Общая загруженность процессора при запущенном процессе с один потоком, выполняющим "while(true){}", не превышает 33%.

Ты вообще понимаешь, что такое загруженность процессора/ядра?
На пальцах: сидит чиновник, бумажки из стопки в стопку перекладывает. Чиновник - ядро, документы от посетителя - программа. Брать бумажки снизу стопки нельзя: там могут быть документы, зависящие от тех, что выше. Только по порядку, написанному на бумажках. Это - однозадачная одноядерная система.
Если чиновник работает с несколькими посетителями - перебирает бумаги одного, потом - другого, потом - третьего, затем - снова первого - это многозадачная одноядерная система. Если посетителей много - будет 100% загрузки и очередь. Зато за счет переходов каждый посетитель получает немного внимания чиновника.
Если сидят в кабинете 3 чиновника - это 3-ядерная система. Если есть 3 посетителя, то загрузка может быть и 100%. Если посетитель один, то может быть загружен один чиновник на 100%, два на 50% или все 3 на 33% - один поработал, передал другому, тот третьему, тот снова первому и т. д. , в среднем каждый работает одинаковое время; но они не могут разделить папку на 3 подпапки и обрабатывать каждый свою треть - посетитель-то один!

Ну очевидно, один поток же выполнения. Нагрузка динамически раскидывается по ядрам. Вот тебе и 33%, т. е. 1/3 от 100.

Дело в том что у каждого приложения в ОС Windows есть ограничение ресурсов, например тебе будет сложно сделать прогамму которая бы брала более 1 ГБ ОЗУ, я сталкивался с подобным, написал прогу которая ресайзила картинки кучей, дал ей в работу 200 фот 5-8мб каждая, так она обработала около 15 штук съела около 1,2 ГБ и ОСь ее крашнула. Так же ОСЬ управляет и нагрузкой на ЦП...