Raspberry Pi 4

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Der Raspberry Pi 4 (RPi4B) ist ein Einplatinencomputer der britischen Raspberry Pi Foundation. Er kam am 24. Juni 2019 auf dem Markt.[1]

Raspberry Pi 4 Model B
Raspberry Pi 4 Model B - Rückseite

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).[2] Der VideoCore VI-Grafikprozessor unterstützt OpenGL ES 3.x.[3]

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.[2] 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.[3] 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.[4]

Die Mediaplayer-Software LibreELEC (Leia) 9.2 ALPHA1 vom 24. Juni 2019 unterstützt erstmals den Raspberry Pi 4.[5] LibreELEC ist ein Derivat von OpenELEC, welches seit Juni 2017 nicht mehr weiterentwickelt wird. Beide basieren auf Kodi, ehemals XBMC.[6] Am 3. September 2019 wurde erstmals ein 64-Bit-Kernel der Raspberry-Pi-Foundation zum Testen angeboten.[7] 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.[8] 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.[9] Am 16. Januar 2020 postete Eben Upton auf Twitter, dass der Raspberry Pi 4 nun OpenGL ES 3.1 konform ist.[10] Am 31. Januar 2020 kündigte Eben Upton den Beginn der Entwicklung eines Vulkan-Treibers der Raspberry Pi Foundation für den Raspberry Pi 4 an.[11] 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.[12]

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.[13] 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.[14] 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.[15] RetroPie 4.6 vom 28. April 2020 unterstützt mit Beta-Status erstmals den Raspberry Pi 4.[16] 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.[17]

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.[18] 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.[19] Im April 2022 veröffentlichte ein Nutzer der Appliance TurnKey Linux eine Vorabversion einer Portierung auf den Raspberry Pi 4.[20][21]

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)[2][5]

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.[22] Tage später wurde er auch mit deutschem Tastatur-Layout bestellbar.[23]

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    Raspberry Pi 400 PC Box

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

Weblinks

Quellen

  1. ↑ Announcing the Raspberry Pi 4 | Opensource.com, 24 Jun 2019
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Raspberry Pi 4: 4 GByte RAM, 4K, USB 3.0 und mehr Rechenpower | c't Magazin, 24.06.2019
  3. ↑ 3,0 3,1 Raspberry Pi 4 erschienen - Pro-Linux, 24. Juni 2019
  4. ↑ Raspberry Pi 4: Zukünftige Board-Revision soll Probleme mit USB-C-Kabeln lösen | heise online, 10.07.2019
  5. ↑ 5,0 5,1 LibreELEC (Leia) 9.2 ALPHA1 with Raspberry Pi 4B Support – LibreELEC, June 24, 2019
  6. ↑ Archive:OpenELEC - Official Kodi Wiki
  7. ↑ Pi4 64-bit raspbian kernel for testing - Focus on Pi4 - Raspberry Pi Forums, Sep 03, 2019
  8. ↑ Raspberry Pi: Erste Fassung des 64-Bit-Kernels verfügbar | heise online, 16.09.2019
  9. ↑ Wireguard in Sicht, neue Btrfs-RAID-Modi und Raspi-4-Support | c't Magazin, 28.01.2020
  10. ↑ Eben Upton on Twitter: "😎 @Raspberry_Pi 4 is now OpenGL ES 3.1 conformant. Thanks to all our friends at @thekhronosgroup and @igalia for their help in getting this done. https://t.co/acwYVqDZ95" / Twitter, Jan 16, 2020
  11. ↑ Vulkan is coming to Raspberry Pi: first triangle - Raspberry Pi, 31st Jan 2020
  12. ↑ Raspberry Pi 4: Revision 1.2 mit ausgebessertem USB-C-Stecker im Handel | heise online, 24.02.2020
  13. ↑ UEFI-Firmware für den Raspberry Pi 4 (und 3) | heise online
  14. ↑ Raspberry Pi4: Booten vom Netzwerk | heise online, 16.03.2020
  15. ↑ Linux 5.6 freigegeben: Wireguard- und USB4-Support | c't Magazin, 30.03.2020
  16. ↑ RetroPie 4.6 released with Raspberry Pi 4 support. - RetroPie, 28th April 2020
  17. ↑ OpenBSD 6.7 mit Raspberry Pi 4- und Pinebook Pro-Unterstützung | heise online, 20.05.2020
  18. ↑ Einplatinencomputer: Raspberry Pi 4 mit 8 GByte RAM verfügbar | heise online, 28.05.2020
  19. ↑ Long-Term-Release Linux 5.10: Die wichtigsten Neuerungen im Überblick | heise online, 21.12.2020
  20. ↑ Turnkey Linux 17: neuer Unterbau und erste Vorversion für Raspberry Pi 4 | heise online, 14.04.2022
  21. ↑ Preliminary support for Raspberry pi 4 !!! | TurnKey GNU/Linux, 2022/04/06
  22. ↑ Raspberry Pi 400 im Tastaturgehäuse (nicht nur) für Schüler | heise online, 02.11.2020
  23. ↑ Raspberry Pi 400 mit deutscher Tastatur und mehr Details | heise online, 05.11.2020
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