يعمل Raspberry Pi مع وحدة معالجة الرسومات الخارجية على تشغيل Doom 3 بدقة 4K

لقد تم الاحتفال منذ فترة طويلة بجهاز Raspberry Pi باعتباره جهاز كمبيوتر متعدد الاستخدامات وبأسعار معقولة للهواة والمعلمين وعشاق التكنولوجيا. على مر السنين، قامت بتشغيل كل شيء بدءًا من مشاريع المنزل الذكي وحتى الخوادم الشخصية المدمجة. ومع ذلك، فإن فكرة توصيل *Raspberry Pi بوحدة معالجة رسومات خارجية (eGPU)* وتشغيل ألعاب ذات رسوميات مكثفة مثل *Doom 3 بدقة 4K* قد تبدو وكأنها خيال علمي بالنسبة للكثيرين. ومن المثير للدهشة أن الابتكارات الحديثة والتجارب المجتمعية جعلت هذا الأمر حقيقة واقعة، حيث أظهرت المرونة والإمكانات المذهلة لنظام Raspberry Pi البيئي.

مع وصول Raspberry Pi 4 وRaspberry Pi 5، تلقت المنصة ترقيات مهمة في خيارات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ودعم USB 3.0، وقدرات الإدخال/الإخراج الأسرع. فتحت هذه التحسينات الباب أمام الأجهزة الطرفية عالية الأداء، بما في ذلك إمكانية تسريع وحدة معالجة الرسومات عبر المحولات أو اللوحات الوسيطة. من خلال توصيل وحدة معالجة رسومات خارجية بـ Raspberry Pi - غالبًا باستخدام محول M.2 NVMe إلى PCIe أو وحدة الحوسبة مع ممرات PCIe المكشوفة - يمكن للمستخدمين فتح أداء رسومي لم يسبق له مثيل على اللوحة الصغيرة.

ماذا يعني هذا في الممارسة العملية؟لقد أثبت المتحمسون الآن أنه من الممكن تمامًا تشغيل منافذ الألعاب الكلاسيكية مثل *Doom 3* على إعداد Raspberry Pi المعزز بوحدة معالجة الرسومات المنفصلة. لا يقتصر الأمر على التشغيل فحسب، بل يتم ذلك بدقة *4K* مع أداء سلس.

كيف يعمل

لتحقيق هذا المستوى من الأداء، هناك بعض المكونات والخطوات الأساسية الضرورية:

• Raspberry Pi 4 أو 5:توفر هذه الطرازات الأداء وإمكانات التواصل المطلوبة لإعداد وحدة معالجة الرسومات الخارجية.
• وحدة الحوسبة 4 (CM4):على عكس لوحات Raspberry Pi القياسية، تحتوي CM4 على ممرات PCIe مكشوفة، مما يجعلها مناسبة للاتصال بوحدات معالجة الرسومات مباشرة عبر المحولات.
• لوحة محول PCIe:تستخدم للتفاعل بين Pi ووحدة معالجة الرسومات الخارجية.
• مصدر الطاقة:الطاقة المخصصة ضرورية لتشغيل بطاقات الرسومات الخارجية، حيث لا يستطيع Pi نفسه توفير طاقة كافية.
• نظام التشغيل Linux مع برامج تشغيل GPU:إصدار متوافق مع Raspberry Pi من Linux، عادةً Raspberry Pi OS أو Ubuntu، تم تكوينه باستخدام برامج التشغيل الضرورية لوحدة معالجة الرسومات المتصلة.

بمجرد توصيل جميع مكونات الأجهزة وتشغيلها بشكل صحيح، يجب على المستخدمين تثبيت برامج تشغيل الرسومات المطلوبة وتبعيات البرامج. يتضمن هذا غالبًا تعديل النواة أو استخدام طبقات البرامج مثل Vulkan أو OpenGL لتمكين التوافق مع محرك اللعبة الذي يعمل على تشغيل Doom 3.

أداء غير واقعي على لوحة صغيرة

قد لا يبدو تشغيل *Doom 3* بدقة 4K أمرًا مبتكرًا على جهاز كمبيوتر نموذجي مخصص للألعاب، ولكن عندما يأتي من جهاز بحجم بطاقة الائتمان، فهو أمر مذهل تمامًا. تُظهر اختبارات المجتمع باستخدام وحدات معالجة الرسومات مثل NVIDIA GTX 1060 وAMD RX 580 وحتى الإدخالات الأحدث مثل RTX 2060 أنه بمجرد توصيلها بـ Raspberry Pi CM4، يمكن لهذه البطاقات تقديم معدلات إطارات تبلغ 60 إطارًا في الثانية أو أكثر في الإعدادات العالية.

يأتي هذا الأداء المذهل بفضل مزيج من منطق اللعبة ومهام الخلفية التي تتعامل مع وحدة المعالجة المركزية الخاصة بـ Pi، بينما تعرض وحدة معالجة الرسومات بيئات وإضاءة وتأثيرات ثلاثية الأبعاد معقدة. *يساعد محرك id Tech 4 الفعال في Doom 3* - المعروف بتوسيع نطاقه بشكل جيد مع الأجهزة القديمة - بشكل كبير في تحقيق هذا الأداء العالي على نظام ضعيف نسبيًا.

التأثير على DIY ومجتمع المصادر المفتوحة

لا يعد هذا الإنجاز مجرد شهادة على قدرات وحدات معالجة الرسومات الحديثة وتحسينات Raspberry Pi، بل إنه يسلط الضوء أيضًا على الجهود التعاونية لمجتمع *المصادر المفتوحة*. لقد جاء تطوير برامج التشغيل والبرامج النصية للتكوين ومكتبات التوافق إلى حد كبير من المتحمسين الملتزمين بدفع الحدود.

لقد ازدهرت شعبية مشاريع مثلPiPCIeوالنواة المخصصة والتوزيعات المعدلة بفضل منتديات مثل منتديات Raspberry Pi وR/raspberry_pi من Reddit ومستودعات GitHub. إنه مزيج نادر من روح الأعمال اليدوية والحوسبة المتقدمة.

تعتبر هذه التطورات مثيرة بشكل خاص للطلاب والمعلمين الذين يتطلعون إلى دراسة هندسة الكمبيوتر وأداء الألعاب. يعزز إنشاء نظام Raspberry Pi eGPU التعلم في برمجة برامج التشغيل، وأنظمة Linux، والإلكترونيات - دون الحاجة إلى أجهزة باهظة الثمن.

التحديات على طول الطريق

على الرغم من أن هذا الابتكار مثير، فإنه لا يأتي بدون عقبات:

• مشكلات التوافق:لن تعمل جميع وحدات معالجة الرسومات الخارجية بشكل جيد مع المعالجات القائمة على ARM وبرامج التشغيل القديمة.
• متطلبات الطاقة:عادة ما يكون مصدر طاقة ATX مطلوبًا لتشغيل وحدة معالجة الرسومات لسطح المكتب، مما يضيف حجمًا وتعقيدًا إلى البنية.
• الكمون:الاتصال عبر PCIe من Pi إلى وحدة معالجة الرسومات ليس سريعًا أو محسّنًا كما هو الحال في الأنظمة الأساسية x86، مما قد يتسبب في حدوث تعثر في بعض الأحيان.
• دعم برامج التشغيل:تتطلب بعض وحدات معالجة الرسومات، وخاصة بطاقات NVIDIA الحديثة، تعديلات على kernel أو حزم برامج تشغيل مُنشأة مسبقًا غير مدعومة رسميًا بواسطة Raspberry Pi OS.

على الرغم من هذه المشكلات، فإن الحقيقة المطلقة المتمثلة في أن الأفراد يمكنهم إنشاء مثل هذه الأنظمة توضح المدى الذي وصلت إليه *الحوسبة ذات اللوحة الواحدة* خلال العقد الماضي.

ألعاب أخرى وإمكانات المستقبل

بالإضافة إلى *Doom 3*، يتم أيضًا تجربة ألعاب أخرى مثلHalf-Life 2وQuake 4والألعاب المستقلة المبنية على محركات Unity أو Godot. بفضل التحديثات المستمرة لبرامج تشغيل Mesa 3D وVulkan لمنصات ARM، يتزايد نطاق البرامج المدعومة بشكل مطرد.

ألمحت مؤسسة Raspberry Pi إلى توسيع قدرات الحوسبة في النماذج القادمة، ويمكن للجهود المجتمعية في يوم من الأيام أن تجعل توسيع PCIe للتوصيل والتشغيل ميزة بدلاً من الاختراق.

يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة إمكانية إنشاء *مراكز ألعاب محمولة* أو أجهزة كمبيوتر محمولة باليد أو وحدات تحكم بث صديقة للميزانية تعتمد على لوحات التوت - مما يؤدي بشكل أساسي إلى إضفاء الطابع الديمقراطي على الحوسبة كثيفة الرسومات إلى مستوى جديد من إمكانية الوصول.

خاتمة

إن القدرة على تشغيل *Doom 3 بدقة 4K على Raspberry Pi* المتصل بوحدة معالجة رسومات خارجية ليست مجرد تجربة ممتعة؛ إنها لمحة عن المستقبل حيث تمتزج الحوسبة المدمجة مع الرسومات عالية الأداء. بالنسبة للهواة والمعلمين والمتخصصين في التكنولوجيا، يمثل هذا عصرًا جديدًا ومثيرًا من التجارب. سواء كان ذلك بمثابة دليل على المفهوم أو جهاز ألعاب صغير عملي، فإن Raspberry Pi يستمر في التطور إلى ما هو أبعد من بداياته المتواضعة.

التعليمات

• س: هل يمكنني استخدام أي وحدة معالجة رسومات مع Raspberry Pi؟
  ج: لا، ليست كل وحدات معالجة الرسومات متوافقة. ستحتاج إلى برنامج تشغيل متاح مفتوح المصدر ودعم مناسب لمعالجات ARM. غالبًا ما تتمتع بطاقات AMD بدعم أفضل لبرنامج تشغيل Linux لحالة الاستخدام هذه.
• س: ما هو طراز Raspberry Pi الأفضل لإعدادات eGPU؟
  ج: تعد وحدة Raspberry Pi Compute Module 4 أكثر ملاءمة لتوسيع وحدة معالجة الرسومات بسبب ممرات PCIe التي يمكن الوصول إليها.
• س: هل الأداء هو نفسه الموجود على جهاز الكمبيوتر؟
  ج: لا، رغم أنه مثير للإعجاب، إلا أن الأداء قد يظل محدودًا بسبب النطاق الترددي الداخلي واختناقات وحدة المعالجة المركزية على جهاز Pi.
• س: ما هي الألعاب التي يمكنني لعبها من خلال هذا الإعداد؟
  ج: في الغالب الألعاب القديمة أو المحسنة مثل Doom 3 وQuake وبعض الألعاب المستقلة المبنية على Unity أو SDL.
• س: هل هذا الإعداد مناسب للمبتدئين؟
  ج: ليس تماما. يتطلب إعداد eGPU على Pi بنجاح معرفة نظام التشغيل Linux وأجهزة اللحام أو التوصيل وإدارة برامج التشغيل.

بالنسبة لأولئك الذين يتمتعون بالمهارات التقنية والشغف بالتجربة، فإن دمج Raspberry Pi ووحدات معالجة الرسومات الخارجية يثبت أنه لا حدود له. سواء كنت تمارس الألعاب أو التعلم أو البناء، فإن الجيل التالي من الحوسبة المدمجة أصبح بين يديك بالفعل.