / (float)cy, 0.01f, 2000.0f);
// Model view
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

int COpenGLControl::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{
if (CWnd::OnCreate(lpCreateStruct) == -1) return -1;

oglInitialize();

return 0;
}

void COpenGLControl::OnDraw(CDC *pDC)
{
wglMakeCurrent(hdc,hrc);
// If the current view is perspective...
glLoadIdentity();
glTranslatef(0.0f, 0.0f, -m_fZoom);
glTranslatef(m_fPosX, m_fPosY, 0.0f);
glRotatef(m_fRotX, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
glRotatef(m_fRotY, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

void COpenGLControl::OnTimer(UINT nIDEvent)
{
wglMakeCurrent(hdc,hrc);
switch (nIDEvent)
{
    case 1:
    {
        // Clear color and depth buffer bits
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

        // Draw OpenGL scene
        oglDrawScene();

        // Swap buffers
        SwapBuffers(hdc);

        break;
    }

    default:
        break;
}

CWnd::OnTimer(nIDEvent);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

void COpenGLControl::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)
{
wglMakeCurrent(hdc,hrc);
int diffX = (int)(point.x - m_fLastX);
int diffY = (int)(point.y - m_fLastY);
m_fLastX  = (float)point.x;
m_fLastY  = (float)point.y;

// Left mouse button
if (nFlags & MK_LBUTTON)
{
    m_fRotX += (float)0.5f * diffY;

    if ((m_fRotX > 360.0f) || (m_fRotX < -360.0f))
    {
        m_fRotX = 0.0f;
    }

    m_fRotY += (float)0.5f * diffX;

    if ((m_fRotY > 360.0f) || (m_fRotY < -360.0f))
    {
        m_fRotY = 0.0f;
    }
}

// Right mouse button
else if (nFlags & MK_RBUTTON)
{
    m_fZoom -= (float)0.1f * diffY;
}

// Middle mouse button
else if (nFlags & MK_MBUTTON)
{
    m_fPosX += (float)0.05f * diffX;
    m_fPosY -= (float)0.05f * diffY;
}

OnDraw(NULL);

CWnd::OnMouseMove(nFlags, point);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

void COpenGLControl::oglCreate(CRect rect, CWnd *parent,CString windowName)
{
CString className = AfxRegisterWndClass(CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_OWNDC, NULL, (HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH), NULL);
CreateEx(0, className,windowName, WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN, rect, parent, 0);
// Set initial variables' values
m_oldWindow    = rect;
m_originalRect = rect;
hWnd = parent;
}

void COpenGLControl::oglInitialize(void)
{
// Initial Setup:
//
static PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd =
{
    sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),
    1,
    PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL | PFD_DOUBLEBUFFER,
    PFD_TYPE_RGBA,
    32, // bit depth
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
    24, // z-buffer depth
    8,0,PFD_MAIN_PLANE, 0, 0, 0, 0,
};

// Get device context only once.
hdc = GetDC()->m_hDC;
// Pixel format.
m_nPixelFormat = ChoosePixelFormat(hdc, &pfd);
SetPixelFormat(hdc, m_nPixelFormat, &pfd);
// Create the OpenGL Rendering Context.
hrc = wglCreateContext(hdc);
wglMakeCurrent(hdc, hrc);
// Basic Setup:
//
// Set color to use when clearing the background.
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
glClearDepth(1.0f);
// Turn on backface culling
glFrontFace(GL_CCW);
glCullFace(GL_BACK);
// Turn on depth testing
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glDepthFunc(GL_LEQUAL);
// Send draw request
OnDraw(NULL);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

void COpenGLControl::oglDrawScene(void)
{
wglMakeCurrent(hdc, hrc);
// Wireframe Mode
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);
glBegin(GL_QUADS);
        // Front Side
        glVertex3f( 1.0f,  1.0f, 1.0f);
        glVertex3f(-1.0f,  1.0f, 1.0f);
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 1.0f);

        // Back Side
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
        glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);
        glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);

        // Top Side
        glVertex3f( 1.0f, 1.0f,  1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, 1.0f, -1.0f);
        glVertex3f(-1.0f, 1.0f, -1.0f);
        glVertex3f(-1.0f, 1.0f,  1.0f);

        // Bottom Side
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);

        // Right Side
        glVertex3f( 1.0f,  1.0f,  1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  1.0f);
        glVertex3f( 1.0f, -1.0f, -1.0f);
        glVertex3f( 1.0f,  1.0f, -1.0f);

        // Left Side
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
        glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  1.0f);
        glVertex3f(-1.0f,  1.0f,  1.0f);
        glVertex3f(-1.0f,  1.0f, -1.0f);
glEnd();
wglMakeCurrent(NULL, NULL);
}

MyOpenGLTestDlg.h

COpenGLControl m_oglWindow;
COpenGLControl m_oglWindow2;

MyOpenGLTestDlg.cpp

// TODO: Add extra initialization here
CRect rect;    
// Get size and position of the picture control
GetDlgItem(ID_OPENGL)->GetWindowRect(rect);
// Convert screen coordinates to client coordinates
ScreenToClient(rect);
// Create OpenGL Control window
CString s1("OPEN_GL");
m_oglWindow.oglCreate(rect, this,s1);
// Setup the OpenGL Window's timer to render
m_oglWindow.m_unpTimer = m_oglWindow.SetTimer(1, 1, 0);


CRect rect2;
GetDlgItem(ID_OPENGL2)->GetWindowRect(rect2);
ScreenToClient(rect2);
CString s2("OPEN_GL2");
m_oglWindow2.oglCreate(rect2, this,s2);
m_oglWindow2.m_unpTimer = m_oglWindow2.SetTimer(1, 1, 0);

问题是当我只创建一个OpenGL窗口时，系统显示：

物理记忆：48%
CPU 使用率：54%

当我创建两个窗口时，它显示：

物理记忆：48%
CPU使用率：95%

我很担心，它只适用于如此简单的几何图形！！！
两个显示纹理的opengl窗口将如何使用？
有没有办法减少用量？
BTW：为什么用法如此之多？

【问题讨论】：

标签： visual-studio-2010 opengl mfc rendering cpu-usage

【解决方案1】：

CPU 使用率实际上并不表明您的应用程序的复杂性。如果你在一个紧密的循环中绘制，一帧接着一帧没有延迟或启用 VSYNC，你可以获得 100% 的 CPU 利用率。这告诉您的是您没有受 GPU 限制。同样，如果您的 GPU 使用率（是的，您可以使用供应商特定的 API 来衡量）>95%，那么您就不会受到 CPU 的限制。

简而言之，如果 GPU 没有做任何特别复杂的事情，您应该会看到非常高的 CPU 使用率 :) 您始终可以增加睡眠/定时器间隔以降低 CPU 使用率。请记住，CPU 利用率的衡量标准是花在工作上的时间与操作系统提供线程/进程的总时间之比。工作时间与等待（I/O、睡眠等）的时间成反比。如果您增加等待时间，则会减少工作时间，从而减少您报告的利用率。

您也可以通过启用 VSYNC 来减少 CPU 使用率。因为这将阻塞调用线程，直到 VBLANK 间隔到来（通常为 16.666 毫秒）。

还应注意，您的 OpenGL 计时器上的 1 毫秒计时器间隔过低。我想不出很多应用程序需要每秒绘制 1000 次 :) 尝试稍微低于目标刷新率的东西（例如 Monitor = 60 Hz，然后尝试 10-15 ms 的计时器间隔）

【讨论】：

除此之外，Windows 有一种不幸的方式来确定 CPU 利用率。如果一个程序在系统上下文中阻塞（就像它在调用 wglSwapBuffers 时所做的那样），它花费在阻塞上的时间会被误解为实际的 CPU 时间消耗，即使时间片立即让给其他进程也是如此。最终效果是，即使启用了 VSync，在紧密循环中渲染的 OpenGL 程序也会显示（接近）100% 的 CPU 利用率。在wglSwapBuffers 之后添加Sleep(1); 可以使显示的值更合理。
啊，听起来驱动程序正在选择自旋锁式等待以提高它不会错过 VBLANK 的几率。忙碌的等待使我在上面写的内容受到影响:)
与其说是自旋锁（它会消耗大量的 CPU 时间，在最坏的情况下等待 16 毫秒是不可接受的），不如说它只是一种计算 CPU 使用率的不幸方式。有些人甚至称其为错误。
哦，是的，你完全正确。我记得在 Win32 上做一个本科研究项目，发现（documented）内核只使用一个计数器来跟踪 CPU 时间，该计数器以预定的时间间隔对 CPU 状态进行采样。它很难解释占用样本间隔的一小部分的操作。因此，CPU 时间往往会在看起来像最大整数函数的情况下增长，我可以看到这将如何完全弄乱 CPU 利用率数字。有更准确的方法来确定 CPU 使用率，但 taskman.exe 不使用它们：P

【解决方案2】：

这需要更多调查，但您的主循环可能有问题。

这可能不是 OpenGL 的问题，而是使用 WinApi 的问题。当您添加纹理、模型、着色器时......您的 cpu 使用率应该相似。

您使用SetTimer(1, 1, 0);，这意味着我理解的延迟 1 毫秒？你能把它改成 33 毫秒（33 FPS）吗？这样您就不会在 mfc 应用程序中杀死您的消息泵。请注意，此计时器非常不精确。

链接到 [基本 MFC + OpenGL 消息循环]，(http://archive.gamedev.net/archive/reference/articles/article2204.html)，使用 OnIdle()

这是一个关于MFC + opengl + threading - @songho的很棒的教程

https://gamedev.stackexchange.com/questions/8623/a-good-way-to-build-a-game-loop-in-opengl - 讨论 GLUT 中的邮件循环

【讨论】：