Raspberry Pi 3 Model B – test 64-bitowej Maliny z Wi-Fi

Strona główna Lab PC i miniPC

O autorze

Trzecia już generacja słynnej Maliny – Raspberry Pi 3 Model B – zadebiutowała na rynku w zeszłym tygodniu, przynosząc pewnie mniej, niż niektórzy się spodziewali, ale i więcej, niż można było realistycznie oczekiwać. Dzięki uprzejmości sklepu Botland ten nowy jednoukładowy komputerek dostałem w swoje ręce, by po tygodniu z nią eksperymentowania przedstawić Wam tę recenzję. Już teraz powiem, że nowa Malinka jest w wielu aspektach przełomowa, wreszcie staje się komputerkiem o mocy wystarczającej do zastosowań desktopowych, a zintegrowany układ radiowy z Wi-Fi i Bluetoothem zwalnia ją od konieczności dokupywania modułów łączności bezprzewodowej na USB. Zarazem jednak czuć, że to „wyżyłowana” do granic możliwości stara konstrukcja, dławiąca się pod ograniczeniami zakreślonymi przez jeszcze Maliny pierwszej generacji.

Sprzęt: 64 bity i Wi-Fi

Zacznijmy od samej płytki. W tekturowym pudełku wielkości dwóch paczek papierosów, utrzymanym wizualnie w konwencji znajdziecie płytkę fizycznie niemal nieodróżnialną od Raspberry Pi 2, o takich samych wymiarach (85,6×56×21 mm), wyprowadzeniach gniazd i otworach montażowych – dotychczas stosowane obudowy będą całkowicie pasować, o ile są przezroczyste. Przeniesiono bowiem diody statusowe na drugą stronę szeregowego złącza wyświetlania.

Główną zmianą jest oczywiście nowa jednostka centralna. Zastosowano tu układ SoC Broadcom BCM 2837, z czterema 64-bitowymi rdzeniami ARM Cortex-A53, taktowanymi zegarem 1,2 GHz. Dla przypomnienia, w modelu 2B zastosowany był Broadcom BCM 2836, z czterema 32-bitowymi rdzeniami Cortex-A7, taktowanymi nominalnie 900 MHz. W nowej Malinie wciąż do czynienia mamy z tym samym zintegrowanym układem graficznym, Videocore 4, jednak jest on taktowany szybciej – zegar GPU podkręcono z 250 do 400 MHz. Pewnie zainteresowani jesteście procesem technologicznym, w jakim ten czip wytworzono. Tu niespodzianka… Ani Broadcom ani Fundacja Raspberry Pi się tym nie chwalą. Energochłonność tego czipu jak i jego parametry termiczne wskazują jednak na to, że nic się nie zmieniło, to wciąż przestarzały nieco proces 40 nanometrów, taki sam jak w pierwszych Malinach.

Oprócz tego dostajemy takie samo 1 GB pamięci RAM LPDDR2 taktowanej 900 MHz, oraz wspomniany układ radiowy Broadcom BCM43438, zapewniający jednopasmowe (2,4 GHz) Wi-Fi 802.11n oraz Bluetooth 4.1/LE, ten sam co u poprzednika kontroler USB/Fast Ethernetu (100 Mbit/s) SMSC LAN951, cztery porty USB 2.0, „duże” wyjście HDMI, wyjście audio-wideo minijack, złącze kamery CSI, szeregowy interfejs dla wyświetlacza DSI, złącze zasilania microUSB, oraz oczywiście 40-pinowe złącze GPIO, bez którego Malina nie byłaby Maliną.

Pamięcią masową jest wciąż karta microSD, którą musimy dokupić. Jak już sobie przygotujecie obraz z systemem, zauważycie pewnie pierwszą mechaniczną różnicę względem Raspberry Pi 2: gniazdo microSD już nie sprężynuje. By zaoszczędzić, zastosowano zwykły nudny slot, bez charakterystycznego kliku przy wyciąganiu wciśnięciem.

Zastanawiacie się pewnie, gdzie tu jest antena, skoro Malina przychodzi ze zintegrowanym Wi-Fi? Otóż wlutowano ją na płytkę – to maleńka kosteczka tuż nad napisem „Made in the UK”. Ku mojemu zaskoczeniu okazała się ona całkowicie wystarczająca do komunikacji przez ścianę z routerem stojącym w innym pomieszczeniu. Nieco gorzej jest z Bluetoothem, z urządzeniami stojącymi w pobliżu Raspberry Pi 3 „widzi się” całkiem dobrze, ale wystarczy odejść w słuchawkach bezprzewodowych kilka metrów dalej, by utracić łączność.

Wydajność: auć, to parzy!

Według samego producenta, taktowana zegarem 1,2 GHz nowa Malina miałaby być o 50% szybsza od Raspberry Pi 2, taktowanego zegarem 900 MHz. Oczywiście takie stwierdzenie niewiele znaczy – wszystko przecież zależy od typu obciążenia roboczego, oprócz podkręconego zegara mamy do czynienia z nową 64-bitową architekturą.

Pierwsze wrażenia po uruchomieniu zaktualizowanego Raspbiana były bardzo dobre. Responsywność pulpitu LXDE jest bardzo dobra, spokojnie można pracować z przeglądarką (nie tylko lekką Epiphany, ale też i Chromium), można obejrzeć wideo z YouTube w rozdzielczości 720p, można też sobie uruchomić całkiem sprawnie LibreOffice. Ot taki przyjemny, linuksowy desktop. Nawet interfejs załączonej do Raspbiana Mathematiki jest znacznie mniej ślamazarny, pisząc w jej notatniku możemy wreszcie zapomnieć o tym, że jesteśmy na Malince, a nie na pececie. A jak z realną wydajnością obliczeniową nowego procesora?

Testy zacząłem od narzędzi z pakietu phoronix-test-suite. Z instalacją nie było problemu, jednak już pierwszy test (pts/primesieve – szukanie liczb pierwszych) pokazał, że nie jest dobrze. Nie chodzi o to, że jest powoli. Chodzi o to, że w ogóle nic nie jest. Raspberry Pi 3 po uruchomieniu intensywnych obliczeniowo zadań po kilkunastu sekundach zamiera. Przyczynę łatwo wskazać – na procesorze można smażyć jajka. Pozbawiona zewnętrznego radiatora nowa Malina może sprawiać problemy. Próbowałem sytuacji zaradzić, przyklejając do procesora Broadcoma to co mieliśmy w redakcji pod ręką, tj. radiatorki do czipsetów płyt głównych, ale niewiele to pomogło. Pełne obciążenie wszystkich rdzeni kończy się po kilkunastu sekundach dla Raspberry Pi 3 całkowitym zawieszeniem systemu. Tu potrzebny jest porządny miedziany radiator, wraz z dobrą pastą termoprzewodzącą i być może jakimś wentylatorkiem?

Niestety, mści się tu zastosowanie procesu 40 nm – niedawno testowany przeze mnie Geekbox z czterordzeniowym procesorem Rockchip RK3368 taktowanym tak samo 1,2 GHz nie miał takich problemów, w dodatku producent nie zastanawiając się od razu przykleił mu spory radiator. Muszę jeszcze o jednym wspomnieć. Na wieść o problemach z chłodzeniem nowej Maliny społeczność skupiona wokół subreddita /r/raspberry_pi zareagowała dość histerycznie. Tekst opisujący to, co dzieje się z komputerkiem pod pełnym obciążeniem został zakopany, a jego autora odsądzano od czci i wiary, mimo że przedstawił jako dowód zdjęcie z kamery na podczerwień – jego Malina po uruchomieniu czterowątkowego benchmarku miała osiągnąć 207°F, tj. ok. 97°C. Po zastowaniu sporego radiatora temperatura spadła do 127°F, tj. ok. 52°C.

To co, smażymy jajka? Jak widać, nie ma co tu myśleć o podkręcaniu, i tak samo uważają twórcy Malinki. Narzędzie konfiguracyjne raspi-config poinformuje nas uprzejmie, że ten model Raspberry Pi nie może być podkręcany.

Zamiast katować Malinę maksymalnym obciążeniem wszystkich rdzeni (co przecież nie jest niewyobrażalnym zastosowaniem– tak będzie np. przy transkodowaniu wideo), postanowiłem więc wykorzystać znacznie bardziej realny test – benchmark wbudowany w Mathematikę. Pisaliśmy już na łamach dobrychprogramów o zastosowaniu tego komputerka w edukacji matematycznej, polecając Raspberry Pi 2 każdemu, kto chciałby za darmo skorzystać z tego znakomitego, ale bardzo drogiego na peceta programu.

Mam dla wszystkich zainteresowanych matematyką świetną wiadomość: Wolfram Research wciąż daje darmową licencję na Mathematikę działającą na Raspberri Pi 3, a różnica w wydajności między nowym modelem a poprzednim jest ogromna. Można się wreszcie pokusić o płynne manipulacje obiektami 3D, a w w zadaniach takich jak mnożenie macierzy czy wyliczanie rozwinięcia dziesiętnego liczby pi, Raspberry Pi 3 osiąga wyniki wielokrotnie lepsze, niż pierwsze modele. Standardowy Benchmark[] został tu ukończony w 469 sekund, podczas gdy pierwsza Malina potrzebowała na to 3010 sekund!

Jeśli jednak jesteście zainteresowani porównaniem bardziej abstrakcyjnym, to ciekawe wyniki (dla jednego rdzenia) dały benchmark stałoprzecinkowy Dhrystone i zmiennoprzecinkowy Whetstone. Oprócz mojego Raspberry Pi 2 udział wziął w nich jeszcze klasyczny Raspberry Pi Model B+ z redakcyjnych zasobów.

Interesujące wydaje się także porównanie wyników pierwszej „dużej” gry dla Raspberry Pi. Test Quake 3 Arena Timedemo przyniósł nowej Malince wynik ponad trzykrotnie lepszy niż dla Modelu B+ i 1,2 razy lepszy niż Raspberry Pi 2.

Sieć i zasilanie

Jak już wspomniałem, miniaturowa antenka Wi-Fi całkiem dobrze radzi sobie z łącznością z routerem – przynajmniej jeśli chodzi o stabilność połączenia. Jak jednak jest z przepustowością? Niestety szału nie ma. W teorii 802.11n, w praktyce zachowuje się jak słabe 802.11g. Podczas kopiowania pliku 1 GB z podłączonego do routera serwera NAS na Raspberry Pi w drugim pomieszczeniu 3 udało się osiągnąć ok. 25 Mbit/s, tj. 3,1 MB/s. Jeśli postawimy komputerek w bezpośredniej bliskości routera, możliwe są szybkości rzędu 40 Mbit/s (5 MB/s). Niezadowoleni z wbudowanego modułu Wi-Fi zakupią więc pewnie i tak własny moduł na USB.

Wbudowane Wi-Fi nie przyda się nam też do zabaw z Kali Linuksem. Zapomnijcie o monitorowaniu i wstrzykiwaniu pakietów, przynajmniej z obecnie dostępnymi sterownikami. Lepiej kupić wspierany moduł z czipsetem Atherosa.

Jeśli chodzi o wydajność Ethernetu i USB, nie ma oczywiście żadnych różnic względem poprzednich modeli. Wąskie gardło jest wciąż tak samo wąskie – kontroler Ethernetu 100 Mb/s zintegrowany z kontrolerem USB 2.0. Jedynym sposobem na obejście tych ograniczeń jest kupno zewnętrznego gigabitowego modułu Ethernetu, podłączanego do USB, co pozwoli na osiągnięcie w praktyce ok. 230 Mb/s.

Podkręcone do granic możliwości, a wykonane w przestarzałym nieco procesie technologicznym Raspberry Pi 3 wydawałoby się bardziej energochłonne od poprzednich modeli. Pod tym względem nie jest jednak tak źle – na jałowym biegu pobiera ok. 2,5 W, pod maksymalnym obciążeniem 4 W. Ciekawostką jest to, że mimo to producent zaleca korzystanie z silniejszego zasilacza, ja do testów dostałem zasilacz 3,4 A (do swojego Raspberry Pi 2 stosuję 2,1 A). Ogólnie jestem jednak bardzo zadowolony ze sprawności prądowej tego sprzętu, bez problemu radzi sobie np. z zasilaniem zewnętrznego dysku twardego 2,5” (przy zasilaczu 2,1 A), z czym poprzedni model miewał problemy.

Oprogramowanie

Oprócz najnowszej wersji Raspbiana, poprzez oficjalny instalator NOOBS możemy obecnie sięgnąć po dwa inne systemy operacyjne, zoptymalizowane z myślą o nowej Malince. Są to OSMC_Pi2, czyli proste w użyciu centrum multimedialne na bazie Kodi oraz Windows 10 IoT Core, dla ludzi zakochanych w Internecie Rzeczy i środowisku programistycznym Microsoftu. Z innymi popularnymi systemami, które działały na Raspberry Pi 2 nowa Malina będzie działać, ale nie bez kłopotów – bardzo szybko przeszła mi np. ochota na sprawdzenie Pidory, z kolei Kali Linux się zawieszał.

Głównym systemem pozostaje więc Raspbian. To co jednak dostaniemy na dzień dobry wydaje się zrobione od niechcenia. Raspberry Pi Foundation nawet się nie postarało o to, by umieścić na panelu menedżera urządzeń Bluetooth. Dodano jedną nową aplikację, środowisko do programowania Internetu Rzeczy Node-RED. Wizualny menedżer konfiguracji pozwala teraz na ustawienie regionu Wi-Fi – i to w zasadzie wszystko. Oczywiście wszystko inne można sobie doinstalować samemu, ale pierwsze wrażenie ma znaczenie, a jeśli dysponujemy już znacznie wydajniejszym komputerkiem, który w założeniu ma też być wykorzystywany jako sprzęt „desktopowy”, to warto byłoby ten pulpit Raspbiana trochę dopieścić.

Komu więc trzecia Malinka?

Wydając Raspberry Pi 3, producent w praktyce zatopił Raspberry Pi 2, paradoksalnie wydłużając przy tym życie pierwszych Malinek, które teraz wraz z modelem Zero będą wykorzystywane chyba tylko do celów związanych z elektroniką i sterowaniem. Nowy model może się podobać, choć pokazuje, że technologie zastosowane w Raspberry Pi naciągnięto już do granic możliwości – i kolejna generacja Malin będzie musiała już przynieść radykalną rekonstrukcję.

Można więc powiedzieć, że dopiero teraz, wraz z wydaniem Raspberry Pi 3, komputerka z którego można korzystać na desktopie bez cierpień, Fundacja za nim stojąca wreszcie zrealizowała swoje plany stworzenia najlepszego komputera edukacyjnego. Są oczywiście płytki wydajniejsze, są płytki tańsze, są płytki znacznie lepsze do zastosowań w elektronice, ale póki co żaden konkurent nie dorównuje Raspberry Pi pod względem dostępnej dokumentacji, społeczności i oprogramowania. A darmowa licencja na całkiem już używalną Mathematikę może spodobać się każdemu uczniowi czy studentowi.

Raspberry Pi 3 model B możecie już kupić w sklepie Botland za 219 złotych. Cena Raspberry Pi 2 spadła w związku z tym do 175 złotych.

© dobreprogramy
s