Обзор Raspberry Pi 4: Отличный Миниатюрный Одноплатный Компьютер

Raspberry Pi 4 с настраиваемым объемом памяти, гигабитным Ethernet и выходом на два дисплея — отличный миниатюрный настольный компьютер для любителей мастерить и программировать.

Технические характеристики Raspberry Pi 4

Raspberry Pi 4 — это самый мощный Pi. Он оснащен такими передовыми функциями, как вход питания USB-C, два видеовыхода, через каждый из которых может работать внешний монитор 4K, и возможность выбора объема оперативной памяти — впервые для всех Raspberry Pi. Все эти дополнительные возможности на плате такого же размера, как и у предыдущих моделей Pi, сопровождаются большим нагревом, что может привести к отключению, особенно если вы используете Pi 4 для потоковой передачи видео или выполнения других ресурсоемких задач. Улучшения также влекут за собой повышение цены — протестированная нами версия за 6000 руб. с 4 ГБ встроенной памяти стоит на 2000 руб. дороже базовой цены в 4000 руб. В целом, однако, улучшения значительны и делают Pi 4 привлекательной платой для мейкеров, лучшим другом хоббиста или даже бюджетным настольным ПК для тех, кто хочет возиться.

Крошечная одноплатная система

Raspberry Pi 4 — это крошечный одноплатный компьютер, то есть все его компоненты, от памяти до USB-портов, умещаются на одной печатной плате без дополнительных плат и аксессуаров. Его размеры составляют 88 x 58 мм, а высота — 19,5 мм. Это едва ли не единственный недорогой одноплатный компьютер, но отчасти благодаря усилиям его создателя (некоммерческой организации Raspberry Pi Foundation, ориентированной на образование) он стал самым известным.

На этой миниатюрной печатной плате собраны все компоненты ПК в уменьшенном виде. Помимо 4 Гб оперативной памяти, вы получаете четырехъядерный процессор Broadcom, работающий на частоте 1,5 ГГц, четыре порта USB Type-A, два видеовыхода micro HDMI, гигабитный Ethernet-разъем, а также радиоприемники для Wi-Fi 802.11ac и Bluetooth 5.0.

Несмотря на все эти знакомые компоненты, отсутствуют две важные вещи, которые отличают Pi 4 от легиона дешевых настольных компьютеров. Платы Raspberry Pi не имеют жесткого диска и не предназначены для работы с операционной системой Microsoft Windows 10. Вместо этого вам придется установить собственную операционную систему (как правило, Raspbian на базе Linux) на карту памяти microSD и вставить ее в слот на нижней стороне Pi 4, чтобы она заработала.

Проекты на Raspberry Pi 4

Этот довольно нестандартный процесс означает, что Raspberry Pi лучше всего подходит для любителей мастерить, которые могут использовать его в качестве «мозга» самодельной метеостанции или даже телевизора, встроенного в зеркало в ванной. Он также привлекателен для ученых и развивающегося рынка искусственного интеллекта, поскольку его можно использовать в пробных прототипах, таких как роботы или датчики изображения. В прошлом году Лаборатория реактивного движения НАСА даже использовала Raspberry Pi в качестве «мозга» прототипа марсохода, оснащенного сейсмическими датчиками.

Почти все эти приложения используют 40-контактный разъем ввода/вывода общего назначения (GPIO) Pi 4, который может обеспечивать питание внешних датчиков, а также отправлять на них данные и получать их от них. В Pi 4 универсальный разъем GPIO остался неизменным по сравнению с предыдущими версиями.

Цена

Частью первоначальной привлекательности Pi для целевой аудитории была его низкая цена в 3500 рублей. После оригинального Pi была представлена еще более компактная версия Pi под названием Pi Zero W, которая стоила еще дешевле — 1000 рублей. Но Pi 4 — это первый случай, когда Pi Foundation предлагает конфигурируемый Pi, который продается по цене выше 3500 руб. Помимо базовой модели за 3500 руб. с 1 ГБ оперативной памяти, вы можете приобрести версию с 2 ГБ оперативной памяти за 4500 рублей или модель с 4 ГБ, которую рассматриваем и которая стоит около 6000 руб.

Благодаря увеличенному в четыре раза объему оперативной памяти и более мощному процессору Raspberry Pi 4 становится все ближе к тому, чтобы стать альтернативой настоящему настольному компьютеру, а не просто служить источником питания для экспериментов по программированию. Для тех, кто хочет использовать его именно так, Pi Foundation предлагает комплект Raspberry Pi 4 Computer Desktop Kit, который включает в себя корпус, SD-карту с ОС Raspbian, несколько других кабелей и периферийных устройств, а также руководство по эксплуатации. По словам представителей Pi Foundation, идея заключается в том, чтобы обеспечить «уровень производительности, подобный ПК», не нарушая при этом «возможности взаимодействия и взламываемости», на которых Raspberry Pi построила свою репутацию.

Теперь с гигабитным Ethernet

Если вы хотите использовать Pi 4 в проекте по кодированию или уже хорошо знакомы с миром одноплатных компьютеров, вам, вероятно, не понадобится многое из того, что входит в комплект Desktop Kit. Вместо этого вас больше заинтересуют несколько существенных преимуществ Pi 4 по сравнению с предыдущими поколениями.

Одним из главных улучшений является значительно возросшая скорость работы в сети и передачи данных на внешние накопители. Предыдущая топовая модель Pi, называемая Pi 3 Model B+, ограничивалась интерфейсом USB 2.0 для периферийных устройств и имела максимальную скорость Ethernet 300 МБ/с. В Pi 4 теперь есть гигабитный Ethernet и два порта USB 3.0 (а также два порта USB 2.0).

Архитектура

Это значительное улучшение, ставшее возможным благодаря серьезному изменению архитектуры. Вместо того чтобы порт Ethernet и все порты USB работали в одном канале, контроллер Ethernet теперь имеет свой собственный выделенный интерфейс, а порты USB теперь подключены через линию PCI Express Gen 2, обеспечивая общую пропускную способность в 4 Гбит/с, чего вполне достаточно для двух портов USB 3.0 и двух портов USB 2.0.

Несмотря на изменение дизайна USB и Ethernet, Pi 4 по-прежнему совместим с существующей для Raspberry Pi дополнительной платой Power-Over-Ethernet (PoE) HAT, которая позволяет использовать Raspberry Pi без обычной розетки и добавляет 25-миллиметровый охлаждающий вентилятор, чтобы обеспечить процессору необходимый ветерок. (Подробнее об этом чуть позже.)

Помимо того, что Pi 4 предлагает больший объем памяти, чем раньше, в нем также используется новая технология памяти LPDDR4, которая втрое увеличивает пропускную способность памяти по сравнению с предыдущими поколениями. Графическая обработка также стала лучше: процессор ARM VideoCore работает на частоте 500 МГц, что на 100 МГц лучше, чем графическое решение ARM в модели B+. Для обеспечения такого роста производительности Raspberry Pi 4 построен на базе ARM-системы на чипе (SoC) Broadcom BCM2711, в которой используются более мощные процессорные ядра Cortex-A72. (Он изготовлен по новой 28-нанометровой архитектуре.) Процессор Pi 3 Model B+ на базе Cortex-A53 работает на более низкой тактовой частоте ядра.

Больше мощности, как всегда, означает больше тепла

Все эти усовершенствования приводят к значительному повышению производительности вычислений. (По оценкам Pi Foundation, производительность Pi 4 в два-четыре раза выше, чем у Pi 3 Model B+, в зависимости от приложения).

В ходе моего тестирования Pi 4 показал впечатляющие 845 миллисекунд в бенчмарке Sunspider 1.0.2 JavaScript — молниеносное время для Pi. Для сравнения, Raspberry Pi 3 Model B+ потребовалось 1,92 секунды для выполнения этого теста, а Raspberry Pi Zero W — мучительные 20 секунд. Результат Pi 4 в браузерном бенчмарке JetStream 1.1 составил не менее впечатляющие 38,14 балла; Pi 3 Model B+ даже не смог завершить этот тест.

Я выполнял все эти тесты, когда Pi был подключен к 4K-монитору через кабель micro-HDMI-HDMI. Чтобы разместить два выхода на монитор без увеличения размера печатной платы, Pi 4 использует микро-HDMI вместо одного полноразмерного выхода HDMI у своего предшественника.

Производительность

С точки зрения теоретической производительности, очевидно, что Pi 4 — это лучший Raspberry Pi, по крайней мере, в конфигурации с 4 Гб памяти. Но если вы планируете часто использовать вычислительные возможности Pi 4, вам придется позаботиться о его охлаждении. Внутренний датчик температуры ядра Pi 4 постоянно фиксировал 72 ^oC при воспроизведении видео 1080p с YouTube. Во время выполнения бенчмарка Jetstream температура поднималась до 76 ^oC.

Если температура достигнет 80 градусов C, на экране появится предупреждение, и основные ядра процессора будут отключены. Если температура достигает 85 градусов C, ядра процессора и графический процессор дросселируются, чтобы снизить температуру ядра.

На практике такое дросселирование может привести к сбою и выключению, в зависимости от того, что вы делаете. Действительно, во время тестирования Pi 4 в официальном внешнем корпусе Desktop Kit я столкнулся с несколькими принудительными отключениями, которые, скорее всего, были вызваны перегревом…

Если вы не добавите активное решение для охлаждения, например вентилятор на аксессуаре PoE HAT, вам, скорее всего, придется использовать Pi без корпуса при выполнении интенсивных вычислительных задач.

Блок питания

Помимо проблем с перегревом, от которых страдали и предыдущие модели Raspberry Pi, вам также придется обратить пристальное внимание на источник питания Pi 4. Для подачи питания используется USB-C, что позволяет увеличить ток на 500 мА по сравнению с портом питания micro-USB Pi 3 Model B+. Но поскольку не все кабели USB-C созданы одинаковыми, не все они могут обеспечить стабильный ток. Некоторые вообще не будут работать, поэтому лучше всего использовать официальный адаптер питания Pi 4 USB-C, а не, скажем, старое зарядное устройство для смартфона. (Он стоит около 10 долларов).

Порт USB-C предназначен только для подачи питания — периферийные устройства, например внешние накопители, по-прежнему должны подключаться к портам USB Type-A. Так что если у вас есть устройство с портом USB-C, которое нужно подключить, вам все равно понадобится переходник или кабель USB Type-A-to-C.

Больше Pi: Всегда хорошо

Очевидно, что новая архитектура процессора и новые возможности увеличения объёма памяти делают Raspberry Pi самым производительным на сегодняшний день, по крайней мере, если вы выбираете версию с 4 ГБ оперативной памяти. Улучшения в области подключения и сетевого взаимодействия означают, что Pi 4 также более универсален, чем его предшественники. При условии, что вы тщательно следите за тепловыделением и обладаете достаточными знаниями в области программирования (или желанием научиться), этот одноплатный компьютер может быть использован в качестве бюджетного настольного ПК или мозга искусственного робота.

Ретро-игры на Raspberry Pi 4

Эмуляция игр — один из самых популярных вариантов использования любого Raspberry Pi и Pi 4 следует этому примеру. В течение почти года после запуска самая популярная платформа эмуляции RetroPie, официально не поддерживала Raspberry Pi 4. Однако теперь у владельцев Pi 4 есть выбор: RetroPie или Lakka. Мы предпочитаем интерфейс и широкую поддержку RetroPie.

С помощью эмулятора можно играть в игры с самых разных классических систем от оригинальных аркадных игр до Sega Genesis и Nintendo 64 (N64). Благодаря более быстрому процессору Raspberry Pi 4 должен лучше работать для эмуляции более требовательных игр, таких как игра GoldenEye 007 для N64.

Чтобы установить Retropie, просто скачайте образ диска Raspberry Pi 4 и с помощью Etcher запишите его на карту microSD. Затем загрузитесь и следуйте инструкциям.

Использование Raspberry Pi 4 в качестве веб-сервера: Легко и быстро

Создать веб-сервер на Raspberry Pi очень просто, и это один из самых популярных вариантов использования компьютера. На самом деле, мы используем Raspberry Pi 3 B в качестве сервера в нашей локальной сети, который мы используем для проведения теста батареи для наших обзоров ноутбуков.

Используя Phoronix Apache Test, Raspberry Pi 4 обрабатывал 3983 запроса в секунду против 2850 у Pi 3 B+. Это на 40% лучше, что означает, что вы можете одновременно без задержек выдавать более тяжелые веб-страницы или обслуживать большее количество посетителей.

Многие веб-приложения используют язык сценариев на стороне сервера PHP, поэтому более быстрая обработка PHP может существенно помочь. В тесте PHPBench, который измеряет производительность PHP, Raspberry Pi 4 B набрал 101 540 баллов, что более чем в два раза превышает результат Pi 3 B+ — 41 351 балл.

Как разогнать Raspberry Pi 4?

О том, как разогнать Raspberry Pi 4 и какие результаты вы получите, мы расскажем в отдельной статье. Однако суть в том, что вы можете легко разогнать 1,5 ГГц CPU до 2 ГГц и увеличить частоту GPU с 500 до 600 МГц, не пропустив ни одного удара. Только убедитесь, что у вас есть вентилятор, например Pimoroni Fan Shim.

Вывод

Raspberry Pi 4 — это лучший Raspberry Pi, лучший одноплатный компьютер и одна из лучших ценностей, которые вы можете получить в сфере технологий. Хотя большинство взрослых пользователей не захотят заменять им свои ПК, Raspberry Pi 4 достаточно мощный, чтобы в крайнем случае использовать настольный компьютер.

Однако наибольшую выгоду от производительности Raspberry Pi и щедрого объема оперативной памяти получают не те, кто использует Raspberry Pi 4 вместо компьютеров x86, а все инноваторы, которые используют эту мощь для создания новых устройств IoT, серверов и роботов.

Где купить Raspberry Pi 4?

Проверить цену Raspberry Pi 4 на сайте:

• Aliexpress