Raspberry Pi
Raspberry Pi on pisike, umbes pangakaardisuurune ühest trükkplaadist koosnev arvuti. Raspberry Pi arendaja on Raspberry Pi Foundation Suurbritannias. Raspberry Pi'd toodab ja müüb netipoes firma Element 14.[4][5]
 Raspberry Pi mudel B+ | |
| Looja | Raspberry Pi Foundation |
|---|---|
| Tüüp | Ühe-PCB arvuti |
| Operatsioonisüsteem | Linux (Debian GNU/Linux, Fedora, ja Arch Linux ARM) RISC OS, FreeBSD, NetBSD, Plan 9, Inferno[1] |
| Protsessor | ARM1176JZF-S (armv6k) 700 MHz[2] |
| Salvestusmaht | SD mälukaardi pesa (SD või SDHC kaart) |
| Mälu | 256 MB (A, A+, B ver 1) |
| Graafika | Broadcom VideoCore IV[2] |
| Mõõtmed | 85,60 × 56 × 21 mm[3] |
| Veebileht | www |
Raspberry Pi kasutab Broadcomi süsteemikiipi BCM2835, milles on 700 MHz protsessor ARM1165JZF-S[2], mida on võimalik ülekiirendada kuni 1 GHz-ni ilma garantiid rikkumata.[6] Graafikakaardina on kasutusel VideoCore IV graafikaprotsessor.[7] Algsel versioonil oli 256 MB muutmälu, kuid hiljem tõsteti see 512 MB peale.[8] Arvutil pole ei kõvaketast ega SSD-d, kuid see-eest on sellel SD-kaardi pesa, kust saab alglaadida ja mida saab mäluna kasutada.[9] Hinna järgi on seadmel kaks versiooni – natuke nõrgem mudel A, mis maksab 25 USA dollarit, ja natuke võimekam mudel B, mis maksab 35 USA dollarit. Raspberry Pi Foundation pakub oma kodulehel allalaadimiseks erinevaid tasuta operatsioonisüsteeme, et arvuti kasutamist alustada oleks veelgi lihtsam.[10]
2018. aasta märtsi seisuga oli müüdud 19 miljonit Raspberry Pi seadet.[11]2019. aasta veebruarikuu lõpuks oli müüdud 25 miljonit Raspberry Pi-d.[12]
Ajalugu
Algse idee kohaselt, mis tuli aastal 2006, kasutati Raspberry Pi's Atmeli ATmega644 mikrokontrollerit. Selle skeemid ja PCB kujundused on avalikult saadaval.[13] Raspberry Pi Foundationi eestkostja Eben Upton pani kokku grupi õpetajaid, akadeemikuid ja arvutientusiaste, et välja mõelda arvuti, mida lapsed kasutada saaksid.[14] Esimene ARM-protsessoriga prototüüp oli umbes USB-mälupulga suurune ning sel oli üks USB 2.0 pesa ja üks HDMI-pesa.[15]
Toote väljatulek
Esimesed 10 000 plaati toodeti Taiwanis ja Hiinas, sest impordimaksed kehtivad individuaalsete osade, aga mitte valmistoodangu kohta.[16] Esmane tellimine avati 29. veebruaril 2012 kell 06:00 UTC aja järgi.[17] Kahe litsentsitud veebipoe – Premier Farnell ja RS Componentsi veebipoed olid müügi alguses üle koormatud ning Farnelli veebipoes müüdi kõik Raspberry Pi'd esimese paari minutiga ära.[18] 2012 septembri seisuga oli müüdud umbes 500 000 seadet.[19]
Pärast toote turuletulekut
Esimesed seadmed jõudsid väidetavalt ostjateni 16. aprillil 2012.[20] 22. mai seisuga oli müüdud ja kohale toimetatud üle 20 000 toote.[21] 5. septembril 2012 kuulutati välja Raspberry Pi mudel B teine versioon.[22] Järgmisel päeval teatati, et tootmine kolib enamasti üle Suurbritanniasse Sony tehasesse Walesis ja eeldatakse, et seal hakatakse tootma 30 000 arvutit kuus, luues 30 uut töökohta.[23]
Riistvara
Mudelid: A, A+, B, B+, B (2. põlvkond) ja CM
Süsteemikiibil on sisseehitatud keskprotsessor, GPU, DSP, SDRAM ja üks USB-port. Mudelil B on lisaks kiip, milles on ühendatud USB jaotur ja 10/100 Mbit võrguadapter.[24] Tänu sellele on B-mudelil Etherneti pesa ning ühe USB-pesa asemel 2 või 4. Tavalised hiired ning klaviatuurid sobivad Raspberry Pi'ga kasutamiseks.[9]
Raspberry Pi'l puudub süsteemikell, selle asemel peab ta kasutama võrguaja protokolli või küsima vajalikku informatsiooni kasutaja käest.[1]
20. aprillil 2012 avalikustati Raspberry Pi tehnilised skeemid.[25] 24. augustil 2012 võeti kasutusele H.264 koodimine, sest selgus, et olemasolev litsents kattis ka koodimise.[26] Samal ajal avalikustas Raspberry Pi Foundation ka kaks lisakoodekit, mida on võimalik eraldi osta – MPEG-2 ja Microsofti VC-1.[27] 5. septembril kuulutati välja versioon 2.0, millega tuli kaasa hulk pisiparandusi ja täiendusi.[28] 15. oktoobril kuulutas Raspberry Pi Foundation, et uutel B-mudeli arvutitel on 256 MB muutmälu asemel 512 MB kiibid.[8]
Täpsemad andmed
| Mudel A | Mudel A+ | Mudel B | Mudel B+ | Mudel B (2. põlvkond) | Compute Module (moodul) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sihthind:[1] | 25 USD (€ ???) | 20 USD (€ ???) | 35 USD (€ ???) | 30 USD (€ ???) | ||
| Süsteemikiip:[1] | Broadcom BCM2835 | Broadcom BCM2836 | Broadcom BCM2835 | |||
| CPU: | 700 MHz ARM1176JZF-S[2] | 900 MHz ARM Cortex-A7 | 700 MHz ARM1176JZF-S | |||
| GPU: | Broadcom VideoCore IV[29], OpenGL ES 2.0, MPEG-2 ja VC-1 (litsentsiga[27]), 1080p30 h.264/MPEG-4 AVC kõrgprofiili dekooder ja kooder[2] | |||||
| Mälu (SDRAM): | 256 MB | 512 MB | 1 GB | 512 MB | ||
| USB 2.0 pesasid:[9] | 1 | 2 | 4 | 1 | ||
| Videoväljundid:[1] | HDMI, RCA komposiitvideo (PAL ja NTSC)[30] | HDMI, TRRS komposiitvideo | HDMI, RCA komposiitvideo (PAL ja NTSC) | HDMI, TRRS komposiitvideo | HDMI, 2x MIPI, komposiitvideo | |
| Heliväljundid:[1] | 3,5 mm pistik, HDMI, I²S | |||||
| Salvestusmaht: | SD / MMC / SDIO kaardipesa | MicroSD | SD / MMC / SDIO kaardipesa | MicroSD | 4 GB eMMC | |
| Integreeritud võrk:[1][9] | Puudub | 10/100 Mbit Ethernet[24] | Puudub | |||
| Voolutarve:[31] | 300 mA (1,5 W) | 200 mA (1 W) | 700 mA (3,5 W) | 600 mA (3,0 W) | sarnane A+ mudelile | |
| Vooluallikas: | 5 V MicroUSB pistiku või GPIO pesa kaudu. | 5 V | ||||
| Suurus: | 85,60 × 53,98 mm[3] | 65 × 56,5 mm | 85,60 × 53,98 mm | 67,6 × 30 mm | ||
| Kaal: | 45 g[1] | 23 g | 45 g | 7 g | ||
Videoväljund
Raspberry Pi toetab 14 HDMI eraldusvõimet (vt ka Kuvari eraldusvõime): 640 × 350 EGA; 640 × 480 VGA; 800 × 600 SVGA; 1024 × 768 XGA; 1280×720 720p HDTV; 1280 × 768 WXGA Versioon; 1280 × 800 WXGA Versioon; 1280 × 1024 SXGA; 1366 × 768 WXGA Variant; 1400 × 1050 SXGA+; 1600 × 1200 UXGA; 1680 × 1050 WXGA+; 1920 × 1080 1080p HDTV; 1920 × 1200 WUXGA.[32] Lisaks on toetatud 576i ja 480i komposiitvideo signaalid PAL-BGHID, PAL-M, PAL-N, NTSC ja NTSC-J.[33] Mudelil B on vedelkristallkuvari tugi läbi kuvari järjestikliidese (DSI) ühenduse, kuid nüüdseks puudub sellele tarkvaraline tugi.
Süsteemimälu on jagatud GPU mäluga. Vanematel B-mudeli arvutitel oli mälu jaotatud kaheks – 128 MB protsessorile ja 128 MB graafikaprotsessorile.[34]
Ülekiirendamine
Uuemate püsivara-versioonidega saab valida viie erineva ülekiirendamise režiimi vahel ("turbo" eelseaded). Need on mõeldud süsteemikiibi võimalikult suure jõudluse saavutamiseks ilma arvutit kahjustamata. Selleks jälgitakse pidevalt keskprotsessori temperatuuri ja töökoormust ning nende andmete põhjal muudetakse dünaamiliselt taktsagedust ja pinget. Kui CPU töökoormus on väike või protsessor on liiga kuum, vähendatakse taktsagedust, aga kui protsessor on koormatud ja temperatuur seda lubab, siis suurendatakse jõudlust. "Turborežiime" on 5:
- "kiirenduseta"; 700 MHz ARM, 250 MHz tuum, 400 MHz SDRAM
- "tagasihoidlik"; 800 MHz ARM, 300 MHz tuum, 400 MHz SDRAM
- "keskmine"; 900 MHz ARM, 333 MHz tuum, 450 MHz SDRAM
- "kõrge"; 950 MHz ARM, 450 MHz tuum, 450 MHz SDRAM
- "turbo"; 1000 MHz ARM, 500 MHz tuum, 500 MHz SDRAM[6]
Tarkvara
Raspberry Pi kasutab peamiselt Linuxi kerneli põhjal töötavaid operatsioonisüsteeme, näiteks Raspbian, mis on eraldi Raspberry Pi'le optimeeritud Linuxi-põhine tasuta operatsioonisüsteem.[35]
Graafikaprotsessori poole pöördutakse läbi püsivarakujutise, mis laetakse GPU-sse alglaadimisel SD-kaardilt. Kasutajarakendused pöörduvad suletud lähtekoodiga käitusaegsete teekide poole, mis omakorda pöörduvad avatud lähtekoodiga Linuxi kerneli draiverite poole. Kerneli draiverite rakendusliides on erinev vastavalt programmile. Video jaoks kasutatakse OpenMAX, 3D rakenduste jaoks OpenGL ES ja 2D rakenduste jaoks OpenVG, mis mõlemad omakorda kasutavad EGLi. OpenMAX ja EGL kasutavad avatud lähtekoodiga kerneli draivereid.[36]
8. märtsil 2012 tõi Raspberry Pi Foundation välja Fedora Remixi, mis oli sel ajal soovituslik Linuxi distributsioon.[37] Fedora Remix töötati välja Seneca Kolledžis, Kanadas.[38] Raspberry Pi Foundation kavatseb välja tuua ka veebipõhise rakenduste poe, kus inimesed saavad omavahel programme vahetada.[39]
Raspberry Pi peal saab kasutada ka Slackware ARM'i alates versioonist 13.37 ilma mingite muudatusteta.[40][41][42] Kuna Slackware ARM nõuab kasutamiseks vaid 64 MB muutmälu, on Raspberry Pi 256/512 MB muutmälu piisav, et käivitada operatsioonisüsteem. Kuigi Slackware ARMil pole graafilist kasutajaliidest, on see võimalik lisada X Window Systemis töötava Fluxboxi aknahalduriga, mis nõuab lisaks 48 MB muutmälu.[43]
24. oktoobril 2012 teatas Raspberry Pi Foundation, et ARM-i peal töötava VideoCore'i draiveri lähtekood on avalikustatud vabavarana. Tegemist on esimese täisfunktsionaalse ARM-põhise süsteemikiibiga, millel on edasimüüja poolt pakutud täielikult avatud lähtekoodiga draiverid.[44]
Tarvikud
Lisaks põhimoodulile on alates 13. maist 2013 saadaval kaameramoodul, millest räägiti 2012. aasta mais Raspberry Pi Foundationi blogis. Prototüübil oli 14-megapiksline moodul, kuid turuversioonil on 5-megapiksline 2592 × 1944 resolutsioon, et see oleks sobivamas hinnaklassis.[45][46] Kaameramoodul suudab salvestada FullHD videot 30 kaadrit sekundis ja saadaval on versioon PiNoir ilma infrapunafiltrita (sobilik öösel kasutamiseks, aga päeval veidi paigast ära värvidega).
Leidub ka kolmanda osapoole välisseadmeid, näiteks Raspberry Pi Foundationi lubatud Gertboard, mis on mõeldud õppeotstarbeliseks kasutamiseks. Gertboard ühendub Raspberry Pi'ga läbi GPIO (üldotstarbeline sisend-väljund) ning lubab seda ühendada üldotstarbelise elektroonikaga – valgusdioodid, lülitid, sensorid ja muud seadmed.[47]
Avalikkus
Raspberry Pi ümber on tekkinud suur kommuun, mis lubab Raspberry Pi Foundationil keskenduda dokumentatsiooni ja õpetamise peale.[48] On tekkinud ka fänniajakirju, näiteks The MagPi,[49] ja üritusi, nagu Raspberry Jam.[50]
Tehnikaajakirjanikud, nagu Alex Hope (Next Gen report), loodavad, et selline arvuti tekitab lastes tahet programmeerimist õppida.[51] Kaasautor Ian Livingstone pakkus välja võimaluse, et BBC võib järgmise toote loomisel protsessis osaleda, luues uue generatsiooni "BBC Nano".[39]
Teised, nagu Harry Fairhead, aga on selle poolt, et tuleks arendada õppetarkvara olemasoleval riistvaral, kasutades rakendusi nagu Google App Inventor, et tuua programmeerimist koolidesse.[52]
Osad avatud lähtekoodi projektid kritiseerisid riistvaradokumentatsiooni puudust – Raspberry Pi kodulehel on näiteks kirjas, et Broadcom ei avalda täielikku andmelehte BCM2835 süsteemikiibi kohta, mis muudab teiste operatsioonisüsteemide Raspberry Pi'le ületoomise keerulisemaks.[53][54]
2012 oktoobris võitis Raspberry Pi T3 aasta innovatsiooni (Innovation of the year) auhinna.[55]
Farnelli tegevjuht Harriet Green tõi välja, et üks Lähis-Ida riik näitas üles huvi ostmaks igale koolitüdrukule Raspberry Pi arvuti, et suurendada nende tulevasi töövõimalusi.[56]
Raspberry Pi 3
Raspberry Pi 3 tuli müüki 2016. aasta veebruaris ja tegemist on Raspberry Pi seadmete 3. generatsiooniga, olles selle 8 väljalase.[57]. Selle arendaja on Raspberry Pi Foundation.
Raspberry Pi 3 on võimekas väike arvuti, mida on võimalik kasutada elektroonika projektides kui ka lauaarvuti asendajana, sest sellega on võimalik töödelda arvutustabeleid, saata e-kirju, sirvida brauserit ja mängida ka erinevaid mänge. Raspberry Pi 3 suudab mängida ka kõrglahutusega videofaile.
Riistvara
Raspberry Pi 3 sisaldab Broadcomi süsteemikiipi BCM2837, mille protsessoriks on 64-bitiline ja neljatuumaline ARM Cortex-A53, taktsagedusega 1,2 GHz.[58] Graafikakaardina kasutatakse selle plaadi puhul Broadcom VideoCore IV[58], mis leidub ka kõigis teistes Raspberry Pi seadmetes. Muutmälu suurus on 1 GB LPDDR2 900 MHz[58] ja seda mälu jagatakse graafikakaardiga. Kuna arvutil puudub kõvaketas, siis andmekandjana kasutatakse antud seadme puhul microSD pesa, kuhu installeeritakse operatsioonisüsteem[58]. Seadmel leidub veel 4 USB2-pesa, 10/100 Mbit Ethernet võrguadapter, 40 ühendusega sisend-väljundviiku, üks HDMI-pesa[58]. Heliväljunina saab kasutada HDMI- pesa kui ka 3,5 mm pistikut[58]. Suurim erinevus eelmise plaadiga Raspberry Pi 2 Model B on see, et Pi 3-l on nüüd 802.11n traadita internet[58], Bluetooth 4.1[58] ja Bluetooth Low Energy[58]. Suurendati ka vooluallikana kasutuses oleva microUSB-pesa voolu läbilaskevõimet, mis on nüüd 2.5 A.[59] Voolu läbilaskevõime suurendamine oli vajalik, et Raspberry Pi 3 oleks võimeline andma voolu võimsamatele temaga ühenduses olevatele seadmetele. 0 Ametlikul kodulehel on arvuti hinnaks märgitud 35 dollarit.[59]
Raspberry Pi 3-le on võimalik ühendada ka hiiri, klaviatuure, kontrollereid, puutetundlike ekraane, erinevaid andureid jne. Raspberry Pi 3-l puudub sisse-välja lülitamise nupp: arvuti käivitamiseks tuleb temaga ühendada vooluallikas ja väljalülitamiseks tuleb see vooluallikas lahti ühendada.
Raspberry Pi 3 ostes tuleb silmas pidada, et karbis on ainult arvuti ja kasutusjuhend, puuduvad vooluadapter, korpus, vajalikud kaablid, microSD-kaart, klaviatuur, hiir ja ekraan.
Raspian
Kuna Raspberry Pi 3-ga ei tule kaasa andmekandjat, siis vajalik tarkvara tuleb kasutajal iseseisvalt leida. Ametlikul kodulehel on võimalik valida 8 Linuxi kernelil põhineva operatsioonisüsteemi ja Windows 10 IoT vahel[60], mida microSD-kaardile installeerida. Üks neist Linuxi operatsioonisüsteemidest on Raspian, mis ei ole arendatud Raspberry Pi Foundationi poolt, vaid arendajateks on väike meeskond, kes tahavad anda oma panuse Raspberry Pi platvormi levikule[61]. Raspian on tasuta operatsioonisüsteem, mis põhineb Linuxi operatsioonisüsteemil Debian, mida on optimeeritud töötamaks Raspberry Pi riistvaral. Tegemist on ühe vanima ja populaarseima operatsioonisüsteemiga Raspberry Pi-le. Raspiani on arendajate poolt paigaldatud erinevat tarkvara, mida saab kasutada koolitunnis ja programmeerimisel, näiteks LibreOffice, Python, Scratch, Sonic Pi, Java, Wolfram Mathematica ja veel[62]. Arendajad soovitavad mälukaardi suuruseks minimaalselt 4 GB.[61]
Viimane Raspiani versiooni põhineb Debiani versioonil 8, koodnimega Jessie[62], mis võrreldes eelmise versiooniga Wheezy suurendab võimekust ja tagab suurema paindlikkuse, olles ka rohkem optimeeritud. Operatsioonisüsteemi käivitades on näha töölauda, mis kasutab LXDE keskkonda ja kus on arendajate poolt paigaldatud tuhandeid tarkavarapakette.[62]
Kuigi Raspiani arendatakse eraldi Raspberry Pi Foundationist, on Raspberry Pi Foundation väljastanud oma eriversiooni Raspianist, kuhu on lisatud ametlik rakendustepood nimega Pi Store[63], kus leidub erinevat tarkvara, mida on optimeeritud käivitumaks Raspberry Pi arvutitel.
RPi 3 Model B ja RPi 2 Model B võrdlus
Kui võrrelda uusimat Raspberry Pi mudelit Raspberry Pi 3 eelmise väljalaskega Raspberry Pi 2 Model B, siis on uue generatsiooni tulnud ka paar muudetust. Välimuselt näevad kaks plaati väga sarnased välja, nende mõõtmed 85,60 mm × 56 mm × 21 mm isegi ühtivad[58], kuid Raspberry Pi 3 alumisele poolele on lisatud Wi-Fi ja Bluetoothi kiibid[58]. Et saada Raspberry Pi 2-le Wi-Fi ja Bluetoothi tuge, siis pidi selleks kasutama USB Wi-Fi või USB Bluetoothi adaptereid, kuid kuna need on 3. generatsioonil juba olemas, siis see jätab vabaks suurema arvu USB-pesasid. Uuemal arvutil on muudetud ka LED-lampide asukohta[64], et teha ruumi traadita interneti antennile. Protsessori võimekusega hiilgab uuem Pi: Raspberry Pi 3 protsessor on 64-bitiline ja neljatuumaline 1,2 GHz taktsagedusega, Raspberry Pi 2-l on samade tuumade arvu korral 32-bitiline ja taktsagedus 900 MHz protsessor. Protsessorite arhitektuur on ka erinev: Pi 3 korral on tegemist ARM Cortex A53, Pi 2 puhul leiame seest aga ARM Cortex A7. Raspberry Pi Foundation väidab[59], et taktsageduse suurendamise ja arhitektuurilise muutusega on Raspberry Pi 3 protsessor 50–60% võimsam kui eelmise generatsiooni arvutil. Muutmälu ja graafikakaart on neil samad, kuid Raspberry Pi 3 graafikakaardil on suurem taktsagedus[65], Raspberry Pi 2 puhul 250 MHz ja Pi 3 puhul 300 või 400 MHz, Raspberry Pi 3 graafikakaardi taktsagedus sõltub sellest, mis rakendus parasjagu töötab. Nagu ka graafikakaartide puhul, erinevad seadmete muutmälude taktsagedused: uuemal seadmel on kiiruseks 900 MHz, kuid vana kiirus on sellest 2 korda väiksem ehk 450 MHz.[65]
Nagu ka ülejäänud Raspberry Pi seadmete puhul, puudub ka Raspberry Pi 3-l süsteemikell, mis tähendab seda, et arvuti ei tea iseseisvalt kellaaega. Kellaaja teadasaamiseks on tal vaja võtta aeg internetist või küsida see kasutaja käest.
Erinevusena võib välja tuua ka selle, et Raspberry Pi Foundation soovitab Raspberry Pi 3 kasutamise korral kasutada toiteallikana 5 V ja 2,5 A vooluadapterit[59], mitte 5 V ja 2 A. Nad põhjendavad seda sellega, et tänu sellele on arvutiga võimalik ühendada võimsamaid seadmeid, mis rohkem voolu tarbivad. Raspberry Pi 3 ilma ühegi ühendatud lisaseadmega tarbib võrreldes varasemate generatsioonidega ka rohkem voolu: Raspberry Pi 3 voolutarve võrreldes Raspberry Pi 2 Model B-ga suurenes täisvõimsusel 38%.[66]
Raspberry Pi 3 ja Rapsberry Pi 2 40 ühendusega sisend-väljundviiku[67].
| GPIO | Funktsioon | Pin# | Pin# | Funktsioon | GPIO | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| +3.3 V | 1 | 2 | +5 V | |||
| 2 | SDA1 (I2C) | 3 | 4 | +5V | ||
| 3 | SCL1 (I2C) | 5 | 6 | GND | ||
| 4 | GCLK | 7 | 8 | TXD0 (UART) | 14 | |
| GND | 9 | 10 | RXD0 (UART) | 15 | ||
| 17 | GEN0 | 11 | 12 | GEN1 | 18 | |
| 27 | GEN2 | 13 | 14 | GND | ||
| 22 | GEN3 | 15 | 16 | GEN4 | 23 | |
| 3.3 V | 17 | 18 | GEN5 | 24 | ||
| 10 | MOSI (SPI) | 19 | 20 | GND | ||
| 9 | MISO (SPI) | 21 | 22 | GEN6 | 25 | |
| 11 | SCLK (SPI) | 23 | 24 | CE0_N (SPI) | 8 | |
| GND | 25 | 26 | CE1_N (SPI) | 7 | ||
| EEPROM | ID_SD | 27 | 28 | ID_SC | EEPROM | |
| 5 | N/A | 29 | 30 | GND | ||
| 6 | N/A | 31 | 32 | 12 | ||
| 13 | N/A | 33 | 34 | GND | ||
| 19 | N/A | 35 | 36 | N/A | 16 | |
| 26 | N/A | 37 | 38 | Digital IN | 20 | |
| GND | 39 | 40 | Digital OUT | 21 |
Vaata ka
- Raspberry Pi Zero (Pi Zero) & Kano OS