我们的判决
Raspberry Pi 4 的 2GB 型号起价仅为 35 美元,是世界上最好的单板计算机,是所有年龄段技术爱好者的必备品。
为了
比以前的 Raspberry Pi 快得多
USB 3 端口
能够以 60 Hz 输出 4K 视频
双显示器支持
反对
运行温暖
好的流媒体视频需要破解
Raspberry Pi 长期以来一直是廉价单板计算的黄金标准,为从机器人到智能家居设备再到数字信息亭的一切提供动力。 2019 年推出时,Raspberry Pi 4 将 Pi 提升到了另一个层次,其性能足以在紧要关头用作台式 PC,并且能够以 60 Hz 的频率输出 4K 视频或为双显示器供电。最近,Raspberry Pi 4 (8GB) 型号问世,为严肃的桌面计算、生产力和数据库托管提供了足够的 RAM。
如果您还没有 Raspberry Pi 4,它绝对属于您的技术工具包。2GB 型号的起价仅为 35 美元,Raspberry Pi 4 可以用作儿童学习 PC、媒体中心、Web 服务器、游戏仿真机或机器人或物联网设备的大脑。它打开了一个充满可能性的世界,可以改善您的生活并获得大量乐趣。
在此 Raspberry Pi 4 评论和指南中,我们将帮助您回答选择正确型号的 Raspberry Pi 4 并充分利用它(如果您已经拥有它)所需的关键问题。
沃尔玛的 Raspberry Pi 4 售价 186.18 美元
我应该购买树莓派 4 吗?
在其他地方,我们已经广泛概述了为什么每个技术极客都应该拥有 Raspberry Pi。但是选择购买哪种 Raspberry Pi 是一个悬而未决的问题,因为您可能有理由想要购买不同的型号,例如 5 美元的 Raspberry Pi Zero。但是,如果您正在寻找一个全能的通用树莓派,毫无疑问它是树莓派 4,它的官方型号名称为 Raspberry Pi 4 B(没有 4 A,所以 B 是多余)。
但是,假设您已经拥有 Raspberry Pi 3 或更早的型号,并且想知道是否还应该购买 Raspberry Pi 4。较新的平台具有许多独特的优势,包括速度快 2 到 4 倍,支持 USB 3 和真正的千兆以太网和分辨率高达 4K 的双视频输出。如果您使用 Pi 所做的只是运行安全摄像头或玩旧的街机游戏,那么您可能可以坚持使用现有的东西,但您肯定会希望 Pi 4 用于未来的项目。
Raspberry Pi 4 在其他型号上有何改进?
最重要的新功能是更快的处理器、1.5-GHz Broadcom CPU 和 GPU、更多更快的 RAM、增加的 USB 3 端口、双 micro HDMI 端口(而不是单 HDMI 连接)以及对 4K 输出的支持。支持 USB 3 的更高总线速度还允许板载以太网端口支持真正的千兆连接 (125 MBps),而上一代型号的理论最大值仅为 41 MBps。microSD 卡插槽的速度也快了一倍,理论上最大速度为 50 MBps,而 3B+ 为 25 MBps。
由于新的 SoC 需要更多功率,Raspberry Pi 4 B 通过 USB Type-C 而不是 micro USB 充电。它还需要一个可以提供至少 3 安培电源和 5 伏电压的电源适配器,但如果您没有将许多外围设备连接到 USB 端口,您可能能够摆脱 2.5 安培。撇开电源需求不谈,USB Type-C 连接器是可逆的,这使儿童(和成人)更容易插入。
Raspberry Pi 4 的设计和尺寸与其前身相似,但它是一个全新的平台,由新的处理器 Broadcom BCM2711B0 提供支持。自 2012 年推出第一款 Pi 以来,所有 Pi 都使用 40nm SoC,但这款新芯片基于 28nm 工艺,并且使用 Cortex-A72,而不是旧的 Cortex-A53 微架构。Raspberry Pi 4 中的 BCM2711B0 有四个 CPU 内核,时钟速度为 1.5 GHz,乍一看,它似乎并不比 Raspberry Pi 3B+ 中的四核 1.4 GHz BCM2837B0 快多少。
然而,Cortex A72 有 15 条指令流水线深度,而旧型号只有 8 条指令,而且它还提供乱序执行,因此它不会等待一个进程的输出在另一个进程上启动。因此,即使在相同的时钟速度下(并且 BCM2711B0 基于更小的工艺节点),Cortex-A72 处理器也将比其 A53 驱动的祖先显着更快并且使用更多的功率。
例如,在衡量整体计算能力的 Linpack 基准测试中,Pi 4 在所有三个测试中都绝对超过了 Pi 3 B+。在最重要的单精度 (SP) 测试中,Pi 4 的得分为 925,而 Pi 3 B+ 的得分为 224,提升了 413%。
RAM 也快了很多,从 Pi 3B+ 上运行的 1GB DDR2 RAM 到 Pi 4 上高达 8GB 的 DDR4 RAM。除了增加的带宽之外,拥有更多的内存也是一件大事,尤其是对于网络冲浪。
GPU 也得到了很好的提升,从在 Pi 3 B 上以 400 MHz 的核心时钟速度运行的 Broadcom VideoCore IV 转移到设置为 500 MHz 的 VideoCore VI。新架构允许它以高达 4K 分辨率、每秒 60 帧的速率输出到显示器,或支持高达 4K 30 Hz 的双显示器。
我应该买哪个树莓派 4?
目前有三个相同的 Raspberry Pi 4 型号,除了 RAM 的数量。售价 35 美元,入门级型号配备 2GB 内存,这对于大多数项目来说已经足够了,从机器人到复古街机,但如果你像台式电脑一样使用 Raspberry Pi 4,你应该得到 4GB 型号, 55美元。
Raspberry Pi 的官方 Raspberry Pi OS(以前称为 Raspbian)的内存效率非常高,以至于我们发现很难超过 4GB,即使打开大量浏览器选项卡、播放视频和运行多个不同的应用程序也是如此。然而,随着越来越多的应用程序利用它的出现,售价 75 美元的 Raspberry Pi 4 (8GB) 型号将具有更多实用性。如果您能负担得起超过 4GB 型号的额外 20 美元,那么这是一个面向未来的好主意。
我应该买一个 Raspberry Pi 4 的机箱吗?
Pi 4 的尺寸为 3.5 x 2.3 x 0.76 英寸(88 x 58 x 19.5 毫米)和 0.1 磅(46 克),足够薄,可以放在口袋里,而且足够轻,可以随身携带。该板足够耐用,可以在您的包中滚动,但如果您经常移动它,我们建议将它粘在一个盒子里,主要是为了保护引脚。然而,我经常在我的桌子上使用电路板,我什至把它塞进我背包的口袋里,没有发生任何事故。
如果您需要保护套,请确保选择专为 Raspberry Pi 4 设计的保护套(不适合早期型号的保护套)。我们建议购买一个可让 GPIO 引脚可访问的外壳。
树莓派 4 有哪些端口?
Raspberry Pi 4 不仅涵盖了端口方面的基础知识。右侧有四个 USB Type-A 连接,其中两个是 USB 3.0。那里还有一个用于有线连接的全尺寸千兆以太网端口。底部边缘有一个 3.5 毫米音频插孔、两个微型 HDMI 端口和 USB Type-C 充电端口。在左侧,您会找到 microSD 读卡器。
在电路板的顶部表面,您会看到用于相机串行接口 (CSI) 和显示串行接口 (DSI) 的带状连接器,它们提供与 Raspberry Pi 自己的相机和屏幕(或兼容配件)的专用连接。
您可以使用 CSI 端口做很多事情,包括将 Raspberry Pi 摄像头用作 PC 网络摄像头或将其变成运动警报安全摄像头。当然,您也可以将相机连接到 USB 端口,并且有两种更常见的方式,包括微型 HDMI 端口,可以输出到屏幕。
也许任何 Raspberry Pi 上最重要的接口是它的 GPIO 引脚集。使用这些,您可以连接到灯、电机、传感器和一个巨大的 HAT 生态系统,这些 HAT 是连接到 Pi 顶部的扩展板。有关详细信息,请参阅下面的 GPIO 部分。
Raspberry Pi 4 需要哪种电源适配器?
要为您的 Raspberry Pi 4 提供果汁,您需要一个能够通过 USB Type-C 线提供至少 3 安培和 5 伏电压的电源。售价约 10 到 12 美元的官方 Raspberry Pi 4 电源可以解决问题,但任何符合这些最低标准并输出到 USB-C 的手机或笔记本电脑充电器也可以。您还可以使用用于为手机充电的 USB PD 移动电源为 Pi 4 供电。
根据您的 PC 可以输出多少汁液,您可以通过 USB-C 端口为 Raspberry Pi 4 供电,但您可能会看到屏幕右上角出现闪电图标,这意味着该板正在以降低的功率运行。
与以往生产的所有 Raspberry Pi 型号一样,Raspberry Pi 4 没有电源开关。打开 Raspberry Pi 的默认方法是插入。当您准备关闭它时,关闭操作系统,然后拔下电缆。您还可以购买可以打开和关闭电源的电源开关,但不要忘记在切断电源之前关闭操作系统。
请注意,所有早期版本的 Raspberry Pi 都使用微型 USB 连接器供电,并且可以使用 5 伏、2.5 安(或通常更低)的电源供电。因此,如果您有来自 Raspberry Pi 3 的电源适配器,则它不适用于您的 Raspberry Pi 4。
哪些 USB Type-C 电缆适用于 Raspberry Pi 4?
理论上,任何 USB Type-C 转 Type-C 电缆都应该可以工作,但 2020 年初之前生产的 Raspberry Pi 4 型号存在一个小错误,导致它们无法通过“电子标记”的 USB 电缆充电。带有 E 标记的 USB 电缆通常是通过 USB 3 以 10 Gbps 的速度提供高速数据传输的电缆。另一方面,任何 USB 2.0 电缆都可以与 Pi 4 一起使用,许多 5 Gbps 的 USB 3.1 电缆也可以。
我们在 Raspberry Pi 4 上测试了许多 USB-C 电缆,发现绝大多数都可以正常工作,主要的例外是 Apple MacBook 充电电缆和两条 10 Gbps 电缆。考虑到您仅使用此线充电(USB-C 端口仅接受电源),没有理由购买支持高速数据传输的线。2020 年初和后来生产的 Raspberry Pi 4s 已修复此问题。
Raspberry Pi 4 需要哪些配件?
与任何 Raspberry Pi 一样,您至少需要两件事(除了电路板本身)来操作 Pi 4:
通过 USB Type-C 输出至少 5 伏特和 3 安培的电源适配器
用于操作系统的 microSD 卡至少为 4GB(最好是 32GB)。固件更新后,如果需要,您可以丢弃 microSD 卡并从 USB 驱动器启动(见下文)。
如果您只有存储和电源,那么您需要无头安装 Raspberry Pi,通过 VNC 或 SSH 远程控制计算机。否则,您还需要:
一根微型 HDMI 到 HDMI 电缆(或两根),用于连接电视或显示器。您可以同时连接到两个屏幕。
一个屏幕。这可能是电视或显示器
一个键盘和鼠标。您可以使用有线或无线外围设备。像 Corsair K83 这样具有内置触摸板的无线键盘可以真正节省空间。
风扇或散热器。虽然这些不是绝对要求,但强烈推荐它们,因为 Raspberry Pi 4 会产生所有热量。
您不是绝对需要,但可能需要以下配件:
一个保护 Raspberry Pi 4 的外壳。我们建议您购买一个可以让您访问 GPIO 引脚的外壳。
一个 HAT,例如 Raspberry Pi Sense HAT 或 Unicorn HAT,它支持额外的功能。
一个摄像头模块,最好是 Raspberry Pi 高品质摄像头。
如何开始使用树莓派 4?
设置 Raspberry Pi 4 与旧型号相同。我们关于如何首次设置 Raspberry Pi 的文章向您详细展示了所有步骤。简而言之,您将一张空白的 microSD 卡放入您的 PC 或 Mac 并使用 Raspberry Pi Imager 将 Raspberry Pi OS 的磁盘映像“刻录”到其上。然后,您可以将 microSD 卡放入 Raspberry Pi,打开它并按照 Raspberry Pi OS 中的设置过程进行操作。
Raspberry Pi 4 上的存储:如何使其更快
无论您的处理器、RAM 和 GPU 有多快,如果您的存储速度很慢,那么日常任务(例如打开应用程序和文件)就会变得迟缓。像所有树莓派一样,4 B 的主要存储设备是它的 microSD 读卡器,它很方便,但有点受限。根据 Pi 基金会的说法,4 B 的最高传输速率为 50 MBps,是 3 B+ 上阅读器速度的两倍。容量没有已知的限制。
我们使用三星 EVO Plus microSD XC Class 10 卡进行的基准测试显示的速率低于理论最大值。Pi 4 B 的顺序读/写速率分别为 45.7 和 27.7 MBps,而 3 B+ 分别落后于 22.8 和 17.5 MBps。请记住,该卡的额定读取速度为 100 MBps,写入速度为 60 MBps。
如果您有高速 USB 闪存驱动器或外部 SSD,您可以从 Pi 4 B 获得更好的存储性能。 Pi 4 B 是第一款带有 USB 3 端口的 Pi,最大理论带宽为 625 MBps。为了了解它在现实生活中的工作原理,我们将外部 SSD 连接到 Raspberry Pi 4 B。您将在文章中找到完整的结果,我们的发现令人印象深刻。
在 USB 转 M.2 机箱中使用 Western Digital Blue SSD,我们看到传输速率比 microSD 卡快 2 到 13 倍。连接 SSD 后,应用程序的打开速度肯定要快得多。不幸的是,普通的 USB 闪存驱动器通常比 microSD 卡慢。
通过最近的固件更新,您现在可以从 USB SSD 或闪存驱动器启动您的 Raspberry Pi 4。因此,在您将固件和正确的文件安装到外部驱动器后,您可以完全取出 microSD 卡。
树莓派 4 有什么样的 Wi-Fi 和网络?
Raspberry Pi 4 具有与其直接前身相同的 802.11ac Wi-Fi,但它支持蓝牙 5.0,这是对先前型号蓝牙 4.0 的改进。更重要的是,以太网端口现在拥有更大的带宽,这使其能够提供全千兆的吞吐量,而以前的型号只能达到约 330 兆比特。
在测试中,PI 4 B 的以太网端口达到了 943 Mbps,这让其他树莓派大吃一惊。事实上,在吞吐量测试中,Pi 4 B 获得了 943 Mbps(接近最大值 1,000 Mbps)。这几乎是 Pi 3B+ 的五倍,后者只有 237 Mbps。
新旧 Raspberry Pi 都有 802.11ac Wi-Fi,可以在 2.4 GHz 或 5 GHz 频段上运行。所以我们没想到这里的性能会有很大差异。但是 Pi 4 的 5 GHz 吞吐量明显更高,返回 114 Mbps 的速率,而 Pi 3 B+ 的速率为 97 Mbps,提高了 18%。
需要风扇吗?Raspberry Pi 4 上的电源和热量
凭借更耗电的处理器和至少需要 5 伏、3 安的电源适配器,Pi 4 预计会比其前辈消耗更多的功率。在空闲时,Pi 4 B 消耗 3.4 瓦,这仅比 3 B+ 多 17%。在负载下,这个数字跃升至 7.6 瓦,但这仍然只比其直接前身多 19%。如果你想要最低功率的 Pi,性能就该死,然后选择 Pi Zero W,它在空闲时仅消耗 0.8 瓦,在负载下消耗 1.6 瓦。
当 Raspberry Pi 4 首次问世时,它的运行温度比现在要高得多。多亏了一些固件更新,炙手可热的 USB 控制器不像发布时那么火爆。尽管如此,如果您在 Pi 4 上执行任何严肃的任务,我们建议您使用风扇或至少一个散热器,这样您就可以避免节流。我们最喜欢的风扇解决方案是 Pimoroni Fan Shim,它连接到 GPIO 引脚。
Raspberry Pi 4 上的 GPIO 引脚:引脚分配是什么?
任何 Raspberry Pi 上真正的亮点是它的 40 个 GPIO(通用输入/输出)引脚集。引脚数和布局与之前的型号保持不变,回到 Raspberry Pi 2,因此任何连接到 Pi 2 或 Pi 3 的 HAT(连接在顶部的硬件)、传感器或 LED 屏幕都将与圆周率 4。
但是,Raspberry Pi 4 为某些引脚添加了一些新功能。对于正在连接各种外围设备的核心制造商,GPIO 引脚现在支持四个额外的 I2C、SPI 和 UART 连接。因此,如果您的传感器或外围设备需要这些接口中的任何一个,您现在可以拥有更多接口。
下面,您将找到一个新的 GPIO 引脚排列,它具有 Pi 4 的附加功能。要了解有关每个引脚的作用的更多信息,请查看我们的 Raspberry Pi 4 GPIO 引脚排列文章。
将 Raspberry Pi 4 用作 PC:是否足够好?
Raspberry Pi 4 的目标之一是成为一台功能强大的 PC,任何人都可以使用它来上网冲浪、进行轻松的生产力工作,甚至玩非常基本的游戏。为了测试这个用例,我花了几个小时在设备上做我的日常工作,我什至用它写了这篇评论的一部分。
我真的很喜欢能够输出到双显示器,这是我每天在工作和家里都会做的事情。而且,由于这些天我的大部分日常工作都是在网络浏览器中进行的,所以我使用 Chromium 编写、编辑和研究文章没有问题。即使打开了 15 个选项卡,它们之间的切换也很顺畅,而且我没有最大限度地使用 4GB 的板载 RAM。事实上,即使打开了近 60 个标签并运行了几个编程和生产力应用程序,我仍然没有接近 4GB。
虽然我不想每天都使用它,但免费的 GIMP 软件提供了一种不错的方式来编辑静止图像。如果我想在 Google Docs 之外处理电子表格或编写文档,LibreOffice 完全符合要求。
与现代 SSD 驱动的 PC 相比,从 microSD 卡打开应用程序和标签会使系统显得迟缓。但是,您可以将外部 SSD 连接到 Raspberry Pi 4 来解决该问题。
Raspberry Pi 4 上的 4K 输出、视频流
Raspberry Pi 4 具有两个微型 HDMI 端口,每个端口都可以连接到单独的显示器或电视,并且可以以高达 4K (3840 x 2160) 的分辨率运行。如果您有多个 4K 显示器(有关建议,请参阅我们的最佳 4K 游戏显示器页面),您可以选择:您可以以稍慢的 30 Hz 刷新率运行每个屏幕,也可以在设置菜单中启用 4K 模式,这会稍微提高电压,这样您就可以在 4K 和 60 Hz 下运行一台显示器,而在高达 1080p 60 Hz 的情况下运行另一台显示器。
在广泛的动手测试中,我发现虽然 30 Hz 的 4K 是可以忍受的,但像鼠标指针的移动这样的小东西有点迟钝。如果你有一个 4K 屏幕,你肯定最好选择 60 Hz 模式,但请注意,增加的电压也可能导致你的 CPU 变热并且更容易节流,所以使用那个风扇。
在网上冲浪、观看静止图像并享受 4K 的所有额外屏幕空间非常棒,高分辨率视频流是 Raspberry Pi 4 的致命弱点。由于 YouTube 使用 VP9 压缩,Raspberry Pi 未针对该压缩进行优化,因此如果您以全屏方式查看视频(它们在窗口中播放正常),视频可能会显得生涩。由于 DRM 保护,Netflix 和其他付费流媒体服务无法在 Chromium 中运行。
但是,有一个很好的解决方法可以解决抖动和 DRM 问题。一位名叫 Ventz 的开发人员制作了一个特殊版本的 Chromium,它使用来自 Chrome OS 的代码,这使得它可以无缝地运行流媒体服务。您需要做的就是按照 Ventz 在此处的说明进行操作。
添加更多视频内存也有助于播放。要调整视频内存量,请从开始菜单的首选项部分启动 Raspberry Pi 配置工具。然后,在性能选项卡上将 GPU 内存更改为 128 或 256。
如果您的屏幕分辨率为 1920 x 1080 或更低,则播放离线 1080p 视频效果很好。当我使用 VLC 播放器观看《复仇者联盟:终局之战》时,下载的预告片非常流畅。
Raspberry Pi 4 上的复古游戏
游戏仿真是任何 Raspberry Pi 中最流行的用例之一,Pi 4 紧随其后。推出近一年后,最受欢迎的仿真平台 RetroPie 并没有正式支持 Raspberry Pi 4。但是,现在 Pi 4 用户可以选择 RetroPie 或 Lakka。我们更喜欢 RetroPie 的界面和广泛的支持。
使用模拟器,您可以玩各种经典系统的游戏,从原始街机游戏到 Sega Genesis 和 Nintendo 64 (N64)。凭借其更快的处理器,Raspberry Pi 4 应该可以更好地模拟要求更高的游戏,例如 N64 游戏 GoldenEye 007。
要安装 Retropie,只需下载 Raspberry Pi 4 磁盘映像并使用 Etcher 将其刻录到 microSD 卡。然后,启动并按照说明进行操作。
使用 Raspberry Pi 4 作为 Web 服务器:简单快速
设置 Raspberry Pi Web 服务器非常容易,这是计算机最流行的用例之一。事实上,在 Tom’s Hardware,我们使用 Raspberry Pi 3 B 作为本地网络上的服务器,我们用它来托管我们的电池测试以供我们的笔记本电脑评论使用。
使用 Phoronix Apache 测试,Raspberry Pi 4 每秒处理 3,983 个请求,而 Pi 3 B+ 则为 2,850 个。这是 40% 的改进,这意味着您可以提供更重的网页或同时为更多的访问者提供服务,而不会出现延迟。
许多 Web 应用程序使用 PHP 服务器端脚本语言,因此更快地处理 PHP 可以提供很大帮助。在衡量 PHP 性能的 PHPBench 上,Raspberry Pi 4 B 得分为 101,540,是 Pi 3 B+ 得分 41,351 的两倍多。
如何对树莓派 4 进行超频?
我们已经在另一篇文章中解释了如何对 Raspberry Pi 4 进行超频以及您会得到什么样的结果。但是,最重要的是,您可以轻松地将 1.5 GHz CPU 超频到 2 GHz 以上(在我们的例子中,高达 2,147 MHz),并将 GPU 的频率从 500 MHz 提高到 600 MHz,而不会错过任何一个节拍。只要确保您有一个风扇,例如 Pimoroni Fan Shim。
底线
Raspberry Pi 4 是最好的 Raspberry Pi,最好的单板计算机,也是您在科技领域可以获得的最佳价值之一。虽然大多数成年用户都不想用一台 PC 来代替他们的 PC,但 Raspberry Pi 4 功能强大,足以在紧要关头使用台式计算机。
然而,Raspberry Pi 的性能和对 RAM 的慷慨帮助的最大好处不是来自使用 Raspberry Pi 4s 代替 x86 PC 的人们,而是来自所有利用这种能力来创建新的物联网设备、服务器和机器人的创新者。
编者注:本文中的一些基准测试结果由贡献者 Gareth Halfacree 授权,他在 Medium 上发布了自己对 Raspberry Pi 4 性能的详细分析。