为什么在轮询期间添加一个微小的延迟会降低 CPU 使用率？答案

【问题标题】：How come adding even a tiny delay during polling reduces CPU usage?为什么在轮询期间添加一个微小的延迟会降低 CPU 使用率？
【发布时间】：2018-10-04 17:32:07
【问题描述】：

我需要创建需要轮询硬件设备的软件。

static void Main(string[] args)
{
    while(true)
    {
        DoSomething();
        Task.Delay(1).Wait();
    }
}

static void DoSomething(){}

我注意到，如果我不添加最小的延迟，那么 CPU 使用率会达到 30-40%，但即使延迟 1 毫秒，使用率也会保持在百分之几左右。

我的开发环境是.net/c#。

对于我和企业来说，没有必要增加 1 毫秒的延迟，但它似乎让世界变得不一样了。

感觉即使添加一点延迟也是一个好主意。为什么？

编辑：

鉴于上面的那段代码，DoSomething() 为空，为什么添加 Task.Delay(1).Wait(); 会大大降低 CPU 使用率？感觉是一件很琐碎的事情。怎么会有这么大的影响？

【问题讨论】：

这不是一个微小的延迟。就处理器而言，1ms 是一个很长的时间。 DoSomething() 是做什么的？如果需要 1 毫秒，CPU 使用率将减少 50%
当您没有任何延迟时，您的 DoSomething 方法将被尽快调用，而您的 CPU 正在为其工作而无需任何休息。但是，当您添加 1 毫秒延迟时，CPU 会从您的方法中休息 1 毫秒（10 000 个 cpu 滴答声）。
顺便说一句，1 毫秒的延迟更像是 15.6 毫秒，这是 Windows 上计时器的默认分辨率。即使你指定 1ms，延迟也至少是 15.6
如果您不添加延迟，您只需在循环中执行 DoSomething()。当您添加延迟时，会创建一个延续，并且循环的执行会暂停一段时间。请注意，周期不是 1 毫秒，因为 Windows 上计时器的分辨率不是那么小。默认分辨率为 15.6 毫秒（定时器中断每秒 64 次）。
您真正希望多久轮询一次每台设备？什么设备？例如，有些不能那么快地轮询。如果您确实需要快速轮询，则可以更改系统的计时器分辨率，但会增加功耗。 Chrome 因这样做而臭名昭著。另一方面，视频、音频等多媒体服务需要更快的计时器使用特殊服务和 API 来工作。

标签： c# polling

【解决方案1】：

假设DoSomething 接受0.1 ms。然后，没有延迟，它每秒执行10_000 次。由于延迟，它每秒执行的次数少于900 次。如 cmets 中所述，实际延迟取决于操作系统，可能为 15.6 ms，因此实际上每秒可能有 ~60 调用。

因此 CPU 必须完成的工作量差异很大。

【讨论】：

【解决方案2】：

像这样写

while (true)
{
    DoSomething();   
}

您实际上是在告诉编译器构建一个可以翻译成人类语言的代码，如下所示：

亲爱的 CPU，请尽快DoSomething()。

这就是为什么当你添加一个微小的延迟时 CPU 负载下降的解释。因为那样的话，代码会被翻译成这样的：

亲爱的CPU，请DoSomething()，然后你就可以休息数百万个周期了。之后，再次执行DoSomething()。

请注意，对于在 2-4 GHz 频率下工作的 CPU 来说，1 ms 已经很长了。

【讨论】：