启动到 DOS 时 CPU 是否满负荷运行？

Question 1

HLT与大多数现代操作系统不同，DOS（至少是任何 MS-DOS）在不执行任何操作时不会使用 x86 指令使 CPU 空闲。

不确定等待按键的特定 MS-DOS 函数，但这可能是 CPU 在 MS-DOS 下无所事事时在循环中有效“自旋锁定”的地方。它仍在获取指令并运行，只是没有效率。

看起来像是较新版本的 FreeDOS将会这样做。

你可能会发现这有帮助的。

Answer

HLT与大多数现代操作系统不同，DOS（至少是任何 MS-DOS）在不执行任何操作时不会使用 x86 指令使 CPU 空闲。

不确定等待按键的特定 MS-DOS 函数，但这可能是 CPU 在 MS-DOS 下无所事事时在循环中有效“自旋锁定”的地方。它仍在获取指令并运行，只是没有效率。

看起来像是较新版本的 FreeDOS将会这样做。

你可能会发现这有帮助的。

Question 2

CPU 运行时总是以 100% 的容量运行。在某些情况下，可能会关闭以节省电量。

现代操作系统具有任务调度程序之类的功能，这些程序会轮换在 CPU 上执行的程序，因此 CPU 可能在一定时间内不执行任何有成效的工作（例如执行 NOP、原地跳转或系统空闲进程执行的任何操作）。因此，任务管理器显示 CPU 负载时显示的实际上是系统空闲进程未执行的时间百分比。这是完全正常的，因为有些进程根本不需要额外的 CPU 时间，因为它们可能在等待其他任务。

在较旧的操作系统（如各种版本的 DOS）上，一次只有一个进程在运行，我们没有“任务管理器”，因为没有必要，因为您一次只能运行一个程序*。即使您认为自己没有运行任何程序，您也在运行 OS shell，它实际上占用了所有可用的 CPU 资源。实际上，这不会导致 CPU 温度升高。简单地说，不同的指令使用 CPU 的不同部分，用于等待输入的指令不会使 CPU 过热。

至于缺乏优化，那是一个非常大的话题，主要取决于你认为什么是最佳的。正如我所说，CPU 始终处于负载状态，它无法在 50% 的功率下工作（例如，如果你降低频率，它仍然以 100% 的功率运行，但现在每条指令都需要更长的时间）。在某些情况下，计算机需要只关注一个程序，在这种情况下，如果你的 CPU 正在执行其他程序，那就浪费时间了。如果你想要同时运行 50 个不同程序的幻觉，那么你可以说 CPU 使用率不是最理想的。请记住，现代操作系统中发生的任务切换本身会占用一些 CPU 资源，而在 DOS 刚出现的时候，你根本没有足够的资源让多个程序（和任务调度程序）同时在家用计算机上运行。

*是的，确实存在诸如终止和驻留程序之类的东西，但它们并不是真正的多程序体验。当然，也存在诸如中断处理程序之类的东西，它们会改变 CPU 上正在执行的内容，但由于它们没有自己的堆栈，因此我不会将它们称为真正的进程。

Answer

CPU 运行时总是以 100% 的容量运行。在某些情况下，可能会关闭以节省电量。

现代操作系统具有任务调度程序之类的功能，这些程序会轮换在 CPU 上执行的程序，因此 CPU 可能在一定时间内不执行任何有成效的工作（例如执行 NOP、原地跳转或系统空闲进程执行的任何操作）。因此，任务管理器显示 CPU 负载时显示的实际上是系统空闲进程未执行的时间百分比。这是完全正常的，因为有些进程根本不需要额外的 CPU 时间，因为它们可能在等待其他任务。

在较旧的操作系统（如各种版本的 DOS）上，一次只有一个进程在运行，我们没有“任务管理器”，因为没有必要，因为您一次只能运行一个程序*。即使您认为自己没有运行任何程序，您也在运行 OS shell，它实际上占用了所有可用的 CPU 资源。实际上，这不会导致 CPU 温度升高。简单地说，不同的指令使用 CPU 的不同部分，用于等待输入的指令不会使 CPU 过热。

至于缺乏优化，那是一个非常大的话题，主要取决于你认为什么是最佳的。正如我所说，CPU 始终处于负载状态，它无法在 50% 的功率下工作（例如，如果你降低频率，它仍然以 100% 的功率运行，但现在每条指令都需要更长的时间）。在某些情况下，计算机需要只关注一个程序，在这种情况下，如果你的 CPU 正在执行其他程序，那就浪费时间了。如果你想要同时运行 50 个不同程序的幻觉，那么你可以说 CPU 使用率不是最理想的。请记住，现代操作系统中发生的任务切换本身会占用一些 CPU 资源，而在 DOS 刚出现的时候，你根本没有足够的资源让多个程序（和任务调度程序）同时在家用计算机上运行。

*是的，确实存在诸如终止和驻留程序之类的东西，但它们并不是真正的多程序体验。当然，也存在诸如中断处理程序之类的东西，它们会改变 CPU 上正在执行的内容，但由于它们没有自己的堆栈，因此我不会将它们称为真正的进程。

Question 3

你是对的；在 DOS 中（实际上是在 POST/BIOS 期间），CPU 负载是 100%。

这是因为，在 DOS 首次编写时（以及后续版本所基于的旧 BIOS 代码），CPU 不像现在这样容易过热。在“过去”，100MHz CPU 产生的热量很少，通常只需要一个简单的风扇就可以保持冷却。（较旧的 CPU（如 66MHz CPU）通常只需一个散热器就可以正常工作，甚至较旧的 CPU（如 20MHz CPU）根本没有散热器！）

因此，许多旧软件不会HLT在循环期间用指令让 CPU 空闲（循环是任何有用程序的核心）。DOS 本身也不例外。当您看到 DOS 提示符时，它就位于基本上相当于 while 循环的位置，如下所示：

while (!done) {
  getkey();
  process();
}

这与无限循环没有太大区别，无限循环while(1);会瞬间使 CPU 负载达到 100%，并使其发热。

（这就是为什么我尝试在我的“现代”系统上尽可能少地花时间在 POST/BIOS/DOS 上，或者至少在我这样做之前确保风扇以 100% 旋转。）

幸运的是，有一些选择，包括微软自己提供的。随着虚拟机的出现，人们对 DOS 重新产生了兴趣，并注意到了这个问题。微软提供了一种解决方案，idle.com他们包含 Virtual PC。另一个解决方案dosidle.exe是，来自面向 VMWare 的页面。

这些程序基本上做的是加载一个股东总回报注入HLT指令，从而使 CPU 不执行任何操作并冷却下来。有些很简单，而有些则有额外的选项。

如果您将系统连接到功率计（例如 Kill-a-Watt），则可以从数字上观察到这一点，因为系统在 BIOS 编辑器或 DOS、暂停 POST 甚至 OS 启动菜单中时会消耗更多电量。但是，当加载具有电源意识的操作系统时，功耗会下降（事实上，即使idle.com在 DOS 中运行也会将其降至相同数量）。具体差异会有所不同，但 30-50W 并不罕见。

另一种观察此现象的方法是使用虚拟机。如果您在 POST 时暂停虚拟机或进入 BIOS 配置工具，您将看到主机上的 CPU 负载很高（单核处理器上为 100%，双核/线程上为 50%，等等）。如果您在虚拟机中启动到 DOS，主机的 CPU 负载将保持很高，直到您执行idle.com，此时负载会降至 ~0%。当您将客户机启动到 Windows 或其他现代操作系统时，负载也会下降。

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