Spresense多核质数计算器开源

描述

Spresense 质数计算器

Spresense 素数计算器实现了一种可以同时在多个 Spresense CPU 内核上运行的素数计算算法。

Spresense CXD5602GG 芯片有六个 ARM Cortex M4 内核。在此项目中，您将能够轻松决定在进行素数计算时将使用多少个 CPU 内核。测量计算所花费的时间，然后与进行相同计算但仅使用一个内核所花费的时间进行比较。它是一种基准应用程序，用户可以在其中进行各种设置并观察结果。

Spresense 主板足以完成此项目，但如果将其连接到 Spresense 扩展板，则没有任何区别。

先决条件

• Ubuntu PC（Spresense Full SDK 需要）。

描述

默认情况下，Spresense 素数计算器将在一组预定义的参数上运行。

参数是：

• 要使用的 CPU 数量。[1-5] 默认值：5。
• 搜索素数的数字范围。[1-“千”] 默认值：15000。

该应用程序将在命令行中指定的尽可能多的内核上启动并启动素数计算器算法的实例。如果未指定核心数，则将使用默认值。

然后每个实例都会收到一条消息，其中包含起始值和要通过质数计算器运行的范围长度。范围的长度与数字范围相同。这意味着将计算的总范围将是number range x number of CPUs 。

结果是什么意思？

结果基本上只是一个数字，说明完成任务需要多长时间。作为参考，这里是为 Arduino UNO 移植的代码。

剧透警告！在范围为 0-2000 个数字的 Arduino UNO 上进行的初始测试需要 10916 毫秒才能找到 303 个素数。在五个内核上运行的 Spresense 上的相同范围需要 9 毫秒，而在一个 Spresense 内核上运行需要 27 毫秒。

uint32_t find_primes(uint32_t start_val, uint32_t limit) {
 uint32_t primes = 0;
 for (; start_val <= limit; start_val++) {
   int x = 2;
   while (x <= start_val) {
     if (start_val % x == 0)
       break;
     x++;
   }
   if (x == start_val)
     primes++;
 }
 return primes;
}
#define RANGE 5000
void setup() {
 uint32_t primes = 0;
 uint32_t range = RANGE;
 unsigned long start_time, end_time, difference_time;
 // put your setup code here, to run once:
 Serial.begin(115200);
 Serial.print("Starting Prime calculation on Arduino Uno.\nRange from 0 - ");
 Serial.println(range, DEC);
 start_time = millis();
 primes = find_primes(0, RANGE);
 end_time = millis();
 difference_time = end_time - start_time;
 Serial.print("Found: ");
 Serial.print(primes);
 Serial.print(" primes in: ");
 Serial.print(difference_time);
 Serial.println(" ms.");
}
void loop() {
 // put your main code here, to run repeatedly:
}

上图：Arduino UNO 的代码。

分步说明：

1. 按照先决条件步骤为您的 Ubuntu 计算机准备运行 Spresense Full SDK 所需的工具。

2.克隆已经实现素数计算器的分叉存储库：

$ git clone --recursive git@github.com:TE-KarlKomierowski/spresense.git

3.配置和构建Spresense Full SDK：

$ cd spresense/sdk
$ tools/config.py --kernel release
$ tools/config.py examples/prime
$ make buildkernel 
$ make             

4. 构建完成后，将在SDK 文件夹中创建一个名为nuttx.spk的文件。

5. 这个文件必须烧写到Spresense板子上。您可以通过使用“-b”开关编辑波特率来提高闪烁速度。默认值为 115200。如果您尝试最快的速度并发现速度不佳，请尝试降低速度。

$ tools/flash.sh nuttx.spk 
or
#Maximum flashing speed is 1152000, default is 115200.
$ tools/flash.sh -b 1152000 nuttx.spk 

6. 闪烁完成后，使用以下设置启动您最喜欢的串行终端，只需仔细检查设备是否正确。

+-----------------------------------------------------------------------+
| A -    Serial Device      : /dev/ttyUSB0                              |
| B - Lockfile Location     : /var/lock                                 |
| C -   Callin Program      :                                           |
| D -  Callout Program      :                                           |
| E -    Bps/Par/Bits       : 115200 8N1                                |
| F - Hardware Flow Control : No                                        |
| G - Software Flow Control : No                                        |
|                                                                       |
|    Change which setting?                                              |
+-----------------------------------------------------------------------+ 

7. 你的终端应该是这样的：

NuttShell (NSH) NuttX-7.22
nsh> 

8. 这是 NuttShell。从这里您可以通过简单地输入“prime”来启动 prime 计算器。然后素数计算器将从默认值开始。

Synopsis:

prime [N_CPUS] [RANGE]

以下示例将使用 4 个 CPU 内核启动应用程序，其中每个内核计算一个范围，每个范围包含 1000 个值。

NuttShell (NSH) NuttX-7.22
nsh> prime 4 1000

9. 按回车键，看看在不同数量的核心上运行各种范围长度时会得到什么结果。

享受！:)