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:

• Стал мощнее процессор
• Улучшилось видеоядро: теперь микрокомпьютер поддерживает аппаратное декодирование видео в форматах вплоть до 4K с кодеком H.265 и 1080p60fps с кодеком H.264
• Объем памяти увеличился в 4 раза (если рассматривать максимальную комплектацию), а медленный и давно устаревший стандарт DDR2 сменился на современный DDR4.

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:

• Хорошее охлаждение. Для Raspberry Pi 4 выпускается миниатюрный башенный кулер с тепловыми трубками и вентилятором, но это скорее экзотика, чем реальная необходимость. Для обзора я использовал металлический корпус, выступающий в роли радиатора. Покупал здесь.
• Кабель HDMI — micro HDMI (если планируется подключать монитор или телевизор). Вещь неходовая, практически наверняка у вас не окажется такого в хозяйстве. Для обзора я заказывал вот такой кабель, рекомендую.
• Хороший блок питания. Для своих одноплатных микрокомпьютеров я использую зарядную станцию AUKEY PA-T11.
• Надежный кабель USB Type-C. Даже самый качественный БП будет бесполезен, если использовать его в паре с некачественным кабелем питания, вызывающим просадки по силе тока. Конкретных рекомендаций не будет: просто не берите самые дешевые модели, кабели с магнитными коннекторами и кабели Xiaomi (их часто подделывают).

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:

sudo rpi-update

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:

sudo apt-get install stress

И выполнив следующую команду:

while true; do vcgencmd measure_clock arm; vcgencmd measure_temp; sleep 10; done& stress -c 4 -t 2100

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

Достоинства:

• Хорошие технические характеристики. В отличие от сомнительно выглядящей Raspberry Pi 3B+, новое поколение «малинки» обладает действительно хорошими техническими характеристиками и достойно выглядит в сравнении с другими актуальными моделями одноплатных микрокомпьютеров 2020 года.
• Большое пользовательское сообщество. Я неоднократно писал на страницах этого сайта о главном достоинстве всех устройств линейки Raspberry Pi — огромном сообществе пользователей. Чем больше коммьюнити — тем ниже порог входа и шире коллективная база знаний. Вероятность того, что при использовании Raspberry Pi начинающий пользователь столкнется с проблемами, которые еще не были решены и описаны на Stack Overflow или страницах официального форума, стремится к нулю. А с учетом технических характеристик Raspberry Pi 4 больше не нужно идти на компромисс между хорошей производительностью и хорошей поддержкой.
• Умеренный нагрев. Да, новое поколение «малины» греется сильнее предшественников — но личный опыт показывает, что пассивного охлаждения все еще хватает даже для работы при высоких нагрузках. А схожие по производительности модели на базе чипа RK3399 греются сильнее и нуждаются в более серьезном охлаждении.

Недостатки:

• Низкая чувствительность Wi-Fi адаптера. Об этом я подробно писал выше в разделе про использование «малинки» в качестве десктопа. Встроенный Wi-Fi адаптер видит мало беспроводных сетей, а добиться нормальной работы с сетью 5 Ггц диапазона мне так и не удалось.
• Сомнительное решение с micro HDMI портами. Возможность подключения сразу двух мониторов — это круто и технологично, но одноплатный микрокомпьютер — это не рабочая станция для дизайнера или программиста. Реальных практических задач, требующих вывода изображения сразу на два экрана, можно придумать не так уж и много. Подобные задачи не являются типовыми для среднестатистического пользователя микрокомпьютеров. Поэтому удобство для небольшой категории людей оборачивается неудобствами из-за необходимости иметь малораспространенные HDMI — micro HDMI кабели для всех остальных.
• Отсутствие eMMC. Пора отказываться от использования медленных и обладающих ограниченным ресурсом microSD-карточек в пользу быстрой и более надежной eMMC-памяти. К сожалению, в Raspberry Pi 4 такое можно реализовать только с использованием «костыля» в виде адаптера для использования eMMC-модулей с кардридером.

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.

Микрокомпьютер Raspberry Pi 4

Broadcom BCM2711 | 2Gb/4Gb/8Gb RAM | 10/100/1000Mbit Ethernet

Купить на AliExpress

Проверенный корпус-радиатор

Именно он запечатлен на фотографиях в этом обзоре

Купить на AliExpress

HDMI - micro HDMI кабель

Для подключения монитора к Raspberry Pi 4

Купить на AliExpress