Raspberry Pi 3 Model B

objavil jan, 8 let nazaj 1 komentar

Zgolj leto dni po izidu druge različice mini računalnika, so pri fundaciji Raspberry Pi predstavili že tretjo različico, ki za razliko od prejšnjih spet prinaša novosti. Ta je izšla na “rojstni dan” naprave, 29. februarja, saj so po tako velikem prehodu od skoraj popolnoma prostovoljne organizacije do 60 polno zaposlenih želeli na trg poslati še nekaj boljšega. Z opisom naprave smo tokrat nekoliko počakali, smo si pa zato le nekaj mesecev star mini računalnik podrobneje pogledali ob pričetku novega šolskega leta – cilj fundacije Raspberry Pi je poleg ostalega razširiti zanimanje za računalništvo, zaradi česar z napravo ciljajo predvsem na mlade.

Skupaj s tretjo izdajo se ni spremenil samo del specifikacij računalnika Raspberry Pi temveč tudi oblikovanje embalaže in vsebina v kateri se nahaja naprava. Za naprave, ki jih dobavlja Farnell/element14 je spremenjenih kar nekaj stvari – če podrobneje pogledamo so spremenili pisavo imena izdelka, dodali so ikoni za brezžično povezljivost – WiFi in Bluetooth, na zadnji strani pa se pod opisom izdelka v različnih jezikih nahaja še točna specifikacija katere standarde 802.11 in Bluetooth naprava podpira. Pri RS Components oblika ostaja skorajda nespremenjena, le da so zeleni del embalaže spremenili v vijoličnega. Za razliko od prve izboljšane (Raspberry Pi Model B+) in druge verzije naprave, je sedaj v škatlici poleg lista o ustreznosti in informacijah za varno uporabo, vsebovan še drugi list. Ta povzema priključitev naprave in prijavo v sistem ter je poleg angleškega jezika na voljo še v češčini, danščini, nemščini, španščini, finščini, francoščini, italijanščini, japonščini, korejščini, nizozemščini, poljščini, portugalščini, ruščini, švedščini in kitajščini. Navodil v slovenščini zaenkrat še ni. Raspberry Pi 3 Model B je še vedno klasično zapakiran v antistatično vrečko, kot smo jo vajeni že od samega začetka. Večjih sprememb v primerjavi z dvojko tako ni, kar je dobro, saj se izkušnja odpakiranja naprave ni veliko spremenila. Je pa dobrodošla minimalna sprememba – navodila v več jezikih, ki morda komu olajša začetek spoznavanja z napravo. Lahko bi rekli, da je fundacija s tem še vedno ohranila fokus na napravi in z minimalnimi dodanimi oznakami nakazala spremembe.

Strojna oprema

Pred letom dni smo se veselili znatnega izboljšanja zmogljivosti naprave, ki je iz enega jedra s 700 MHz poskočila na štiri jedra z 900 MHz. Za malino na torti so takrat pri fundaciji poskrbeli s povečanjem pomnilnika iz 512 MB na 1 GB. Lotili so se jedra naprave in poskrbeli za viden napredek pri marsikateri nalogi, ki jo Raspberry Pi opravlja. S tem so znova premaknili mejo in dokazali, da je možno narediti računalnik s takšnimi specifikacijami za originalnih 35 $. Vsekakor so dobili tudi potrditev za to, saj so do tokratne izdaje prodali kar 3 milijone naprav Raspberry Pi 2. To je zagotovo botrovalo k novi odločitvi o zmogljivosti maline, ki se s tretjo inačico lahko pohvali s pohitrenim temeljem in preoblikovano arhitekturo ključnega čipa. Procesor s štirimi jedri odslej tiktaka s 1200 MHz na jedro, pri čemer mu pomagata 32 kB velik prvonivojski in 512 kB velik drugonivojski pomnilnik ter glavni pomnilnik, ki pri velikosti 1 GB ostaja nespremenjen. Stari sistem na čipu BCM2836 je bil zamenjan s 64-bitnim ARM Cortex-A53, BCM2837, ki naj bi povečal zmogljivost za celo več kot 50 %. Glede na to, da jedro maline tokrat ni dobilo tako velike posodobitve – če seveda primerjamo Raspberry Pi Model B+ in Raspberry Pi 2 Model B ter Raspberry Pi 2 Model B in Raspberry Pi 3 Model B – je bila ta namenjena prav tako pomembni komunikacijski plati naprave.

Tako kot prejšnji dve različici, ima tudi ta na voljo mrežni priključek, 4 USB vhode in 40 vhodno-izhodnih pinov. Za komunikacijo z drugimi napravami in posledično ljudmi, to pri večini projektov zadošča. Večji problem je povzročila situacija, ko je bil Raspberry Pi od naprave s katero je komuniciral bolj oddaljen oziroma ni bilo opcije za povezavo s kablom. Odslej je rešena tudi ta pomanjkljivost, saj kot že omenjeno Raspberry Pi 3 Model B podpira tako povezovanje preko WiFi, kot Bluetooth. Za oba protokola je na voljo podpora zadnjim in preizkušenim tehnologijam – za brezžično internetno povezavo poskrbi 802.11b/g/n, za komunikacijo med napravami pa Bluetooth 4.1 s podporo manjši porabi energije. S tem potrebe po dodatnih adapterjih za več povezljivosti ni več, hkrati pa je naprava še bolj kompaktna in primerna za uporabo v projektih, kjer je prostor ena izmed glavnih spremenljivk. Zaradi novega čipa je vezje naprave doživelo manjši poseg, saj je bilo za BCM43438, ki zagotavlja povezljivost, potrebno najti nekaj prostora, kar velja tudi za anteno. Čip se nahaja na spodnji strani naprave, desno od reže za microSD kartico in je tako majhen, da se napisa na njem ne da prebrati s prostim očesom. Zagotavlja podporo obema omenjenima protokoloma, s tem, da je FM sprejemnik za radio, ki je prav tako integriran vanj, izključen. Miniaturna antena, ki omogoča povezljivost se nahaja na zgornji strani naprave, desno od GPIO pinov in levo od trakovnega priključka za zaslon. Za dosego tega je bilo potrebno spremeniti lokacijo LEDic, ki označujejo delovanje naprave – te se sedaj nahajajo na drugi strani konektorja, takoj pod microUSB priključkom za napajanje. To pa še ni zadnja sprememba v povezavi s strojno opremo, saj so manjšo posodobitev dobili še vhodno-izhodni pini, ki imajo možnost UART, kar pa ne vpliva na dosedanje povezovanje komponent, saj za pravilno komunikacijo poskrbi sistem sam. Za razliko od prejšnjih dveh verzij je bil posodobitve deležen še microSD priključek, ki odslej ne deluje več na potisk – v primeru vstavljanja/izstavljanja microSD kartice jo je bilo potrebno potisniti, da je skočila noter/ven – temveč se kartico le enostavno vstavi ali vzame iz reže.

Ključna stvar, ki se je razvijalci mini računalnika zavedajo in držijo je ta, da je naprava lahko prenovljena zgolj v tolikšni meri, da bodo stare funkcionalnosti in oblika obdržane, zagotovljena pa bo kompatibilnost z obstoječimi projekti. Večja sprememba je bila opravljena le med prenovo izvornega Raspberry Pija, ki je rezultirala v preoblikovanju vezja in postavitvi elementov, kar je bilo za tak prehod seveda nujno potrebno. Oblikovno in funkcionalno je torej Raspberry Pi 3 Model B še vedno kompatibilen s prejšnjima dvema inačicama, kar pomeni, da so z napravo združljiva vsa ohišja in ostali dodatki od vključno Raspberry Pi Model B+ naprej.

Programska oprema in primerjava

V preteklih štirih letih je fundacija Raspberry Pi največ podpore namenila operacijskemu sistemu Raspbian, katerega so določili za glavni operacijski sistem mini računalnika. Največ izboljšav v sistemu je od začetne različice Raspbiana končnemu uporabniku praktično nevidnih, jih je pa ta zagotovo zaznal pri nalaganju sistema in programov, v kolikor je sistem posodabljal. Med vsemi zgrajenimi diskovnimi slikami, je bilo mogoče opaziti le nekaj oblikovnih sprememb vmesnika, največjo pa nekaj časa pred izdajo druge različice naprave, ko so celoten vmesnik preoblikovali v sivo in svetlo modro barvo. Veliko je bilo narejenega tudi v povezavi s programsko opremo za naprave, ki omogočajo brezžično komunikacijo, kar je za tokratno različico prišlo še kako prav. Fundacija skupaj s partnerskimi podjetji še naprej poskuša čimbolj optimizirati sistem za hitro in gladko delovanje, zaradi česar so programom, ki se razvijajo postavili prioritete in posledično razvoj nekaterih začasno zaustavili.

Trenutna različica operacijskega sistema Raspbian je imenovana Jessie in temelji na Debian Jessie. V primerjavi s staro različico, ki se je imenovala Raspbian Wheezy, nova prinaša kar nekaj sprememb, predvsem pa nove različice paketov, ki so bile v starejši že zastarele. Na videz se po nadgradnji ni spremenilo nič, še vedno so na voljo isti programi ter enaka postavitev, kot smo je vajeni že dobro leto. Vsi privrženci ne-namizne izkušnje oziroma ljubitelji konzole pa ste zagotovo opazili, da je za privzeti inicializacijski sistem namesto starega SystemV, odslej uporabljen systemd. Prehod nanj je povzročil nekaj sprememb, ki jih je možno zaznati pri zagonu in vklopu privzetih sistemskih servisov. Raspbian ne glede na novo 64-bitno arhitekturo ostaja 32-biten, pri fundaciji pa še ugotavljajo, če bi prehod na 64-bitno različico sistema prinesel boljše rezultate. Po izidu druge verzije naprave je veljalo biti pozoren za katero različico je bil operacijski sistem pripravljen, kar velja tudi tokrat. Večina operacijskih sistemov, ki je na voljo za napravo, je zaradi procesorja ponujena v dveh različnih diskovnih slikah – za izvorni Raspberry Pi ter Raspberry Pi 2 in 3. Za zadnjo različico Raspbiana to ločevanje sicer ne velja in diskovna slika brez zapletov deluje med vsemi tremi inačicami – tudi ko je bil sistem že uporabljen na recimo izvorni različici RPi in ga zaženemo na RPi 3. Vsekakor je dobro spremljati stanje te funkcije, saj se bo v prihodnosti, v kolikor bo pripravljena 64-bitna različica operacijskega sistema, morda spremenila.

Raspberry Pi 3 Model B naj bi z izboljšano zmogljivostjo še hitreje opravljal naloge, zato smo se tudi tokrat odločili, da preizkusimo kakšna je razlika z obema predhodnikoma – Raspberry Pi Model B+ in Raspberry Pi 2 Model B. Preizkus smo izvedli na zadnjem trenutno dostopnem Raspbianu, ki je izšel 27.5.2016 z različico jedra 4.4. Ker nova različica naprave podpira WiFi in Bluetooth, smo se odločili, da predhodnikoma priključimo WiFi adapter, saj bomo le tako izmerili dejanske hitrosti pri zagonu sistema in programov ter zaustavitvi. Preizkusa smo se lotili na analogen način, s štoparico na mobilnem telefonu, ki je bila pognana ob priključitvi napajalnika v električno omrežje oziroma kliku za zagon določene programske akcije. Temelj tokratnim testom, so bili tisti, ki smo jih predstavili ob izidu dvojke. Prva dva testa (zagon do prijavnega okna in zagon grafičnega okolja X) sta bila zaradi prenove tega dela sistema združena, saj je sedaj ob zagonu privzeti uporabnik sam neposredno vpisan v uporabniški račun. Programi so bili pred testom nekajkrat odprti, microSD kartica pa je imela ves čas naložen isti sistem in je bila zgolj prenesena med napravami. Testi so pokazali naslednje …

Meritev hitrosti (v sekundah)	Raspberry Pi Model B+	Raspberry Pi 2 Model B	Raspberry Pi 3 Model B
Zagon sistema (do namizja)	69,22	34,37	23,37
Odpiranje brskalnika	10,53	4,91	3,36
Odpiranje Slo-Pi (znotraj brskalnika)	20,87	7,60	4,74
Odpiranje raspberrypi.org (znotraj brskalnika)	18,34	7,48	5,39
Odpiranje Wolfram Mathematica	50,81	13,14	9,42
Odpiranje LibreOffice (glavna aplikacija)	24,83	4,89	3,99
Odpiranje LibreOffice Writer	18,12	6,14	4,22
Zaustavitev sistema	7,93	7,59	11,93

Ob pogledu na rezultate opazimo, da posodobitve maline zares vplivajo na hitrost naprave. RPi 3 Model B je v primerjavi z RPi 2 Model B le nekoliko hitrejši, razlika v primeru prehoda iz RPi Model B+ pa je zagotovo občutna. Eden izmed rezultatov sicer izgleda kot tipkarska napaka, a vendar ni. Začuda se je nova malina za kar 4 sekunde počasneje ugasnila, kar je obveljalo tudi ob vnovičnem zagonu in zaustavitvi. Razlog za to se verjetno skriva v dodatnem čipu BCM43438, ki morda za zaustavitev potrebuje nekoliko več časa. Kakorkoli, v povprečju je naprava še vedno hitrejša od predhodnikov, 4 sekunde pa ob pogledu na preostanek tabele ne pomenijo veliko.

Cilj fundacije pri povezavi programske s strojno opremo je, da sta oba dela čimbolj odprta in dokumentirana ter hkrati na voljo vsej javnosti. Nekatere komponente obeh delov so kljub temu še vedno zaprte, a kot obljubljajo pri fundaciji jih v prihodnje želijo v čimvečji meri odpreti. To bi pomenilo še enostavnejši razvoj, predvsem za strokovnjake na tem področju, in dostop do jedrnih funkcionalnosti, ki jih strojna oprema naprave omogoča.

Zaključek

Po štirih letih od izida izvornega Raspberry Pija, je računalništvo s pomočjo mini računalnika preseglo še kakšen mejnik več, kot smo si takrat predstavljali. Že ideja o računalniku za 35 $ se je zdela nekaj nemogočega, a je fundacija Raspberry Pi s tem pričela nekaj novega. Z vsemi izboljšavami, ki so jih postopoma dodajali v napravo so dobili tudi nekaj konkurence, kar jih je zagotovo spodbudilo k takšnim nadgradnjam, kot smo jim priča v zadnjih dveh letih. Glede na dostopnost in ogromno skupnost, naprava še vedno ponuja največ za svoj denar. Pohvalijo se lahko z več kot osmimi milijoni prodanih naprav, hkrati pa so za enostavnejši začetek uporabe tokratni različici dodali še navodila v večih jezikih, kar bo sigurno pripomoglo k večji uporabi naprave. Lahko rečemo, da je bil predhodnik trojke izboljšan v globino, saj je prinesel velike spremembe k zmogljivosti, za trojko samo pa so bile spremembe uveljavljene v širino, dobili smo namreč novo funkcionalnost naprave. Ob pogledu od daleč opazimo, da Raspberry Pi vse bolj postaja platforma, kakršna je zaželena v manjših in večjih projektih interneta stvari (IoT). Dodaten indikator za to trditev je seveda čip, ki prinaša WiFi in Bluetooth povezljivost. Napovedana je tudi okrnjena različica modela B in sicer Raspberry Pi 3 Model A, ki naj bi za 20 $ ponujal večino funkcionalnosti glavnega modela, bil pa naj bi v velikosti Raspberry Pi Model A+.

Če sem si pred letom dni zastavil vprašanje kaj se lahko zgodi v naslednjih treh letih, lahko delno že odgovorim. Vsekakor bi s celotnim odgovorom na to vprašanje počakal do konca izteka preostalega leta in pol, saj bo prihodnje leto minilo že 5 let od izida izvornega Raspberry Pija. Malina vse bolj postaja podobna napravi, ki se jo lahko uporabi za nešteto stvari na nešteto načinov – nekaj dvomov v to polaga le izključen FM radijski sprejemnik v novem čipu, vendar je to zagotovo z razlogom, če ne drugega zaradi omejitev elektronike ali napajanja. Da pa ne bom ostal le pri napovedovanju sprememb v strojni opremi, se lahko malo dotaknem tudi programske – verjamem namreč, da bo fundacija kmalu razkrila zakaj ima RPi 3 64-bitni procesor.

Svoj Raspberry Pi 3 lahko naročite na podstrani Nakup pripomočkov. Za naprave uporabljene v namen pisanja tega članka se zahvaljujem podjetju IC Elektronika d.o.o., ki je uradni zastopnik za Raspberry Pi v Sloveniji.

Viri podrobnih informacij o napravi in nadaljnje branje:

• https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-3-on-sale/
• https://www.raspberrypi.org/magpi/raspberry-pi-3-specs-benchmarks/