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Raspberry Pi 4 是迄今為止最強大的 Pi。它包含先進的功能,如 USB-C 電源輸入、兩個可分別運行外部 4K 顯示器的視頻輸出以及可選的 RAM 補充——任何 Raspberry Pi 的首創。由於在與早期 Pi 型號尺寸大致相同的板上具有所有這些額外潛力,因此會產生大量熱量,可能導致關機,尤其是當您使用 Pi 4 流式傳輸視頻或執行其他此類資源密集型任務時。這些改進也帶來了更高的價格——我們測試的 55 美元版本,配備 4GB 板載內存,比 35 美元的基本價格高出 20 美元。不過,總而言之,這些改進是顯著的,使 Pi 4 成為引人注目的創客板、愛好者最好的朋友,甚至是那些願意修補的人的預算台式電腦。

小型單板系統

Raspberry Pi 4 是一款微型單板計算機,這意味著它的所有組件,從內存到 USB 端口,都可以安裝在一個 PCB 上,無需附加卡或附件。它的尺寸為 2.2 x 3.4 英寸,高約 0.6 英寸。它並不是唯一便宜的單板計算機,但部分歸功於其創建者(非營利、以教育為重點的 Raspberry Pi 基金會)的努力,它是最著名的。

這種小型電路板具有消費類 PC 的所有構建塊,按比例縮小。除了 4GB 的 RAM,您還可以獲得一個運行頻率為 1.5GHz 的 Broadcom 四核處理器、四個 USB Type-A 端口、兩個微型 HDMI 視頻輸出、一個千兆以太網插孔以及用於 802.11ac Wi-Fi 和藍牙 5.0 的無線電。

儘管有所有這些熟悉的組件,但 Pi 4 與您在 Newegg 或 Tiger Direct 上找到的大量廉價微型台式機相比,缺少兩個主要的東西。Raspberry Pi 板沒有任何類型的硬盤驅動器,它們也不是為運行 Microsoft 的 Windows 10 操作系統而設計的。相反,您必須將自己的操作系統(通常是基於 Linux 的 Raspbian)安裝到 microSD 卡上,然後將其滑入 Pi 4 底部的插槽中才能正常工作。

這種相當非正統的過程意味著 Raspberry Pi 最適合修補匠和製造商,他們可能會將其用作 DIY 氣象站甚至嵌入浴室鏡子中的電視的大腦。它對科學家和新興的人工智能市場也很有吸引力,因為它可以用於機器人或圖像傳感器等概念驗證原型。去年,NASA 的噴氣推進實驗室甚至使用 Raspberry Pi 作為漫遊車原型的大腦,並配備了地震傳感器。

幾乎所有這些應用程序都使用 Pi 4 的 40 針通用輸入/輸出 (GPIO) 連接器,該連接器可以為外部傳感器供電,以及向它們發送數據和​​從它們接收數據。在 Pi 4 中,通用 GPIO 連接器與以前的版本保持不變。

Pi 對其目標人群的最初吸引力的一部分是其 35 美元的低價。Pi 的更小版本,稱為 Pi Zero W,是在原始 Pi 之後推出的,售價更便宜 10 美元。但 Pi 4 標誌著 Pi Foundation 首次提供售價超過 35 美元的可配置 Pi。除了基本的 35 美元型號(配備 1GB 內存)外,您還可以以 45 美元的價格獲得配備 2GB 內存的版本,或者我正在審查的 4GB 型號,即 55 美元。

憑藉四倍的 RAM 和更強大的處理器,4 英寸的 Raspberry Pi 更接近於作為實際台式 PC 的替代品,而不僅僅是為編程實驗提供動力。對於想要以這種方式使用它的人,Pi Foundation 現在還提供 Raspberry Pi 4 計算機桌面套件,它增加了一個外殼、一張預格式化為 Raspbian OS 的 SD 卡、其他一些電纜和外圍設備,甚至還有一個打印的方法-預訂。根據 Pi 基金會的說法,這個想法是提供“類似於 PC 的性能水平”,而不會干擾 Raspberry Pi 建立聲譽的“接口功能和可破解性”。

現在,有了千兆以太網

如果您對在編碼項目中使用 Pi 4 感興趣,或者您已經精通單板計算機的世界,您可能不需要 Desktop Kit 中包含的大部分內容。相反,您會對 Pi 4 與前幾代產品相比的一些顯著優勢更感興趣。

運行在 1.5GHz 的更新的 Broadcom 處理器提供了出色的性能。

一項重大改進是大大提高了網絡和數據到外部存儲驅動器的傳輸速度。之前的高端 Pi(稱為 Pi 3 Model B+)僅限於用於外圍設備的 USB 2.0,最大以太網速度為 300MBps。使用 Pi 4,您現在可以獲得千兆以太網和兩個 USB 3.0 端口(以及兩個 USB 2.0 端口)。

這是一個重大的改進,通過重大的架構更改成為可能。以太網控制器不再將以太網端口和所有 USB 端口饋入單個通道,而是擁有自己的專用接口,而 USB 端口現在通過 PCI Express Gen 2 通道連接,提供總共 4Gbps 的帶寬,兩個 USB 3.0 端口和兩個 USB 2.0 端口足夠輕鬆。

儘管重新設計了 USB 和以太網,但 Pi 4 仍然與 Raspberry Pi 現有的附加以太網供電 (PoE) HAT(Opens in a new window) 卡兼容,這讓您可以在沒有傳統電源的情況下使用 Raspberry Pi插座並增加了一個 25 毫米的冷卻風扇,為處理器提供了一些急需的微風。 (稍後會詳細介紹。)

除了提供比以往更高的內存容量外,Pi 4 還採用了更新的內存技術 LPDDR4,與前幾代相比,內存帶寬增加了三倍。圖形處理也更好,ARM VideoCore 處理器以 500MHz 運行,比 Model B+ 上的 ARM 圖形解決方案提高了 100MHz。為了使這些性能提升成為可能,Raspberry Pi 4 圍繞基於 Broadcom BCM2711 ARM 的片上系統 (SoC) 構建,該片上系統 (SoC) 使用更強大的 Cortex-A72 處理器內核。 (它是在新的 28 納米 CPU 架構上製造的。) Pi 3 Model B+ 的基於 Cortex-A53 的 CPU 以較低的核心時鐘速度運行。

一如既往,更大的功率意味著更多的熱量

所有這些改進都會顯著提高計算性能。 (Pi Foundation 估計性能比 Pi 3 Model B+ 高 2 到 4 倍,具體取決於應用程序。)

在我的測試中,樹莓派 4 在 Sunspider 1.0.2 JavaScript 基準測試(在新窗口中打開)中獲得了令人印象深刻的 845 毫秒,這對於樹莓派來說是閃電般的時間。相比之下,Raspberry Pi 3 Model B+ 需要 1.92 秒來執行此測試,而 Raspberry Pi Zero W 則需要 20 秒。Pi 4 在基於瀏覽器的 JetStream 1.1 基準測試中的得分(在新窗口中打開)同樣令人印象深刻的 38.14; Pi 3 Model B+ 甚至無法完成這項測試。

當 Pi 通過 micro-HDMI 到 HDMI 電纜連接到 4K 顯示器時,我執行了所有這些基準測試。為了在不增加電路板尺寸的情況下容納雙顯示輸出,Pi 4 使用了微型 HDMI,而不是其前身的單個全尺寸 HDMI 輸出。

從理論性能的角度來看,很明顯 Pi 4 本身就是最好的 Raspberry Pi,至少在 4GB 配置中是這樣。但是,如果您打算經常對 Pi 4 的計算能力徵稅,則需要小心保持其涼爽。Pi 4 的內部核心溫度傳感器始終記錄 162 華氏度(72 攝氏度)和來自 YouTube 播放的 1080p 視頻。在運行 Jetstream 基準測試時,它達到了 169 華氏度(76 攝氏度)。

Raspberry Pi 4 可以配置 1GB、2GB 或 4GB 的 RAM。Desktop Kit 版本自帶

如果溫度達到 80 攝氏度,屏幕上會顯示警告,並且主處理器內核將被節流。如果溫度達到 85 攝氏度,CPU 內核和圖形處理器都會進行節流以降低內核溫度。

在實踐中,這種限制可能會導致崩潰和關閉,具體取決於您正在執行的操作。事實上,當我在其官方桌面套件外殼中測試 Pi 4 時,我確實經歷了幾次可能由於過熱而導致的強制關機......

除非您在 PoE HAT 附件上添加了像風扇這樣的主動冷卻解決方案,否則在執行密集計算任務時,您可能需要在沒有外殼的情況下使用 Pi。

除了過熱問題也困擾著以前的 Raspberry Pi 型號,您還需要特別注意 Pi 4 的電源。它使用 USB-C 供電,在 Pi 3 Model B+ 的微型 USB 電源端口上增加了 500mA 的電流。但由於並非所有 USB-C 電纜都是一樣的,因此並非所有電纜都能提供一致的電流。有些根本不起作用,所以最好堅持使用官方 Pi 4 USB-C 電源適配器(在新窗口中打開),而不是重新使用舊的智能手機充電器。 (它的成本約為 10 美元。)

USB-C 端口僅用於供電——外部驅動器等外圍設備仍需要連接到 USB Type-A 端口。因此,如果您要插入 USB-C 設備,您仍然需要適配器或 USB Type-A-to-C 電纜。

更多 Pi:總是一件好事

很明顯:新的處理器架構和新的、更高的內存選項造就了迄今為止性能最好的 Raspberry Pi,至少如果您選擇具有 4GB RAM 的版本的話。連接性和網絡方面的改進意味著 Pi 4 也比其前身更加通用。只要您小心管理熱量並擁有相當多的編程知識(或學習意願),這款單板計算機就可以作為廉價台式電腦或人工智能機器人的大腦。

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