Raspberry Pi 4

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Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Pi 4 Model B - Rückseite

Der Raspberry Pi 4 (RPi4B) ist ein Einplatinencomputer der britischen Raspberry Pi Foundation. Er kam am 24. Juni 2019 auf dem Markt.

Beschreibung

Der Raspberry Pi 4 ist das erste Modell der Raspberry Pi Serie, der mehr als 1 GB RAM (Arbeitsspeicher) bietet, optional stehen gegen Aufpreis 2, 4 oder 8 GB zur Verfügung. Er kann zwei HDMI-Displays mit hoher Auflösung ansteuern und bietet erstmals auch Gigabit Ethernet und USB 3.0. Das neue System on Chip (SoC) kann nun auch 4K-Videos mit H.265 (HEVC) und sechzig Standbildern in der Sekunde (2160p60) dekodieren. Herzstück des Raspberry Pi 4 Model B (RPi4B) ist der Broadcom-Chip BCM2711. Er vereint vier Rechenkerne vom Typ ARM Cortex-A72 mit Out-of-Order-Mikroarchitektur, eine neue VideoCore VI (VC6) GPU sowie die Controller für Gigabit Ethernet und PCI Express (PCIe). Der VideoCore VI-Grafikprozessor unterstützt OpenGL ES 3.x.

Der USB-3.0-Controller VIA Labs VL805 bindet zwei USB-A-Buchsen an. Zwei weitere USB 2.0-Buchsen stehen zusätzlich zur Verfügung. Für die Stromversorgung mit 5 Volt hat der Raspberry Pi 4 nun eine USB-C-Buchse statt wie bisher MicroUSB. Statt einem normalen HDMI-Anschluss besitzt der Raspberry Pi 4 nun zwei Micro-HDMI-Buchsen. Sie liefern HDMI-2.0-Signale für Displays mit Auflösungen bis zu 4K alias Ultra HD (UHD, 3840 × 2160 Pixel). Das Betriebssystem Raspbian basiert nun auf Debian Buster, welches offiziell erst im Juli 2019 vom Debian-Projekt freigegeben wird. Auf Kompatibilitätsgründen zu den Vorgängern bleibt Raspbian zunächst 32-bittig. Daher können die potenziellen Vorteile der 64-Bit-ARMv8-kompatiblen Cortex-A72-Kerne nicht ausgenutzt werden, Raspbian spricht sie als ARMv7-Kerne an. Der Hardware-Decoder für H.264 (MPEG-4 AVC) arbeitet nur bis Full HD (1080p60). Im Leerlauf verbraucht der RPi4B 4,4 Watt inklusive USB-Tastatur, Maus und Gigabit-Ethernet-Verbindung. Mit WLAN statt Ethernet sind es 4,2 Watt. Im Vergleich zu den Vorgängern ist die Leistungsaufnahme damit deutlich gestiegen. Es gibt Pins für Power over Ethernet und Schnittstellen für Kameras (CSI) und Displays (DSI). Wie bei den früheren Modellen stehen auch beim RPi4B eine Reihe von frei programmierbaren I/O-Ports zur Verfügung. Das Format des Einplatinencomputers ist gleich geblieben. Die USB-C-Buchse der ersten Boardrevision entspricht nicht der USB-Spezifikation, was zu einer Einschränkung bei der Stromversorgung führt, da Kabel mit einem E-Marker-Chip nicht funktionieren. Der E-Marker-Chip übernimmt die Aushandlung des Betriebsmodus.

Die Mediaplayer-Software LibreELEC (Leia) 9.2 ALPHA1 vom 24. Juni 2019 unterstützt erstmals den Raspberry Pi 4. LibreELEC ist ein Derivat von OpenELEC, welches seit Juni 2017 nicht mehr weiterentwickelt wird. Beide basieren auf Kodi, ehemals XBMC. Am 3. September 2019 wurde erstmals ein 64-Bit-Kernel der Raspberry-Pi-Foundation zum Testen angeboten. Änderungen an der 32-Bit-Userland-Software sind dafür nicht nötig. Der Fokus des 64-Bit-Kernels liegt auf dem Raspberry Pi 4, dieser läuft mit noch mehr Einschränkungen aber auch auf dem Raspberry Pi 3. Das am 27. Januar 2020 veröffentlichte Linux-Kernel 5.5 bringt eine Basis-Unterstützung für den Raspberry Pi 4 inklusive Treiber für den Gigabit-Ethernet-Contoller mit. Am 16. Januar 2020 postete Eben Upton auf Twitter, dass der Raspberry Pi 4 nun OpenGL ES 3.1 konform ist. Am 31. Januar 2020 kündigte Eben Upton den Beginn der Entwicklung eines Vulkan-Treibers der Raspberry Pi Foundation für den Raspberry Pi 4 an. Revision 1.2 des Raspberry Pi 4 behebt das Problem mit dem USB-C-Anschluss, so dass dieser nun konform zu der Spezifikation ist. Weiterhin wurde ein Spannungsschalter über dem Micro-SD-Kartenschacht auf der Rückseite nach rechts neben die Buchse verschoben, um versehentliches Abreißen durch Einstecken einer Speicherkarte zu verhindern.

Mehrere Entwickler arbeiten an einer UEFI-Firmware für den Raspberry Pi 4, um darauf dann eine größere Auswahl an ARM64-Linux-Distributionen booten zu können. UEFI steht für Unified Extensible Firmware Interface. Im Prinzip funktioniert das auch schon, aber es gibt (Stand 18. Februar 2020) noch Probleme mit USB 3.0. Am 16. März 2020 wurde die Beta-Version des neuen Bootloaders für den Raspberry Pi 4 veröffentlicht. Diese ermöglicht dem Raspberry Pi 4 das Booten über Ethernet. In Linux 5.6 vom 29. März 2020 folgte ein Treiber für den PCIe-Controller. Dadurch lässt sich jetzt auch der darüber angebundene USB-Controller ansprechen. RetroPie 4.6 vom 28. April 2020 unterstützt mit Beta-Status erstmals den Raspberry Pi 4. OpenBSD 6.7 vom 19. Mai 2020 unterstützt durch Verbesserungen für arm64 erstmals den Raspberry Pi 4. Es gibt in der Version jedoch noch Probleme beim ACPI-Modus.

Ende Mai 2020 kam der Raspberry Pi 4 mit 8 GB RAM auf den Markt. Zuvor verkaufte kein Hersteller die dafür nötigen LPDDR4-Chips mit 8 GB Kapazität. Auf der Platine gab es mit diesem Modell kleine Änderungen an der Stromversorgung. 8 GB lassen sich dank Large Physical Address Extensions (LPAE) auch mit dem offiziellen 32-Bit-Betriebssystem nutzen. In dem Zusammenhang nannte die Raspberry Pi Foundation das Betriebssystem Raspbian zu Raspberry Pi OS um. Die 64-Bit-Version von Raspberry Pi OS ist noch in der Beta-Phase. Seit Linux 5.10 vom 21. Dezember 2020 wird der VC4 (VideoCore IV) des Raspberry Pi unterstützt. Der Display-Support für Raspberry Pi 4 ist damit nun möglich. Grundlage dafür ist Mesa 20.3, das den V3DV-Vulkan-Treiber für Raspberry Pi 4 einführt. Im April 2022 veröffentlichte ein Nutzer der Appliance TurnKey Linux eine Vorabversion einer Portierung auf den Raspberry Pi 4. Im Juli 2022 wurde von System76 sein Betriebssystem Pop!_OS 22.04 LTS erstmals mit Unterstützung für den Raspberry Pi 4 und Raspberry Pi 400 PC veröffentlicht. Die Linux-Distribution Fedora 37 vom 15. November 2022 unterstützt erstmals den Raspberry Pi 4, inklusive Grafikbeschleunigung.

Technische Daten

• SoC: 64 Bit Broadcom BCM2711
• CPU: 4 x ARM Cortex-A72; 1,5 GHz
• GPU: VideoCore VI (VC6)
• RAM: LPDDR4-1866 (x32, Micron D9WHV/MT53D1024M32D4DT-053) 1, 2, 4 oder 8 GB
• Netzwerk: Gigabit Ethernet
• USB: 2 x USB 3.0; 2 x USB 2.0
• WiFi 2,4 GHz/5,0 GHz 802.11 b/g/n/ac; Bluetooth 5.0
• Externe Anschlüsse: 2x Micro-HDMI (bis zu 3840 × 2160 Pixel); 1x RJ-45; 2x USB-A 3.0; 2x USB-A 2.0; 1x MicroSD; 1x Audio-Klinke + Video-Out; 1x USB-C für Netzteil
• Onboard-Anschlüsse: GPIO-Stiftleiste; 1x PoE-Header; 1x DSI (Display); 1x CSI (Kamera)

Raspberry Pi 400 PC

Anfang November 2020 kam mit dem Raspberry Pi 400 ein Mini-PC von der Raspberry Pi Foundation auf den Markt. Darin ist ein Raspberry Pi 4 mit 4 GByte RAM enthalten, die Platine ist jedoch eine andere. Der PC ist 25,5 x 12,5 x 2 cm groß und alle Anschlüsse des Raspberry Pi 400 befinden sich an seiner Rückseite: Drei USB-A-Buchsen (zweimal USB 3.0, einmal USB 2.0), Gigabit Ethernet (RJ-45), zweimal Micro-HDMI, Stromversorgung per USB-C, microSD-Kartenleser und die GPIO-Pinleiste mit 40 Kontakten. Die Audio-Klinkenbuchse sowie die internen Anschlüsse für Kamera (CSI), Display (DSI) und Power-over-Ethernet (PoE) des Raspberry Pi 4 fehlen beim Raspberry Pi 400, ein Tastaturcontroller ist hingegen dazugekommen. Der ARM-Chip Broadcom BCM2711 ist mit 1,8 GHz Taktfrequenz 300 MHz schneller getaktet als der Raspberry Pi 4. Die Funktionstaste F10 der Tastatur dient gleichzeitig als Ein-/Ausschalter. Tage später wurde er auch mit deutschem Tastatur-Layout bestellbar.

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  Raspberry Pi 400 PC Box

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  Raspberry Pi 400 PC mit Netzteil, Maus, HDMI Kabel und Speicherkarte

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  Raspberry Pi 400 Anschlüsse

Weblinks

• Raspberry Pi Foundation | Raspberry Pi 4 Model B – Raspberry Pi
• Raspberry Pi 4: 4 GByte RAM, 4K, USB 3.0 und mehr Rechenpower | c't Magazin
• Making Pi ServerReady – SBBR-compliant (UEFI+ACPI) AArch64 firmware for the Raspberry Pi 4
• Raspberry Pi 4 Model B bei Wikimedia Commons
• Raspberry Pi 400 bei Wikimedia Commons