轻松在 Raspberry Pi 4B+ 物联网板上进行并行计算

在 C++17 中构建和运行并行代码，使用 Khronos CL/SYCL 模型规范在 Raspberry Pi 物联网板上实现。

我们的目标……

该项目提供了有用的指南、技巧和教程，用于在 C++17/2×0 中构建现代并行代码，使用 CL/SYCL 编程模型实现，并在下一代 Raspberry Pi 4B IoT 板上运行，基于创新的 ARM Cortex-A72、四核、64 位 RISC-V CPU。

读者将了解如何设置开箱即用的 Raspberry 4B IoT 板，并将其用于并行计算，使用 Khronos CL/triSYCL 和 Aksel Alpay 提供 C++17 中的并行代码hipSYCL 项目的开源发行版，安装和配置 GNU 的编译器集合 (GCC) 和 LLVM/Clang-9.xx Arm/Aarch64-toolchains，用于构建并行代码的可执行文件并在 Raspbian Buster 10.6 OS 中运行。

Raspberry PI 4B+ 物联网板概述

下一代创新的 Raspberry Pi 4B+ 物联网板卡基于强大的 ARM 多核对称 64 位 RISC-V CPU，可提供无与伦比的性能，从而实现并行计算的终极生产力。使用最新的 Raspberry Pi 板可以显着提高边缘计算过程的实际性能加速，例如实时收集和预处理数据，然后将其交付到数据中心进行处理，例如-规模。这些流程的并行运行显着提高了这些基于云的解决方案的效率，为数十亿客户请求提供服务或提供数据分析和其他推理。

在我们开始讨论在 C++17 中构建和运行并行代码之前，该代码是通过使用 CL/SYCL 异构编程模型规范为具有 Arm/Aarch64 架构的 Raspberry Pi 板设计的，让我们花点时间花点时间浏览下一代 Raspberry Pi 4B+ 板及其技术规格：

Raspberry Pi 4B+ 物联网板基于创新的 Broadcom BCM2711B0 (SoC) 芯片制造，配备最新的 ARM 四核 Cortex-A72 @ 1.5GHz 64 位 RISC-V CPU，提供终极性能和可扩展性，同时利用用于边缘的并行计算。

Raspberry Pi 以“可靠”和“快速”的微型纳米计算机而闻名，专为数据挖掘和并行计算而设计。 ARM 的多核对称 64 位 RISC-V CPU 的主要新硬件架构特性，如 DSP、SIMD、VFPv4 和硬件虚拟化支持，能够显着提高性能、加速速度和可扩展性。物联网集群，在边缘处理大量数据。

具体来说，最新的 Raspberry Pi 4B+ 主板最重要的优势之一是低配置 LPDDR4 内存，可选择 2、4 或 8 GiB RAM 容量，以 3200Mhz 运行并提供典型的大内存事务带宽，对性能产生积极影响并行计算，一般来说。强烈推荐安装 4 GiB 或更高 RAM 的板用于数据挖掘和并行计算。此外，BCM2711B0 SoC 芯片与各种集成设备和外围设备捆绑在一起，例如 Broadcom VideoCore VI @ 500Mhz GPU、PCI-Ex 千兆以太网适配器等。

为了在 C++17 中构建和运行特定的并行现代代码，使用 CL/SYCL 异构编程模型实现，我们真正需要的第一个是 Raspberry Pi 4B+ 物联网板，其中安装和配置了最新的 Raspbian Buster 10.6 操作系统第一次使用。

以下是必须事先满足的硬件和软件要求的简要清单：

硬件：

• Raspberry Pi 4 B0 型，4GB 物联网板；
• 16GB 微型 SD 卡，用于 Raspbian 操作系统和数据存储；
• 直流电源：5.0V/2-3A，通过 USB Type-C 连接器（最小 3A - 用于数据挖掘和并行计算）；

软件：

• Raspbian Buster 10.6.0 完整操作系统；
• Raspbian Imager 1.4；
• MobaXterm 20.3 build 4396，或任何其他 SSH 客户端；

因为，我们有一个 Raspberry Pi 4B+ 物联网板，现在，我们可以继续打开和设置它，开箱即用。

设置树莓派 4B 物联网板

在开始之前，我们必须从官方 Raspberry Pi 存储库下载最新版本的 Raspbian Buster 10.6.0 Full OS 映像。要将 Raspbian OS 映像安装到 SD 卡，我们还需要下载并使用 Raspbian Imager 1.4 应用程序，该应用程序可用于各种平台，例如 Windows、Linux 或 macOS：

• 树莓派克星 10.6.0
• Raspbian Imager 1.4

此外，我们还必须下载并安装 MobaXterm 应用程序，以便通过 SSH 或 FTP 协议远程建立与 Raspberry Pi 板的连接：

• MobaXterm 20.3

既然已经成功下载并安装了 Raspbian Buster OS 和 Imager 应用程序，我们将使用 Imager 应用程序执行以下操作：

1.擦除SD卡，默认格式化为FAT32文件系统；

2. 将预装的 Raspbian Buster OS 镜像 (*.img) 解压到 SD 卡；

由于上述步骤已成功完成，只需从读卡器中取出 SD 卡并将其插入 Raspberry Pi 板的 SD 卡插槽即可。然后，连接微型 HDMI 和以太网电缆。最后，插入 DC 电源线的连接器，并打开电路板。最后，系统将使用 Raspbian Buster OS 启动，安装到 SD 卡，提示执行几个安装后步骤以配置它以供首次使用。

由于电路板已通电，请确保已完成以下所有安装后步骤：

1. 打开 bash-console 并设置‘root’密码：

[电子邮件保护]：~ $ sudo passwd root 

2. 以“root”权限登录 Raspbian bash-console：

[电子邮件保护]：~ $ sudo -s 

3.升级Raspbian的Linux基础系统和固件，使用以下命令：

[email protected]:~# sudo apt [email protected]:~# sudo apt [email protected]:~# sudo rpi-update 

4. 重启系统，第一次：

[email protected]:~# sudo shutdown -r now 

5. 安装最新的 Raspbian 引导程序并重新启动系统，再次：

[email protected]:~# sudo rpi-eeprom-update -d [email protected]:~# sudo shutdown -r now 

6. 启动‘raspi-config’设置工具：

[电子邮件保护]：~# sudo raspi-config 

7. 使用‘raspi-config’工具完成以下步骤：

* 更新‘raspi-config’工具：

* 在启动时禁用 Raspbian 的桌面 GUI：

系统选项>> 启动/自动登录>> 控制台自动登录：

* 扩展 SD 卡上的根 ‘/’ 分区大小：

执行完 Raspbian 安装后配置后，最后重启系统。重新启动后，系统将提示您登录。使用先前设置的“root”用户名和密码以 root 权限登录 bash 控制台。

由于您已成功登录，请在 bash-console 中使用以下命令安装 APT-repositories 中的软件包数量：

[email protected]:~# sudo apt install -y net-tools openssh-server 

这两个包是配置 Raspberry Pi 的网络接口或 OpenSSH 服务器以使用 MobaXterm 通过 SSH 协议远程连接到开发板所必需的。

通过修改/etc/network/interfaces来配置板子的网络接口‘eth0’，例如：

auto eth0iface eth0 inet staticaddress 192.168.87.100netmask 255.255.255.0broadcast 192.168.87.255gateway 192.168.87.254nameserver 819
 

PermitRootLogin yesStrictModes noPasswordAuthentication yesPermitEmptyPasswords yes 

#include 
使用命名空间 cl::sycl;constexpr std::uint32_t N =1000;cl::sycl::queue q{};q.submit([&](cl::sycl::handler &cgh) { cgh.parallel_for(cl::sycl::range<1>{N}, \ [=](cl::sycl ::id<1> idx) { // 并行做一些工作 });});q.wait();