بررسی Raspberry Pi 4؛ کوچک و در عین حال قدرتمند

رزبری‌پای ۴ با قیمت پایه ۳۵ دلار عرضه می‌شود. این کامپیوتر در ۳ نسخه ۲، ۴ و ۸ گیگابایتی رم LPDDR4 عرضه می‌شود. همه نسخه‌های رزبری‌پای دارای یک پردازنده چهار هسته‌ای ۶۴ بیتی ARM Cortex-A72 با فرکانس ۱.۵ گیگاهرتزی است. این مشخصات به رزبری‌پای ۴ اجازه می‌دهد که بسیار سریعتر از نسل‌های قبلی خود باشد، همچنین رزبری‌پای برای ارتباطات از وای‌فای ۲.۴ و ۵ گیگاهرتزی و اترنت پشتیبانی می‌کند.

Raspberry Pi چیست

Raspberry Pi مجموعه‌ای از کامپیوتر‌های کوچک و تک بردی است که توسط بنیاد رزبری‌پای، یک سازمان غیرانتفاعی مستقر در انگلستان، توسعه یافته است. هدف اولیه این بنیاد ترویج آموزش علوم پایه کامپیوتر در مدارس و کشور‌های در حال توسعه است. رزبری‌پای یک کامپیوتر کم هزینه و به اندازه کارت بانکی است که می‌تواند برای انجام کار‌های محاسباتی مختلف به صفحه نمایش، صفحه کلید و ماوس متصل شود.

برد‌های Raspberry Pi با استفاده از پردازنده‌های مبتنی بر ARM ساخته شده‌اند و طیف وسیعی از گزینه‌های اتصال از جمله USB، HDMI، شبکه و پایه‌های GPIO (ورودی/خروجی هدف عمومی) را برای رابط با سایر اجزای سخت‌افزاری ارائه می‌دهند. آن‌ها انواع مختلفی از سیستم عامل‌ها را اجرا می‌کنند که سیستم عامل رزبری‌پای (Raspbian سابق) محبوب‌ترین و به طور رسمی پشتیبانی می‌شود.

از زمان عرضه اولین Raspberry Pi در سال ۲۰۱۲، این پلتفرم به دلیل مقرون به صرفه بودن، تطبیق‌پذیری و سهولت استفاده در بین علاقه‌مندان، مربیان و متخصصان محبوب شده است. در طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها، از آموزش مقدماتی محاسبات و برنامه‌نویسی گرفته تا پروژه‌های پیشرفته در رباتیک، اتوماسیون خانگی، مراکز رسانه‌ای و غیره استفاده شده است.

در نگاه اول ARM Cortex A72 و فرکانس ۱.۵ گیگاهرتزی آن کمی عجیب به نظر می‌رسد. روی کاغذ پردازنده بکار رفته در Raspberry Pi 4 کمی سریع‌تر از Raspberry Pi 3B+ کار می‌کند، اما در واقع این پردازنده سه برابر عملکرد بهتری نسبت به Raspberry Pi 3B+ را ارائه می‌دهد. تکمیل کننده پردازنده ARM Cortex A72 برای ارائه یک عملکرد خوب رم LPDDR4 بکار گرفته شده در رزبری‌پای است که نسبت به LPDDR2 موجود در مدل‌های قبلی بهبود قابل توجهی به‌حساب می‌آید.

رزبری‌پای برای فضای ذخیره‌سازی همانند نسل‌های قبلی، از درگاه کارت‌های microSD استفاده می‌کند. یکی دیگر از تفاوت‌های رزبری‌پای با نسل‌های قبلی خوب بهره بردن از USB 3.0 است که به همین دلیل اکنون برای امکان بوت شدن از طریق USB نیز وجود دارد. به لطف این امکان می‌توان با یک هارد SSD و یک تبدیل SATA به USB 3.0، یک لینوکس کوچک اما قدرتمند ساخت.

رزبری‌پای برای تامین انرژی مورد نیاز از یک آداپتور ۳.۰ آمپری ۵.۱ ولتی استفاده می‌کند، این قدرت زیاد برای تامین انرژی مورد نیاز پردازنده نسبتا گرسنه ARM Cortex A72 و دستگاه‌های متصل به درگاه USB استفاده می‌شود. در جعبه رزبری‌پای آداپتوری وجود ندارد، به همین دلیل برای راه‌اندازی نیاز است که یک آداپتور با خروجی USB-C تهیه شود.

در نتیجه پردازنده سریع‌تر و مصرف انرژی بالاتر، این پردازنده گرمای بیشتری هم تولید می‌کند. پس‌از راه‌اندازی آن بدون پردازش خاصی دمای آن تا ۵۵ درجه سانتی‌گراد هم بالا می‌رود. در نتیجه تست‌های به عمل آمده در حالتی که پردازنده ریز فشار است، دمای آن تا ۶۶ درجه هم بالا می‌رود. به دلیل حرارت بالا بهتر است در صورت استفاده طولانی مدت از رزبری‌پای از انواع خنک‌کننده (هیت‌سینک، فن) که برای برد رز‌پای طراحی و در بازار موجود است، استفاده شود.

توصیه می‌شود اگر از  رزبری‌پای برای آموزش به کودکان استفاده می‌کنید به حرارت بالای CPU‌ برای جلوگیری از سوختگی توجه داشته باشید.

رزبری‌پای از نظر طراحی ظاهری تفاوت خاصی با نسل‌های پیشین خود ندارد. در نسل چهارم این کامپیوتر تک برد برای جاگذاری پورت‌های micro HDMI و USB-C که به این نسل اضافه شده است. تنها موقعیت پورت‌های USB و اترنت تغییر کرده است. در رزبری‌پای دو پورت micro HDMI وجود دارد. درصورت استفاده از دو پورت برای دو صفحه نمایش 4K با سرعت ۳۰ فریم بر ثانیه و برای استفاده در یک صفحه با سرعت ۶۰ فریم بر ثانیه را ارائه دهد. این ویژگی به در کنار رم ۴ گیگابایتی می‌تواند محیط کدنویسی مناسبی را برای اکثر توسعه‌دهندگان فراهم کند.

کارایی

نسل چهارم رزبری‌پای توانایی انجام سریعتر کاری‌هایی که با نسل‌های قبلی انجام می‌شد را دارد. با تمام نسل‌های رزبری‌پای می‌توان ربات ساخت، کدنویسی کرد و مهارت‌های جدید بدست آورد اما با Raspberry Pi 4 می‌توان در کنار این امکانات می‌توانیم رابط کاربری سریع‌تر، پخش ویدیو بهتر و دسترسی سریع‌تری به دستگاهای USB متصل داشت. یکی از جاهایی که برتری نسل چهارم رزبری‌پای واقعا به چشم می‌آید در شبیه‌سازی، مراکز رسانه و سرورهای خانگی است. به لطف شبکه،‌ USB 3.0 و CPU بهبود یافته در رزبری‌پای 4، قدرت کافی برای ارائه رسانه‌ در سراسر خانه به چندین کاربر به‌صورت همرزمان وجود دارد.

همانطور که گفته شد، قدرت زیاد رزبری‌پای ۴، به معنی مصرف انرژی بالای این کامپیوتر تک برد است. مصرف بالای انرژی در استفاده‌های که نیاز به حمل ندارند مشکل ساز نیست، اما این مساله در پروژه‌هایی که نیاز به یک سیستم قابل حمل دارد مشکل ساز خواهد بود و نیاز است باتری‌های بیشتر و ظرفیت بالاتری برای تامین انرژی مورد نیاز در نظر گرفته شود.

رزبری‌پای هم مانند هر سخت‌افزار دیگری نیاز به یک سیستم‌عامل مناسب برای مدیریت هرچه بهتر منابع دارد. تکمیل کننده Raspberry Pi 4، آخرین نسخه توزیع Raspbian Linux است. Raspbian Linux که براساس Debian Buster طراحی شده‌ است، در کنار رزبری‌پای ۴ عملکرد خوبی را همانطور که در نسل‌های قدیمی‌تر رزبری شاهدش بودیم، ارائه می‌دهد. در این بین ضعف‌هایی هم وجود دارد. برای مثال هنگام اتصال به صفحه نمایش دوگانه گاها سیستم به درستی بوت نمی‌شود.

کاربردهای رزبری‌پای ۴

رایانه شخصی: Raspberry Pi ۴ می‌تواند به عنوان یک رایانه رومیزی کم‌هزینه و کم‌مصرف استفاده شود که سیستم عامل‌های مختلفی مانند Raspberry Pi OS یا اوبونتو را اجرا می‌کند.

کنسول بازی Retro: با استفاده از نرم‌افزار‌هایی مانند RetroPie یا Recalbox، می‌توانید Raspberry Pi ۴ را به یک کنسول بازی برای بازی‌های کلاسیک شبیه‌سازی کنید.

اتوماسیون خانگی: Raspberry Pi ۴ می‌تواند برای کنترل دستگاه‌های هوشمند مختلف در خانه شما مانند چراغ‌ها، ترموستات‌ها و سیستم‌های امنیتی با استفاده از نرم‌افزار‌های منبع باز مانند Home Assistant یا OpenHAB استفاده شود.

مرکز رسانه: با نرم‌افزار‌هایی مانند Kodi یا Plex، Raspberry Pi ۴ را می‌توان به‌عنوان یک مرکز رسانه راه‌اندازی کرد و به شما امکان می‌دهد فیلم‌ها، برنامه‌های تلویزیونی و موسیقی خود را پخش و سازماندهی کنید.

ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS): Raspberry Pi ۴ می‌تواند به عنوان یک سرور NAS برای ذخیره و اشتراک‌گذاری فایل‌ها در شبکه خانگی شما با استفاده از نرم‌افزار‌هایی مانند OpenMediaVault یا Samba استفاده شود.

وب سرور: Raspberry Pi ۴ می‌تواند به عنوان یک وب سرور سبک وزن برای میزبانی وب سایت‌های شخصی یا برنامه‌های وب با استفاده از نرم‌افزار‌هایی مانند Apache، Nginx یا Lighttpd استفاده شود.

پروژه‌های اینترنت‌اشیا (IoT): Raspberry Pi ۴ می‌تواند به عنوان مرکز یا کنترل‌کننده پروژه‌های اینترنت‌اشیا استفاده شود و به سنسور‌ها و دستگاه‌های مختلف برای جمع‌آوری و پردازش داده‌ها متصل شود.

رباتیک و اتوماسیون: Raspberry Pi ۴ را می‌توان با موتور‌ها، حسگر‌ها و سایر قطعات الکترونیکی برای ساخت ربات‌ها یا سیستم‌های خودکار برای کار‌هایی مانند اجتناب از موانع، تشخیص‌اشیا یا امنیت خانه ادغام کرد.

یادگیری و آموزش: Raspberry Pi ۴ یک ابزار عالی برای یادگیری زبان‌های برنامه‌نویسی مانند پایتون یا Scratch و همچنین الکترونیک، رباتیک و سایر موضوعات STEM است.

علامت دیجیتال: Raspberry Pi ۴ را می‌توان برای برنامه‌های نشانه‌های دیجیتال، نمایش محتوای پویا مانند تبلیغات، منو‌ها یا برنامه‌ها بر روی صفحه نمایش در فضا‌های عمومی استفاده کرد.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی: Raspberry Pi ۴ می‌تواند مدل‌های یادگیری ماشینی سبک را برای کار‌هایی مانند تشخیص تصویر، پردازش زبان طبیعی یا تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از TensorFlow Lite یا سایر چارچوب‌های ML اجرا کند.

ایستگاه هواشناسی: از Raspberry Pi ۴ می‌توان برای ساخت یک‌ایستگاه هواشناسی استفاده کرد که با استفاده از حسگر‌هایی مانند دما، رطوبت و سنسور فشار هوا، داده‌های آب و هوا را در زمان واقعی جمع‌آوری و نمایش می‌دهد.

کاربردهای Raspberry Pi در دنیای رمزارزها

Raspberry Pi را می‌توان در برنامه‌های مختلف مرتبط با ارز‌های دیجیتال و فناوری بلاک‌چین استفاده کرد. برخی از کاربرد‌های رایج رزبری پای در دنیای کریپتوها شامل موارد زیر است.

کیف پول رمزارز یا Crypto Wallet: رزبری‌ پای را می‌توان به عنوان یک کیف پول سخت‌افزاری برای ذخیره و مدیریت امن ارز‌های رمزنگاری شده مانند بیت‌کوین، اتریوم یا سایر آلت‌کوین‌ها راه‌اندازی کرد. این روشی مقرون به صرفه و امن برای ذخیره کلید‌های خصوصی به صورت آفلاین فراهم می‌کند و خطر هک یا سرقت را کاهش می‌دهد.

کریپتو استکینگ Crypto Staking: از رزبری پای می‌توان برای شرط‌بندی ارز‌های دیجیتال خاص که از مکانیسم‌های اجماع اثبات سهام (PoS) یا اثبات سهام (DPoS) استفاده می‌کنند، استفاده کرد. با اجرای یک گره و قرار‌دادن سکه‌های خود، می‌توانید در فرآیند اعتبارسنجی شبکه شرکت کنید و به طور بالقوه جوایز شرط‌بندی را دریافت کنید.

گره شبکه لایتنینگ Lightning Network Node: برای کاربران بیت‌کوین، از رسپبری پای می‌توان برای اجرای گره شبکه لایتنینگ استفاده کرد که به تسهیل تراکنش‌های سریع و کم هزینه در راه حل مقیاس‌بندی لایه دوم کمک می‌کند. این می‌تواند سرعت کلی تراکنش را بهبود بخشد و کارمزد‌ها را در شبکه بیت کوین کاهش دهد.

گره بلاک چین Blockchain Node: از رزبری پای می‌توان برای اجرای یک گره کامل یا سبک برای شبکه‌های مختلف بلاک‌چین استفاده کرد که به شما امکان می‌دهد در اعتبارسنجی شبکه (network validation) شرکت کنید، یک کپی از بلاک‌چین را ذخیره داشته باشید و تمرکززدایی کلی شبکه را بهبود بخشید.

ماینینگ رمزارزها Crypto Mining: در حالی که Raspberry Pi به دلیل قدرت پردازش محدودی که دارد برای استخراج ارز‌های دیجیتال با منابع فشرده مانند بیت کوین یا اتریوم مناسب نیست، همچنان می‌توان از آن برای استخراج برخی از سکه‌های کم مصرف و سازگار با CPU مانند Monero یا سایر آلت‌کوین‌ها استفاده کرد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که سود ماینینگ در Raspberry Pi به طور کلی بسیار کم است و ممکن است هنگام در نظر گرفتن مصرف انرژی مقرون به صرفه نباشد.

توسعه و یادگیری: رزبری پای می‌تواند به عنوان یک پلتفرم برای یادگیری در مورد ارز‌های دیجیتال، فناوری بلاک چین و قرارداد‌های هوشمند استفاده شود. توسعه‌دهندگان می‌توانند با ایجاد برنامه‌های بلاک چین خود آزمایش کنند یا روی پروژه‌های منبع باز با استفاده از Raspberry Pi به عنوان یک محیط توسعه کم هزینه کار کنند.
لطفاً توجه داشته باشید که اگرچه این برنامه‌ها می‌توانند جالب و آموزنده باشند، اما رعایت الزامات قانونی و مقرراتی در حوزه قضایی خود هنگام درگیر شدن در فعالیت‌های مرتبط با ارز‌های دیجیتال ضروری است.

Raspberry Pi برای چه کسانی مناسب است؟

اگرچه Raspberry Pi 4 قدرت بیشتر و یک کامپیوتر جایگزین دسکتاپ را ارائه می دهد، بهترین گزینه برای کسانی که با پروژه‌های قابل حمل سروکار دارند، نیست.

برای این پروژه‌ها، استفاده از مدل قبلی رزبری‌پای، تمام نیروی مورد نیاز را فراهم می‌کند و با باتری‌ها مهربان‌تر خواهد بود. همین توصیه در مورد آموزش نیز صدق می کند. اگر Raspberry Pi 3  را در کلاس دارید، با جایگزینی آن به نسل چهارم تفاوت زیادی را در درس‌ها مشاهده نخواهید کرد.

اما برای کاربرانی که می‌خواهند پروژه‌های قدرتمند و کارآمد در خانه، محل کار و یا صنعت بسازند، رزبری‌پای ۴ یک الزام می‌تواند باشد.

جمع‌بندی

رزبری‌پای ۴ یک پیشرفت قدرتمند نسبت به مدل های قبلی است. احتمالا این امر موجب تثبیت هرچه بیشتر تسلط رزبری‌پای در بازار کامپیوترهای تک برد برای چند سال آینده خواهد بود.

اما اگر Raspberry Pi 3  دارید و نیازی به قدرت بیشتر پردازشی حس نمی‌کند، نسل چهارم رزبری پای چیز زیادی برای وسوسه کردن شما ندارد. با این حال، اگر به جدیدترین Raspberry Pi و قدرت بیشتری نیاز دارید، به سراغ نسخه ۸ گیگابایتی بروید زیرا تجربه بسیار بهتری را ارائه می دهد.