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

Trzecia już generacja słynnej Maliny – Raspberry Pi 3 Model B– zadebiutowała na rynku w zeszłym tygodniu, przynosząc pewniemniej, niż niektórzy się spodziewali, ale i więcej, niż możnabyło realistycznie oczekiwać. Dzięki uprzejmości sklepu Botlandten nowy jednoukładowy komputerek dostałem w swoje ręce, by potygodniu z nią eksperymentowania przedstawić Wam tę recenzję. Jużteraz powiem, że nowa Malinka jest w wielu aspektach przełomowa,wreszcie staje się komputerkiem o mocy wystarczającej do zastosowańdesktopowych, a zintegrowany układ radiowy z Wi-Fi i Bluetoothemzwalnia ją od konieczności dokupywania modułów łącznościbezprzewodowej na USB. Zarazem jednak czuć, że to „wyżyłowana”do granic możliwości stara konstrukcja, dławiąca się podograniczeniami zakreślonymi przez jeszcze Maliny pierwszejgeneracji.

Zacznijmy od samej płytki. W tekturowym pudełku wielkości dwóchpaczek papierosów, utrzymanym wizualnie w konwencji znajdzieciepłytkę fizycznie niemal nieodróżnialną od Raspberry Pi 2, otakich samych wymiarach (85,6×56×21mm), wyprowadzeniach gniazd i otworach montażowych – dotychczasstosowane obudowy będą całkowicie pasować, o ile sąprzezroczyste. Przeniesiono bowiem diody statusowe na drugą stronęszeregowego złącza wyświetlania.

Główną zmianą jest oczywiście nowa jednostka centralna.Zastosowano tu układ SoC Broadcom BCM 2837, z czterema 64-bitowymirdzeniami ARM Cortex-A53, taktowanymi zegarem 1,2 GHz. Dlaprzypomnienia, w modelu 2B zastosowany był Broadcom BCM 2836, zczterema 32-bitowymi rdzeniami Cortex-A7, taktowanymi nominalnie 900MHz. W nowej Malinie wciąż do czynienia mamy z tym samymzintegrowanym układem graficznym, Videocore 4, jednak jest ontaktowany szybciej – zegar GPU podkręcono z 250 do 400 MHz. Pewniezainteresowani jesteście procesem technologicznym, w jakim ten czipwytworzono. Tu niespodzianka… Ani Broadcom ani Fundacja RaspberryPi się tym nie chwalą. Energochłonność tego czipu jak i jegoparametry termiczne wskazują jednak na to, że nic się niezmieniło, to wciąż przestarzały nieco proces 40 nanometrów, takisam jak w pierwszych Malinach.

Oprócz tego dostajemy takie samo 1 GB pamięci RAM LPDDR2taktowanej 900 MHz, oraz wspomniany układ radiowy Broadcom BCM43438,zapewniający jednopasmowe (2,4 GHz) Wi-Fi 802.11n oraz Bluetooth4.1/LE, ten sam co u poprzednika kontroler USB/Fast Ethernetu (100Mbit/s) SMSC LAN951, cztery porty USB 2.0, „duże” wyjście HDMI,wyjście audio-wideo minijack, złącze kamery CSI, szeregowyinterfejs dla wyświetlacza DSI, złącze zasilania microUSB, orazoczywiście 40-pinowe złącze GPIO, bez którego Malina nie byłabyMaliną.

Pamięcią masową jest wciąż karta microSD, którą musimydokupić. Jak już sobie przygotujecie obraz z systemem, zauważyciepewnie pierwszą mechaniczną różnicę względem Raspberry Pi 2:gniazdo microSD już nie sprężynuje. By zaoszczędzić, zastosowanozwykły nudny slot, bez charakterystycznego kliku przy wyciąganiuwciśnięciem.

Zastanawiacie się pewnie, gdzie tu jest antena, skoro Malinaprzychodzi ze zintegrowanym Wi-Fi? Otóż wlutowano ją na płytkę –to maleńka kosteczka tuż nad napisem „Made in the UK”. Kumojemu zaskoczeniu okazała się ona całkowicie wystarczająca dokomunikacji przez ścianę z routerem stojącym w innympomieszczeniu. Nieco gorzej jest z Bluetoothem, z urządzeniamistojącymi w pobliżu Raspberry Pi 3 „widzi się” całkiemdobrze, ale wystarczy odejść w słuchawkach bezprzewodowych kilkametrów dalej, by utracić łączność.

Według samego producenta, taktowana zegarem 1,2 GHz nowa Malinamiałaby być o 50% szybsza od Raspberry Pi 2, taktowanego zegarem900 MHz. Oczywiście takie stwierdzenie niewiele znaczy – wszystkoprzecież zależy od typu obciążenia roboczego, opróczpodkręconego zegara mamy do czynienia z nową 64-bitowąarchitekturą.

Pierwsze wrażenia po uruchomieniu zaktualizowanego Raspbiana byłybardzo dobre. Responsywność pulpitu LXDE jest bardzo dobra,spokojnie można pracować z przeglądarką (nie tylko lekkąEpiphany, ale też i Chromium), można obejrzeć wideo z YouTube wrozdzielczości 720p, można też sobie uruchomić całkiem sprawnieLibreOffice. Ot taki przyjemny, linuksowy desktop. Nawet interfejszałączonej do Raspbiana Mathematiki jest znacznie mniej ślamazarny,pisząc w jej notatniku możemy wreszcie zapomnieć o tym, żejesteśmy na Malince, a nie na pececie. A jak z realną wydajnościąobliczeniową nowego procesora?

Testy zacząłem od narzędzi z pakietu phoronix-test-suite. Zinstalacją nie było problemu, jednak już pierwszy test(pts/primesieve – szukanie liczb pierwszych) pokazał, że nie jestdobrze. Nie chodzi o to, że jest powoli. Chodzi o to, że w ogólenic nie jest. Raspberry Pi 3 po uruchomieniu intensywnychobliczeniowo zadań po kilkunastu sekundach zamiera. Przyczynę łatwowskazać – na procesorze można smażyć jajka. Pozbawionazewnętrznego radiatora nowa Malina może sprawiać problemy.Próbowałem sytuacji zaradzić, przyklejając do procesora Broadcomato co mieliśmy w redakcji pod ręką, tj. radiatorki do czipsetówpłyt głównych, ale niewiele to pomogło. Pełne obciążeniewszystkich rdzeni kończy się po kilkunastu sekundach dla RaspberryPi 3 całkowitym zawieszeniem systemu. Tu potrzebny jest porządnymiedziany radiator, wraz z dobrą pastą termoprzewodzącą i byćmoże jakimś wentylatorkiem?

Niestety, mści się tuzastosowanie procesu 40 nm – niedawno testowany przeze mnie Geekboxz czterordzeniowym procesorem Rockchip RK3368 taktowanym tak samo 1,2GHz nie miał takich problemów, w dodatku producent niezastanawiając się od razu przykleił mu spory radiator. Muszęjeszcze o jednym wspomnieć. Na wieść o problemach z chłodzeniemnowej Maliny społeczność skupiona wokół subreddita/r/raspberry_pi zareagowała dość histerycznie. Tekst opisującyto, co dzieje się z komputerkiem pod pełnym obciążeniem zostałzakopany, a jego autora odsądzano od czci i wiary, mimo żeprzedstawił jako dowód zdjęcie z kamery na podczerwień – jegoMalina po uruchomieniu czterowątkowego benchmarku miała osiągnąć207°F, tj. ok. 97°C. Po zastowaniu sporego radiatora temperatura spadła do 127°F,tj. ok. 52°C.

To co, smażymy jajka? Jakwidać, nie ma co tu myśleć o podkręcaniu, i tak samo uważajątwórcy Malinki. Narzędzie konfiguracyjne raspi-config poinformujenas uprzejmie, że ten model Raspberry Pi nie może byćpodkręcany. Zamiast katować Malinę maksymalnymobciążeniem wszystkich rdzeni (co przecież nie jestniewyobrażalnym zastosowaniem– tak będzie np. przy transkodowaniuwideo), postanowiłem więc wykorzystać znacznie bardziej realnytest – benchmark wbudowany w Mathematikę. Pisaliśmy już nałamach dobrychprogramów o zastosowaniu tego komputerka w edukacjimatematycznej, polecając Raspberry Pi 2 każdemu, kto chciałby zadarmo skorzystać z tego znakomitego, ale bardzo drogiego na pecetaprogramu.

Mam dla wszystkichzainteresowanych matematyką świetną wiadomość: Wolfram Researchwciąż daje darmową licencję na Mathematikę działającą naRaspberri Pi 3, a różnica w wydajności między nowym modelem apoprzednim jest ogromna. Można się wreszcie pokusić o płynnemanipulacje obiektami 3D, a w w zadaniach takich jak mnożeniemacierzy czy wyliczanie rozwinięcia dziesiętnego liczby pi,Raspberry Pi 3 osiąga wyniki wielokrotnie lepsze, niż pierwszemodele. Standardowy Benchmark[] został tu ukończony w 469 sekund,podczas gdy pierwsza Malina potrzebowała na to 3010 sekund!

Jeśli jednak jesteściezainteresowani porównaniem bardziej abstrakcyjnym, to ciekawe wyniki(dla jednego rdzenia) dały benchmark stałoprzecinkowy Dhrystone izmiennoprzecinkowy Whetstone. Oprócz mojego Raspberry Pi 2 udziałwziął w nich jeszcze klasyczny Raspberry Pi Model B+ z redakcyjnychzasobów.

Interesujące wydaje siętakże porównanie wyników pierwszej „dużej” gry dla RaspberryPi. Test Quake 3 Arena Timedemo przyniósł nowej Malince wynik ponadtrzykrotnie lepszy niż dla Modelu B+ i 1,2 razy lepszy niżRaspberry Pi 2.

Jak już wspomniałem,miniaturowa antenka Wi-Fi całkiem dobrze radzi sobie z łącznościąz routerem – przynajmniej jeśli chodzi o stabilność połączenia.Jak jednak jest z przepustowością? Niestety szału nie ma. W teorii802.11n, w praktyce zachowuje się jak słabe 802.11g. Podczaskopiowania pliku 1 GB z podłączonego do routera serwera NAS naRaspberry Pi w drugim pomieszczeniu 3 udało się osiągnąć ok. 25Mbit/s, tj. 3,1 MB/s. Jeśli postawimy komputerek w bezpośredniejbliskości routera, możliwe są szybkości rzędu 40 Mbit/s (5MB/s). Niezadowoleni z wbudowanego modułu Wi-Fi zakupią więcpewnie i tak własny moduł na USB.

Wbudowane Wi-Fi nie przydasię nam też do zabaw z Kali Linuksem. Zapomnijcie o monitorowaniu iwstrzykiwaniu pakietów, przynajmniej z obecnie dostępnymisterownikami. Lepiej kupić wspierany moduł z czipsetem Atherosa.

Jeśli chodzi o wydajnośćEthernetu i USB, nie ma oczywiście żadnych różnic względempoprzednich 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 kupnozewnętrznego gigabitowego modułu Ethernetu, podłączanego do USB,co pozwoli na osiągnięcie w praktyce ok. 230 Mb/s.

Podkręcone do granicmożliwości, a wykonane w przestarzałym nieco procesietechnologicznym Raspberry Pi 3 wydawałoby się bardziejenergochłonne od poprzednich modeli. Pod tym względem nie jestjednak tak źle – na jałowym biegu pobiera ok. 2,5 W, podmaksymalnym obciążeniem 4 W. Ciekawostką jest to, że mimo toproducent zaleca korzystanie z silniejszego zasilacza, ja do testówdostałem zasilacz 3,4 A (do swojego Raspberry Pi 2 stosuję 2,1 A).Ogólnie jestem jednak bardzo zadowolony ze sprawności prądowejtego sprzętu, bez problemu radzi sobie np. z zasilaniem zewnętrznegodysku twardego 2,5” (przy zasilaczu 2,1 A), z czym poprzedni modelmiewał problemy.

Oprócz najnowszej wersjiRaspbiana, poprzez oficjalny instalator NOOBS możemy obecnie sięgnąćpo dwa inne systemy operacyjne, zoptymalizowane z myślą o nowejMalince. Są to OSMC_Pi2, czyli proste w użyciu centrummultimedialne na bazie Kodi oraz Windows 10 IoT Core, dla ludzizakochanych w Internecie Rzeczy i środowisku programistycznymMicrosoftu. Z innymi popularnymi systemami, które działały naRaspberry Pi 2 nowa Malina będzie działać, ale nie bez kłopotów– bardzo szybko przeszła mi np. ochota na sprawdzenie Pidory, zkolei Kali Linux się zawieszał.

Głównym systemem pozostajewięc Raspbian. To co jednak dostaniemy na dzień dobry wydaje sięzrobione od niechcenia. Raspberry Pi Foundation nawet się niepostarało o to, by umieścić na panelu menedżera urządzeńBluetooth. Dodano jedną nową aplikację, środowisko doprogramowania Internetu Rzeczy Node-RED. Wizualny menedżerkonfiguracji pozwala teraz na ustawienie regionu Wi-Fi – i to wzasadzie wszystko. Oczywiście wszystko inne można sobiedoinstalować samemu, ale pierwsze wrażenie ma znaczenie, a jeślidysponujemy już znacznie wydajniejszym komputerkiem, który wzałożeniu ma też być wykorzystywany jako sprzęt „desktopowy”,to warto byłoby ten pulpit Raspbiana trochę dopieścić.

Wydając Raspberry Pi 3,producent w praktyce zatopił Raspberry Pi 2, paradoksalniewydłużając przy tym życie pierwszych Malinek, które teraz wraz zmodelem Zero będą wykorzystywane chyba tylko do celów związanychz elektroniką i sterowaniem. Nowy model może się podobać, choćpokazuje, że technologie zastosowane w Raspberry Pi naciągniętojuż do granic możliwości – i kolejna generacja Malin będziemusiała już przynieść radykalną rekonstrukcję.

Można więc powiedzieć, żedopiero teraz, wraz z wydaniem Raspberry Pi 3, komputerka z któregomożna korzystać na desktopie bez cierpień, Fundacja za nim stojącawreszcie zrealizowała swoje plany stworzenia najlepszego komputeraedukacyjnego. Są oczywiście płytki wydajniejsze, są płytkitańsze, są płytki znacznie lepsze do zastosowań w elektronice,ale póki co żaden konkurent nie dorównuje Raspberry Pi podwzględem dostępnej dokumentacji, społeczności i oprogramowania. Adarmowa licencja na całkiem już używalną Mathematikę możespodobać się każdemu uczniowi czy studentowi.

Raspberry Pi 3 model Bmożecie już kupić w sklepieBotland za 219 złotych. Cena Raspberry Pi 2 spadła w związku ztym do 175 złotych.