我們已經(jīng)習慣于聽到說樹莓派改革了原有的教育和創(chuàng)客社區(qū)，但事實上樹莓派2的開發(fā)過程中，他同時參與了計算機歷史上另一個改革浪潮：從單核計算機到多核計算機的轉(zhuǎn)變。

這會在最根本的程度上改變我們寫程序的思維，樹莓派2和3上面都搭載著一個四核的處理器，四核也就意味著可以同時運行四個任務；理論上來說，對于同一個程序而言這讓我們可以有四倍于過去的速度，但是實際上我們很難去使用去真正地發(fā)揮這個多出來的計算資源。在這篇文章中，我們會稍稍地介紹一個最簡單的使用樹莓派四核性能的并行計算的方法。

本文由KnownCold翻譯自MagPi第52期

三核處理器的早餐

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在我們開始寫程序之前，我們先來看一下我們每天都會做的一件事：做早飯。如果我們嘗試著去描述一下這個做早飯過程，那么他看起來可能是右圖這樣的一個列表。

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這個列表呢，他是一個很明顯的順序執(zhí)行的程序，他包括了所有做早飯的必要的工作，但是還遺漏了一些重要的事情。事實上，我們永遠不會像這個列表一樣照著這個順序一個一個任務地做下去，我們會同時地做幾件事情，比如我們可以同時煮水和烤面包片；當然也會有一些事情不能同時做，比如只有當你煮完水才能泡茶喝。

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所以我們可以換一種方式來描述這個做早飯的任務，就像下面這個圖一樣：

我們從上而下的做這些小任務，當每一個上面的任務做完之后，我們就能接著做他下面的那個任務，顯然地，這樣做起來速度會比前一種列表的順序快很多。

當然，不是所有的任務都可以分解成小任務，也不是所有的小任務可以這么并行地來完成。

使用Make

那么在樹莓派2和3上，我們怎么來做到類似的分解任務，然后并行運行呢？

Raspbian這個操作系統(tǒng)上，原生的就有一個程序叫做Make，這個程序按照一個有依賴的任務列表，按一定的順序來執(zhí)行每項任務，恰好他支持在樹莓派上的并行計算。

Make這個程序本身一開始被設計為給C語言或者C++語言這些需要編譯源代碼的程序語言提供各種依賴和編譯的順序，而現(xiàn)在他也支持執(zhí)行各種只要能夠被他描述的有依賴性的任務。想要使用Make，我們需要編寫一個makefile來描述每項任務之間的依賴，作為一個例子，我們會寫一個程序，用來把一堆圖片的縮略圖拼湊成一個大圖，這個程序可以用來處理大量的圖片文件，比如在一個服務器上處理大量圖片，我們就能粗略地查看一下這些縮略圖了。

除了Make，我們還要使用一個叫做ImageMagick的程序來轉(zhuǎn)換圖片，用下面的Bash代碼來確保我們的程序里面已經(jīng)有ImageMagick和Make了：

我們打算先使用Make來生成每張原始圖片的縮略圖，最后再把他們拼湊起來，這個程序的主要工作就在于生成縮略圖，依賴圖如下所示：

這個圖展示了縮略圖、原始圖和最后的拼圖之間的關系，因為每個縮略圖的生成過程都是獨立進行的，所以我們可以讓樹莓派的四個核同時投入生成縮略圖的這個工作，然后當縮略圖都生成完全的時候，就可以進行下一步生成拼圖了。

Makefile 的編寫規(guī)則

Makefile文件是我們用來描述所有任務和他們之間的依賴關系的，首先，他定義了任務相關的原始圖片和縮略圖的列表，然后我們在圖里定義了兩個依賴規(guī)則。第一個規(guī)則描述了如何從原始圖片生成縮略圖：“fullsize”這個文件夾里面所有的圖片都要通過“convert”這個命令來轉(zhuǎn)換成“thumbs”文件夾里面的同名文件。需要注意的是，包含命令的那幾行必須要用tab鍵的縮進開頭；第二個規(guī)則是明確了最后的拼圖必須依賴于前面的所有縮略圖，使用了”montage”命令來創(chuàng)建拼圖并顯示。我們已經(jīng)告訴Make哪些命令用來縮小尺寸，那些命令用來拼湊圖片，但是我們還沒有明確一個執(zhí)行的順序，Make會自己計算出一個合適的順序，畢竟我們已經(jīng)從一個單一順序的程序描述轉(zhuǎn)換成描述并行任務和互相的依賴了，系統(tǒng)已經(jīng)能自己想出最合適的最高效的執(zhí)行順序了。

這次的makefile如下：

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最簡單的運行方法就是運行

這會啟動Make程序，然后讀取我們在makefile里面寫完了的相應規(guī)則，并開始按照正確的順序執(zhí)行命令；但是，Make一開始會假定可用的處理器核心只有一個，也就是說仍然一個一個的慢慢地執(zhí)行下去。當然我們可以很方便告訴Make我們有四個核：

這個命令明確了Make會同時執(zhí)行四個任務，所以通過這種方法的話，我們的程序速度會是之前的四倍左右，現(xiàn)在讓我們在“fullsize”文件夾里面添加一些新的圖片然后運行Make吧，它可以檢查每個文件的時間戳，確定哪些工作是必要，哪些工作是不需要做的（假如之前生成過一次縮略圖，第二次就不需要重復了），這也就意味著，在Make運行到一半的時候，我們可以隨意的中斷，然后下一次繼續(xù)。

運行下面的命令就會

就會清空所有的縮略圖和拼圖。