理解CPU负载与使用率

CPU使用率

• 定义：就像看一个工人干活的时间占他上班时间的比例。比如工人上班8小时，实际干活6小时，干活时间占比就是6÷8×100%=75%。对于CPU，单核的看它被占用的时间占总时间的比例，多核的就把每个核心被占用的时间加起来再平均。
• 含义：使用率高，说明CPU很忙，就像工人一直没停过，电脑运行程序就会慢。比如运行大型游戏时，CPU要处理很多画面和操作指令，使用率会很高。使用率低，就像工人大部分时间在休息，电脑运行就流畅，能快速响应操作，比如只用电脑看网页时，CPU使用率就低。
• 定义与计算方式：CPU使用率是指在一段时间内，CPU被占用的时间占总时间的比例。它是一个百分比数值。例如，如果一个单核CPU在1秒钟内，有0.5秒在执行程序指令，那么在这1秒内的CPU使用率就是50%。对于多核CPU，计算方式稍复杂。比如一个四核CPU，每个核心在这1秒内分别被占用0.3秒、0.4秒、0.2秒和0.1秒，那么总的CPU使用率就是（0.3 + 0.4 + 0.2 + 0.1）÷ 4 = 25%。它是将每个核心的使用率平均计算得到的。
• 反映的含义：CPU使用率直观地反映了CPU在单位时间内有多“忙”。当CPU使用率较高，如达到80% - 90%及以上时，说明CPU正在承担大量的计算任务，计算机的响应速度可能会变慢。例如，在运行大型3D渲染软件时，CPU需要处理复杂的图形算法，此时CPU使用率会很高。而当CPU使用率较低，如在待机或者只运行一些简单的文本编辑软件时，CPU使用率可能只有10% - 20%左右，计算机能够快速响应用户的其他操作指令。

CPU负载

• 定义：就像看工人面前有多少活儿等着他干。比如工人面前有5个零件等着加工，那他的任务量就是5。对于CPU，就是看有多少任务等着它处理。在Linux系统里，会显示1分钟、5分钟、15分钟平均有多少任务等着CPU。
• 含义：负载高，说明有很多任务在排队等CPU，就像工人面前活儿堆成山，电脑可能会卡。比如同时开启很多软件，任务就多，负载就高。负载正常，就是任务量和CPU能处理的差不多，电脑运行比较顺畅。
• 定义与含义：CPU负载是指在一定时间内，等待CPU处理的任务数量。它是一个绝对数值。例如，在Linux系统中，通常会显示1分钟、5分钟和15分钟的平均负载值。如果1分钟的CPU负载为2，对于单核CPU来说，意味着在1分钟内平均有2个任务在等待CPU处理。对于多核CPU，这个数值需要和CPU核心数对比来看。比如一个四核CPU，1分钟的负载为4，表示平均每个核心有1个任务在等待，此时CPU的负载处于正常水平。但如果负载值远大于核心数，比如四核CPU的负载达到10，这就意味着有很多任务在排队等待，可能会导致系统运行缓慢。
• 和使用率的区别：CPU使用率关注的是CPU被实际占用的时间比例，而CPU负载关注的是等待CPU处理的任务数量。即使CPU使用率不高，也可能出现高负载的情况。例如，在一个多任务操作系统中，有很多进程处于就绪状态等待CPU调度，但此时CPU可能正在执行一些低优先级的后台任务，导致使用率不高，但负载却很高。反之，如果一个任务占用了CPU很长时间，CPU使用率会很高，但负载可能并不高，因为没有其他任务在等待。