如何獲取CPU的主頻和使用率？

最近看到論壇中有人需要在Java端讀取系統的CPU主頻和使用率，在網上搜索了一下，發現了一些有用的東西，就在這總結一下。

一、獲得CPU的主頻

1、從註冊表中讀取

在註冊表中鍵HKLM/HARDWARE/DESCRIPTION/System/CentralProcessor/0/~MHz對應的值爲CPU的主頻。

但是這種方法有一定的侷限性，就是有的系統上沒有這個鍵值。

2、通過寫JNI調用匯編代碼獲得

//Cpuid.h 類聲明 #ifndef _CPUID_H #define _CPUID_H #include <string> #include <windows.h> using namespace std; typedef unsigned long DWORD; typedef __int64 LONGLONG; class CPUID { public: CPUID(); virtual ~CPUID(); string GetVID(); //獲取cpu製造商 string GetBrand(); //獲取cpu型號 LONGLONG GetFrequency(DWORD sleepTime = 1000);//獲取cpu主頻 private: void Executecpuid(DWORD veax); //用以執行cpuid指令 DWORD m_eax; // 存儲返回的eax DWORD m_ebx; // 存儲返回的ebx DWORD m_ecx; // 存儲返回的ecx DWORD m_edx; // 存儲返回的edx }; #endif //Cpuid.cpp 類實現 #include "Cpuid.h" static const int S = sizeof(DWORD); CPUID::CPUID() :m_eax(0),m_ebx(0),m_ecx(0),m_edx(0) { } CPUID::~CPUID() { } void CPUID::Executecpuid(DWORD veax) { // 因爲嵌入式的彙編代碼不能識別 類成員變量 // 所以定義四個臨時變量作爲過渡 DWORD deax; DWORD debx; DWORD decx; DWORD dedx; __asm { mov eax, veax cpuid mov deax, eax mov debx, ebx mov decx, ecx mov dedx, edx } m_eax = deax; // 把臨時變量中的內容放入類成員變量 m_ebx = debx; m_ecx = decx; m_edx = dedx; } string CPUID::GetVID() { char cVID[S*3+1]; // 字符串，用來存儲製造商信息 memset(cVID, 0, sizeof(cVID)); // 把數組清0 Executecpuid(0); // 執行cpuid指令，使用輸入參數 eax = 0 memcpy(cVID+S*0, &m_ebx, S); // 複製前四個字符到數組 memcpy(cVID+S*1, &m_edx, S); // 複製中間四個字符到數組 memcpy(cVID+S*2, &m_ecx, S); // 複製最後四個字符到數組 return string(cVID); // 以string的形式返回 } string CPUID::GetBrand() { const DWORD BRANDID = 0x80000002; // 從0x80000002開始，到0x80000004結束 char cBrand[S*4*3+1]; // 用來存儲商標字符串，48個字符 memset(cBrand, 0, sizeof(cBrand)); // 初始化爲0 for (DWORD i = 0; i < 3; i++) // 依次執行3個指令 { Executecpuid(BRANDID + i); // 每次執行結束後，保存四個寄存器裏的asc碼到數組 memcpy(cBrand + i*S*4 + S*0, &m_eax, S); memcpy(cBrand + i*S*4 + S*1, &m_ebx, S); memcpy(cBrand + i*S*4 + S*2, &m_ecx, S); memcpy(cBrand + i*S*4 + S*3, &m_edx, S); } return string(cBrand); // 以string的形式返回 } LONGLONG CPUID:: GetFrequency(DWORD sleepTime) { HANDLE hp = ::GetCurrentProcess(); //獲取當前進程 HANDLE ht = ::GetCurrentThread(); //獲取當前線程 DWORD pc = ::GetPriorityClass( hp ); //獲取當前進程優先度 DWORD tp = ::GetThreadPriority( ht ); //獲取當前線程優先度 BOOL flag1 = FALSE , flag2 = FALSE; DWORD low1 = 0 , high1 = 0 , low2 = 0 , high2 = 0; flag1 = ::SetPriorityClass( hp , REALTIME_PRIORITY_CLASS ); //將當前進程優先度設置最高 flag2 = ::SetThreadPriority( ht , THREAD_PRIORITY_HIGHEST ); //將當前線程優先度設置最高 ::Sleep( 10 ); LARGE_INTEGER fq,st,ed; ::QueryPerformanceFrequency(&fq); //精確計時 ::QueryPerformanceCounter(&st); //獲得起始時間 __asm //獲得當前cpu的時間週期數 { rdtsc mov low1 , eax mov high1 , edx } ::Sleep( sleepTime ); //將線程掛起片刻 ::QueryPerformanceCounter(&ed); //獲得結束時間 __asm //獲得當前cpu的時間週期數 { rdtsc mov low2 ,eax mov high2 ,edx } if( flag1 ) ::SetPriorityClass( hp , pc ); //將當前進程優先度恢復原樣 if( flag2 ) ::SetThreadPriority( ht , tp ); //將當前線程優先度恢復原樣 ::CloseHandle( hp ); ::CloseHandle( ht ); //將cpu的時間週期數轉化成64位整數 LONGLONG begin = (LONGLONG)high1<<32 | low1; LONGLONG end = (LONGLONG)high2<<32 | low2; //將兩次獲得的cpu時間週期數除以間隔時間，即得到cpu的頻率。 //由於windows的Sleep函數有大約15毫秒的誤差，故以windows的精確計時爲準 return (end - begin)*fq.QuadPart/(ed.QuadPart-st.QuadPart); } //Cpu.cpp 主cpp #include <iostream> #include "Cpuid.h" #define GHZ_UNIT (1000*1000*1000) #define MHZ_UNIT (1000*1000) int main() { CPUID cpu; string vid = cpu.GetVID(); cout<<vid<<endl; string brand = cpu.GetBrand(); cout<<brand<<endl; LONGLONG freq = cpu.GetFrequency(); if (freq > GHZ_UNIT) { double freqGHz = (double)freq/GHZ_UNIT; printf("%.2fGHz/n",freqGHz); //保留小數點後兩位輸出 } else { cout<<freq/MHZ_UNIT<<"MHz"<<endl; } cin.get(); return 0; }

 

3、通過CPUID來獲取

#include <stdio.h> int main() { unsigned int eflags1, eflags2 = 0; unsigned int eax = 0; unsigned int ebx,ecx,edx; /** * 測試CPU是否支持CPUID指令。 * eflags寄存器的第21位，如果程序可以清楚/設置它，則說明CPU支持CPUID指令。否則不支持 */ /* 先取eflags */ asm volatile ("pushf/n/t" "popl %%eax" : "=a"(eflags1) : : "memory" ); printf("original eflags is %p/n", eflags1); /* 把eflags的第21位取反，寫回寄存器中 */ asm volatile ("pushl %0/n/t" "popf" : : "g"(eflags1 & ~( eflags1 & (1<<21) ) ) ); /* 檢查一下現在的eflags，確認第21位和最初的值相反 */ asm volatile ("pushf/n/t" "popl %%eax" : "=a"(eflags2) : : "memory" ); printf("modified eflags is %p/n", eflags2); /* 把原來的eflags值設置回去 */ asm volatile ("pushl %0/n/t" "popf" : : "g"(eflags1) ); /** * FIXME: Intel文檔並沒有說，如果不支持CPUID的話，clear/set eflags的第21位會有什麼錯誤。 * 它只說，在不支持CPUID指令的CPU上，如80386，執行CPUID會產生invalid opcode錯誤 * * 所以，在這裏我們不處理 讀/寫 eflags 第21比特失敗的情形 */ /** * eax == 1，則在eax中返回Family/Model/Stepping等信息 * [0:3] stepping * [4:7] model * [8:11] family * [12:13] processor type * [16:19] extended model ID * [20:27] extended family ID */ asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax) : "0"(1) ); // printf("eax is %p/n", eax); printf("Extended Family/t: %d/n", (0xff00000 & eax) >> 20); printf("Extended Model/t: %d/n", (0xf0000 & eax) >> 16); printf("Processor type/t: %d/n", (0x3000 & eax) >> 12); printf("Family/t/t: %d/n", (0xf00 & eax) >> 8); printf("Model/t/t: %d/n", (0xf0 & eax) >> 4); printf("Stepping:/t: %d/n", (0xf & eax)); printf("/n"); /** * eax == 0x800000000 * 如果CPU支持Brand String，則在EAX中返 >= 0x80000004的值。 */ asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax) : "0"(0x80000000) ); printf("Is CPU support Brand String? %s/n", eax >= 0x80000004? "yes":"no"); printf("/n"); /** * 如果支持Brand String，則EAX從0x80000002到0x80000004，每次增1，CPUID指令返回： * EAX : Processor Brand String * EBX : Processor Brand String Continued * ECX : Processor Brand String Continued * EDX : Processor Brand String Continued */ if(eax >= 0x80000004) { unsigned int brands[4]; //每次的eax、ebx、ecx、edx unsigned int i; printf("Brand String/t: "); for (i = 0x80000002; i <= 0x80000004; i++) { asm volatile ("cpuid" : "=a"(brands[0]), "=b"(brands[1]), "=c"(brands[2]), "=d"(brands[3]) : "0" (i) ); printf("%s", (char *)brands); } //FIXME: 打出來的字符串是：In^Htel(R) Pentium(R^H) D CPU 2.80GHz //其中^H是個不可見字符，會把它前一個吃掉 printf("/n"); } /** * eax == 0 * eax : cpuid指令允許的最大eax輸入值 * ebx : "Genu" * ecx : "ntel" * edx : "inel" */ asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax), "=b"(ebx), "=c"(ecx), "=d"(edx) : "0"(0) ); printf("Maximum CPUID Input EAX : %p/n", eax); char string[128]; snprintf(string, 5, "%s", (char *)&ebx); snprintf(string + 4, 5, "%s", (char *)&edx); snprintf(string + 8, 5, "%s", (char *)&ecx); printf("Vendor/t/t: %s/n", string); printf("/n"); /** * eax == 1, * edx的第18比特爲1，則CPU支持serial number * 爲0，則不支持，或者被disabled * 序列號有96位，其中最高32位即是eax的輸出值。應當把它保存下來，然後 * 再設置eax==3, 取剩下的64位 */ asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax), "=d"(edx) : "a"(1) ); if ( edx & (1 << 18) ) { /* serial number supported */ /* edx輸出中間32位的序列號，ecx輸出最低32位的序列號 */ asm volatile ("cpuid" : "=c"(ecx), "=d"(edx) : "a"(3) ); printf("Serial Number/t : %x-%x-%x-%x-%x-%x/n", eax >> 16, eax << 16, edx >> 16, edx << 16, ecx >> 16, ecx << 16); } else printf("Serial Number not supported./n"); printf("/n"); /** * eax == 80000006h，返回L2 Cache的信息 * * ecx[31:16] : L2 Cache size, in Kbytes * ecx[15:12] : L2 Cache Associativity * 00h disabled * 01h direct mapped * 02h 2-Way * 04h 4-Way * 06h 8-Way * 08h 16-Way * 0Fh Fully associative * ecx[7:0] : L2 Cache Line size in bytes */ asm volatile ("cpuid" : "=c"(ecx) : "a"(0x80000006) ); printf("L2 Cache Size/t : %dKbytes/n", ( ecx >> 16 ) ); printf("L2 Cache Line Size/t : %dbytes/n", (ecx & 0xff)); printf("L2 Cache Associativity/t : "); switch ( (ecx & 0xf000) >> 12 ) { case 0x00: printf("%s/n", "disabled"); break; case 0x01: printf("%s/n", "direct mapped"); break; case 0x02: printf("%s/n", "2-Way"); break; case 0x04: printf("%s/n", "4-Way"); break; case 0x06: printf("%s/n", "8-Way"); break; case 0x08: printf("%s/n", "16-Way"); break; case 0x0f: printf("Fully associative"); break; default: printf("No such entry.../n"); } printf("/n"); /** * Input : eax == 4 && ecx == 0 * * (eax[31:26] + 1) 是該物理處理器package上實現的core CPUs數目 */ asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax), "=b"(ebx), "=c"(ecx), "=d"(edx) : "0"(4), "2"(0) ); printf("Number of Cores on this physical package/t : %d/n", (eax >> 27) + 1 ); printf("/n"); /** * Input : eax == 1，則edx返回feature flag * */ return 0; }

 

二、獲得CPU使用率

參考http://www.java2000.net/p11161