Raspberry pi 4 что это и для чего

Raspberry Pi 4. Обзор и тестирование

Три года назад с покупки Raspberry Pi 3 началось мое знакомство с одноплатными микрокомпьютерами. «Малинка» несла на себе принт-сервер, использовалась в домашней автоматизации в качестве сервера умного дома и шлюза HomeBridge, выполняла функцию медиасервера и файлового хранилища.

После нее у меня появились и другие одноплатные компьютеры разных производителей, практически на все из которых я публиковал обзоры. Ну и конечно же я заказал Raspberry Pi 4 в модификации с наибольшим объемом оперативной памяти сразу как только цена у продавцов с AliExpress снизилась до адекватных величин.

Raspberry Pi 4 стал десятым ARM-микрокомпьютером в моей коллекции, и сегодня я хочу опубликовать его обзор и сравнить как с моделью предыдущего поколения, так и с одним из наиболее производительных микроПК (и самым мощным из имеющихся у меня на руках) — Khadas Edge.

Характеристики

Характеристики Raspberry Pi 4 существенно улучшились по сравнению с моделью прошлого поколения. Вот ключевые моменты:

Внешний вид и комплект поставки

Raspberry Pi 4 поставляется в коробке из тонкого картона. Если сравнивать с предыдущим поколением, то размер коробки уменьшился примерно на треть, а поскольку объем оперативной памяти стал опциональным, то на коробке стали указывать какая именно модель микрокомпьютера находится внутри.

Комплект поставки остался неизменным: сам микрокомпьютер, инструкция на разных языках и картонка-памятка с напоминаниями, что не следует прикасаться к микросхемам во время работы устройства и допускать его перегрева.

Форм-фактор микрокомпьютера не претерпел изменений по сравнению с предшествующими моделями. Однако некоторые различия все же есть: в качестве разъема питания на смену microUSB пришел USB Type-C, а вместо одного HDMI-разъема микрокомпьютер теперь оснащается аж двумя разъемами micro HDMI.

По заявлениям создателей, теперь «малина» позволяет выводить изображение одновременно на два монитора в разрешении вплоть до 4K.

С экрана Wi-Fi чипа исчезла гравировка, присутствовавшая в модели 3B+.

Если сравнить Raspberry Pi 3 и Raspberry Pi 4, то станут заметны и другие отличия.

Микросхема оперативная памяти переместилась с нижней стороны печатной платы наверх, к процессору. В третьем поколении контроллер USB и Ethernet был совмещенным (и всегда сильно нагревался, поэтому на своей «малине» я сразу приклеил к нему радиатор), теперь же на плате присутствуют раздельный адаптер Broadcom BCM54213PE и USB-контроллер VLi VL805-Q6.

Порты USB и Ethernet зеркально поменяли свое расположение. Гигабитный Ethernet-адаптер появился еще в Raspberry Pi 3B+, но там он работал по шине USB 2.0, поэтому реальная скорость сетевого соединения не могла превышать 315 Мбит/с. Теперь же перед нами «честный» гигабит.

Два из четырех USB-портов обновились до ревизии 3.0, что вкупе с гигабитным эзернетом делает Raspberry Pi 4 хорошим кандидатом на роль бюджетного домашнего NAS.

Габариты микрокомпьютера остались без изменений, однако из-за изменений в размерах портов корпуса для второго и третьего поколений с ним больше не совместимы.

Начало работы с Raspberry Pi 4

Помимо самого микрокомпьютера для начала работы с ним потребуется:

Корпус и охлаждение

Зная, что Raspberry Pi 4 окажется горячее предшествующих моделей, я сразу решил выбрать что-то надежное для пассивного охлаждения.

Идея с применением воздушного охлаждения для одноплатных компьютеров никогда не была мне по душе: одна из основных «фишек» таких устройств заключается в бесшумности их работы, а использование кулера эту бесшумность сразу убивает.

В итоге остановил свой выбор на рассеивающем тепло металлическом корпусе.

Корпус состоит из двух половин. На верхней части корпуса расположены три теплосъемника, которые будут прилегать к процессору, микросхеме памяти и контроллеру питания Raspberry Pi 4.

Для улучшения контакта с чипами перед сборкой на теплосъемники нужно поместить идущие в комплекте термопрокладки.

Размещаем в нижней половине корпуса микрокомпьютер…

…И накрываем его сверху второй половиной. Видны широкие щели — термопрокладки не дают половинкам корпуса схлопнуться, и это хорошо: значит теплосъемники не висят в воздухе, а действительно плотно прилегают к чипам Raspberry Pi.

Завинчиваем все 4 винта…

…И конструкция приобретает законченный вид. Щели исчезают после того как термопрокладки обминаются вокруг чипов.

А если потребуется доступ к GPIO? На этот случай на боку корпуса имеется прорезь, через которую можно как вывести наружу всю гребенку GPIO при помощи удлинительного шлейфа, так и подключить к GPIO нужные устройства при помощи отдельных проводов. Также имеются отверстия для протягивания шлейфа CSI и доступа к кардридеру без открывания корпуса.

Установка системы

Простую инструкцию по установке Raspbian я написал еще в 2017 году и она до сих пор не утратила актуальности. Rasbian Jessie сменился на Raspbian Stretch, но описываемая последовательность действий по установке верна и сейчас.

Но недавно разработчики из Raspberry Pi Foundation выпустили утилиту Raspberry Pi Imager, благодаря которой и без того простой процесс установки системы на микрокомпьютеры линейки Raspberry Pi становится еще проще.

Поэтому дабы не повторяться я опишу новый, более быстрый способ.

Шаг 1. Заходим на https://raspberrypi.org/downloads/ и скачиваем утилиту Raspberry Pi Imager для своей системы.

Шаг 2. Запускаем Raspberry Pi Imager.

Шаг 3. Выбираем желаемый дистрибутив в меню Choose OS. Если планируется подключаться к Raspberry Pi по SSH, то нет смысла ставить системы с графическим интерфейсом — выбирайте Raspbian Lite или Ubuntu Server. Если хочется работать в графической оболочке, то следует выбирать между обычным Raspbian с графической оболочкой и Ubuntu Core. Если не устраивают предложенные варианты, то можно установить любую систему, самостоятельно указав путь к файлу с образом на своем компьютере.

Шаг 4. Выбираем карту памяти для записи системы из меню Choose SD Card.

Шаг 5. Нажимаем Write и ждем окончания процесса. Утилита самостоятельно скачает нужный дистрибутив из интернета и запишет его на карту памяти.

После окончания записи остается только вставить карту памяти в микрокомпьютер и подать питание.

Обновление firmware

Сразу после установки системы я рекомендую обновить firmware. В свежих версиях прошивки улучшена энергоэффективность Raspberry Pi 4, что в свою очередь приводит к уменьшению тепловыделения.

Загрузка и установка обновленной прошивки осуществляется всего одной консольной командой:

После того как утилита обновления прошивки закончит работать понадобится перезагрузиться.

Тестирование Raspberry Pi 4

Стресс-тест

Прежде чем приступать к тестированию я оценил эффективность использующегося охлаждения, установив утилиту stress:

И выполнив следующую команду:

Эта команда запускает выполнение утилиты stress, обеспечивающей 100% нагрузку на все 4 ядра в течение 35 минут. Параллельно выводятся текущие значения температуры и частоты процессора.

Начальная температура процессора составляла 45°C. При повышении нагрузки она быстро повысилась до 54°C, затем вышла на плато с колебаниями в пределах 56°C — 59°C. За первые 15 минут температура доросла до 61°C. К моменту окончания тестирования максимальное значение температуры составило 64°C.

Напомню, что предельная рабочая температура процессора Raspberry Pi составляет 85°C, а троттлинг начинается на 82°C.

Таким образом, использующийся в обзоре корпус подтвердил свою эффективность при использовании в качестве пассивного охлаждения и я могу рекомендовать его к покупке.

Использование в качестве десктопа: субъективные впечатления

Когда я тестировал Khadas Edge, то отметил, что при наличии 4 Гб оперативной памяти и более-менее производительного процессора использовать ARM-микрокомпьютер в качестве десктопа становится комфортно.

Нет, система не летает как на современных компьютерах с традиционной x86 архитектурой. Но уже и не выводит из себя постоянными микроподтормаживаниями после каждого действия.

С Raspberry Pi ситуация аналогичная: система не летает, но работает достаточно сносно для того, чтобы не вызывать дискомфорта. Ей вполне можно пользоваться в качестве десктопа. Особенно если речь идет о гараже, даче, мастерской — тех местах, где наличие компьютера не требуется на повседневной основе, но все же не помешало бы.

Веб-серфинг и YouTube

«Тяжелые» сайты на Raspberry Pi 4 грузятся медленнее, чем на ПК. Там, где на хорошем ПК загрузка страницы займет пару секунд, на малине придется подождать секунд 5-6. Но уже прогруженной страницей можно нормально пользоваться, ничего не дергается и не подвисает при скролле.

Видео в 1080p на YouTube идет с едва заметными подергиваниями. Зато в 720p все идеально.

Проблемы с Wi-Fi

Так и не смог оценить качество беспроводного соединения при подключении к беспроводной сети в 5 Ггц диапазоне.

Во-первых, Wi-Fi-адаптер «малинки» обладает очень низкой чувствительностью и даже будучи вытащенным из металлического корпуса и расположенным в метре от роутера умудряется иногда отображать низкий уровень сигнала.

Во-вторых, соединение с 5 Ггц беспроводной сетью постоянно рвется по непонятным для меня причинам. Попытки переключения каналов ситуацию не улучшили. Возможно предназначенный для китайского рынка Xiaomi Mi Router 4 имеет какие-то особенности, несовместимые с микрокомпьютером, создававшимся в первую очередь для рынка британского, но подобных проблем с другими устройствами у меня никогда не возникало.

Впрочем, проблемы с работой Wi-Fi я не считаю серьезными, поскольку убежден что при наличии у устройства Ethernet-адаптера нужно пользоваться именно проводным подключением к сети. А тут у Raspberry Pi 4 все обстоит хорошо.

Тестирование производительности

Для тестирования производительности использовался пакет Phoronix Test Suite и браузерный бенчмарк Octane 2.0.

* во время проведения теста начался троттлинг

Как видно, в плане производительности Raspberry Pi 4 намного опережает Raspberry Pi 3 и идет практически на одном уровне с Khadas Edge, немного проигрывая ему в скорости работы оперативной памяти и ожидаемо проигрывая в скорости работы дисковой системы: ведь в Khadas Edge используется быстрая память eMMC 5.1, тогда как Raspberry Pi 4 работает с обычной карты памяти 10 класса.

Непонятными для меня остаются результаты теста C-Ray: и в случае с Khadas Edge и в случае с Raspberry Pi 4 я ожидал значительно лучших результатов. И если в случае с Edge имеющийся результат можно было оправдать перегревом, то в случае с Raspberry Pi 4 троттлинга в процессе проведения этого теста не было.

Достоинства и недостатки

Заключение

Raspberry Pi 4 является достойным продолжением линейки микрокомпьютеров Raspberry Pi. Если вам не хватает ТТХ «малинок» предыдущих поколений или вы планируете приобрести свой первый одноплатный компьютер, то эта модель станет хорошим выбором.

Категорически нет смысла брать младшую версию с 1 Гб оперативной памяти. Между версиями с 2 Гб и 4 Гб следует выбирать исходя из своих потребностей: если планируется использовать устройство в качестве локального сервера для осуществления простых операций или запуска self-hosted приложений, то будет достаточно и 2 Гб. В остальных случаях лучше доплатить и взять старшую модель с 4 Гб RAM.

Источник

Raspberry Pi 4. Что дают четыре ядра и четыре гига в четвертой ревизии «малинки»

Содержание статьи

Как и у людей, у компьютеров есть своя судьба — и складывается она зачастую по-разному. Одни ведут размеренную жизнь и тихо уходят на покой в предназначенный срок. Другим уготовано вписать свое имя в историю, стать признанной легендой и даже породить целую субкультуру. Выход четвертой ревизии популярного одноплатника Raspberry Pi не оставляет скептикам ни единого шанса: английский микрокомпьютер с нами всерьез и надолго.

Получив в народе ласковое прозвище «малинка», RPi стал своего рода ZX Spectrum для современной эпохи. Параллели можно проводить долго: оба компьютера появились на свет в Англии (да не где-нибудь, а в Кембридже!), оба предназначались в первую очередь для образования, но при этом легко «переросли» отведенные рамки. Будучи не самыми производительными для своего времени, они привлекали пользователей демократичной ценой, простотой и, конечно же, поддержкой со стороны сообщества.

Хоть основатель Raspberry Pi Foundation Эбен Аптон и не получил пока от английской королевы титул рыцаря, как это было с Клайвом Синклером почти сорок лет назад, можно не сомневаться, что общественное признание его заслуг еще впереди. Вполне возможно, через пару десятилетий кто-то из нового поколения хакеров и программистов с теплотой вспомнит свой первый микрокомпьютер Raspberry, который помог определиться с выбором жизненного пути. Да, Линус Торвальдс учился программированию на Sinclair QL, если ты не знал!

Про сэра Клайва Синклера и разработку первых микрокомпьютеров в Sinclair Research снят художественно-исторический фильм Micro Men с Мартином Фрименом в одной из главных ролей. Успеха другой его работы — сериала «Шерлок» — эта картина не получила, но если судьба пионеров ИТ тебя хоть сколько-то интересует, фильм однозначно стоит смотреть.

Думаю, теперь ты понимаешь, почему я просто не мог пройти мимо Raspberry Pi 4 и приобрел этот одноплатник, как только он появился у нас в свободной продаже и максимальной комплектации. Официальных поставок в Россию, насколько мне известно, пока не было, но перекупщики вовремя подсуетились и завезли немного «малинок» для самых нетерпеливых энтузиастов. Самое время узнать, что приготовило нам нынешнее обновление!

Обзор платы

Однако все это мелочи жизни, о которых сразу забываешь, едва ознакомившись с бумажной инструкцией. Ты наверняка уже в курсе, что четвертая версия одноплатника поставляется с разными объемами оперативной памяти на выбор. Летом Raspberry Pi Foundation анонсировала появление сразу трех вариантов, с микросхемами LPDDR4 емкостью в один, два или четыре гигабайта. Но в инструкции содержится упоминание о еще одной версии, которая, видимо, не дошла до релиза — на целых восемь гигабайт! Ого!

Про нее в новостях не было ни слова, и нам остается только гадать, по какой причине разработчики решили отказаться от подобной модели. Вполне возможно, что итоговая стоимость «малинки» с такой микросхемой памяти оказалась слишком высокой и не укладывалась в философию дешевого компьютера, которой стараются придерживаться в Кембридже. Кроме того, не стоит забывать, что выпуск нового поколения сразу в нескольких вариантах — это смелый эксперимент и в самой организации никто пока не знает, какая модель в итоге окажется наиболее популярной среди пользователей.

В такой ситуации отложить выпуск версии на восемь гигабайт и оценить спрос на ее ближайший аналог с четырьмя — вполне логичный шаг. Так что вероятность выхода еще более производительного Raspberry Pi сохраняется, тем более что разработчикам предстоит как-то исправить аппаратную проблему совместимости с некоторыми блоками питания (об этом чуть ниже).

Дальнейший осмотр самого микрокомпьютера настолько неожиданных сюрпризов не принес. Как и было заявлено, форм-фактор остался прежним, а вот расположение и набор разъемов немного изменились, из-за чего одноплатник потерял обратную совместимость с некоторыми прежними аксессуарами. В истории Raspberry Pi такое произошло, кстати, впервые, если не считать оригинальные модели с полноразмерными карточками SD. Стоило ли оно того?

Первое, что бросается в глаза, — разъем RJ45 для гигабитного Ethernet поменяли местами с парой портов USB, переместив его ближе к выводам PoE. Безусловно, такое изменение напрашивалось само собой и только облегчило разводку платы. К слову, теперь сеть и периферия USB висят на отдельных интерфейсах. До этого их объединял общий хаб, что создавало проблемы при одновременном использовании.

Кроме того, у нас наконец-то появились два порта стандарта USB 3.0, без него в 2019 году было бы совсем грустно. Это означает, что теперь есть возможность подключать внешние SSD и прочую современную скоростную периферию вроде веб-камер с разрешением 4К. Можно даже собрать собственный бюджетный NAS, благо связка из USB 3.0 и гигабитного Ethernet располагает к определенного рода безумствам — например, RAID на SSD. Кстати, ответственная за USB микросхема VIA VL805 общается с процессором по PCI Express, и энтузиасты практически тут же нашли способ работать с еще более быстрыми дисками NVMe, просто отпаяв концентратор USB с платы. Классный аппаратный хак!

С боковой стороны убрали полноразмерный разъем HDMI, заменив его парочкой Micro-HDMI 2.0. Увы, они стоят близко друг к другу, и из-за этого подключать переходники с толстыми коннекторами на хвостах будет неудобно. Зато теперь появилась возможность выводить картинку сразу на два дисплея. Производитель в анонсах нескромно пишет о том, что поддерживается «до двух дисплеев и до 4К@60», но на самом деле приходится выбирать: либо два дисплея на 30 кадрах, либо один, но с плавным изображением.

По сравнению с крохотными разъемами видеоинтерфейсов олдскульный 3,5-миллиметровый аудиоджек кажется огромным. Удивительно, но инженеры не только решили сохранить его, но еще и не стали выкидывать возможность выводить на него аналоговый видеосигнал! Так что все желающие могут попробовать вдохнуть жизнь в старые телевизоры и эмулировать ретроигры на аутентичном экране.

А вот с разъемом Mini-USB разработчики распрощались, теперь на его месте ты найдешь USB Type-C. По уверениям создателей, это позволяет прокормить новый «камень», аппетиты которого выросли до 3 ампер под нагрузкой — в сумме внушительные 15 Ватт потребления. Насколько верны столь смелые заявления, мы обязательно выясним чуть позже, а пока лишь замечу, что реализация стандарта USB Power Delivery на новой плате сломала совместимость с нынешними блоками питания у некоторой части пользователей (включая меня). Если для тебя эта проблема критична, стоит подождать следующей ревизии платы, в которой разработчики обещали исправить недочет.

Слот для microSD оставили на своем законном месте. Если ты рассчитывал на встроенный флеш-накопитель в новом поколении (как на RPi Compute Module, например), увы и ах — надеждам не суждено было сбыться. Я тоже немного разочарован, если честно. На Raspberry Pi 2 этот разъем был не самой удачной конструкции — и на моей плате разболтался спустя некоторое время, так что успешная загрузка системы с карты памяти происходила через раз.

Штыревые контакты GPIO также не претерпели изменений. С одной стороны, это позволило сохранить совместимость с существующими платами расширения, что приятно. С другой стороны — как и раньше, очень не хватает выведенного сигнала RESET для принудительной перезагрузки системы (например, автоматически с помощью микросхемы-супервизора). Кроме того, было бы здорово иметь хотя бы парочку дополнительных интерфейсов USB на этом разъеме — чтобы было удобно пользоваться той периферией, которую не предполагается переподключать слишком часто (такие интерфейсы почти всегда можно обнаружить в нижней части обычных десктопных материнок).

Самый SoC: BCM2711

Однако самые интересные изменения произошли, конечно же, с центральным процессором. Теперь это SoC BCM2711 с четырьмя ядрами Cortex-A72 на архитектуре ARMv8, что выводит производительность системы на качественно иной уровень. Предыдущие модели основывались на ядрах от Cortex-A7 (Raspberry Pi 2) до Cortex-A53 (Raspberry Pi 3+), то есть с этим обновлением разработчики перемахнули сразу через несколько ступенек.

В первую очередь этому способствовал переход на техпроцесс 28 нм. Микросхемы на всех предыдущих версиях одноплатника изготавливались по технологии 40 нм, и с выходом BCM2873 на RPi 3+ инженеры уперлись в ограничения по площади кристалла. Более производительные ядра требовали больше транзисторов, которые просто негде было разместить. Как видишь, пока Intel и AMD безуспешно штурмуют порог в 10 нм при разработке процессоров на х86, другие — более скромные — компании вполне комфортно себя чувствуют на уже проверенных и давно обкатанных техпроцессах.

На текущий момент документации к микросхеме BCM2711 нет в открытом доступе, но ты можешь частично удовлетворить свое любопытство, ознакомившись с мануалом на Cortex-A72.

Что касается периферии, то новая система на кристалле получила в свое распоряжение ускоритель трехмерной графики Videocore VI (500 МГц, 2160p). Информации по GPU сейчас тоже немного, и остается только надеяться, что по прошествии какого-то времени в Broadcom поддержат сообщество и выложат соответствующий референс, как это произошло с Videocore IV во вторую годовщину проекта Raspberry Pi. Все-таки Эбен Аптон неоднократно заявлял, что их конечная цель — сделать со временем одноплатник максимально открытым.

Интересности

Пройдусь по самым важным пунктам из того, на что я обратил внимание при работе с RPi 4.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Источник