Raspberry Pi mit externer GPU führt Doom 3 mit 4K aus

Der Raspberry Pi wird seit langem als vielseitiger und erschwinglicher Einplatinencomputer für Bastler, Pädagogen und Technikbegeisterte gefeiert. Im Laufe der Jahre hat es alles unterstützt, von Smart-Home-Projekten bis hin zu kompakten persönlichen Servern. Allerdings mag die Idee, einen *Raspberry Pi an eine externe GPU (eGPU)* anzuschließen und grafikintensive Spiele wie *Doom 3 in 4K-Auflösung* auszuführen, für viele wie Science-Fiction klingen. Überraschenderweise haben jüngste Innovationen und Community-Experimente dies Wirklichkeit werden lassen und die unglaubliche Flexibilität und das Potenzial des Raspberry Pi-Ökosystems demonstriert.

Mit der Einführung des Raspberry Pi 4 und Raspberry Pi 5 erhielt die Plattform wichtige Verbesserungen bei den RAM-Optionen, der USB 3.0-Unterstützung und schnelleren I/O-Fähigkeiten. Diese Verbesserungen öffneten die Tür zu leistungsstarken Peripheriegeräten, einschließlich der Möglichkeit einer GPU-Beschleunigung über Adapter oder Zwischenplatinen. Durch den Anschluss einer externen GPU an einen Raspberry Pi – oft über einen M.2 NVMe-zu-PCIe-Adapter oder ein Rechenmodul mit freiliegenden PCIe-Lanes – können Benutzer eine noch nie dagewesene Grafikleistung auf dem winzigen Board freischalten.

Was bedeutet das in der Praxis?Enthusiasten haben nun bewiesen, dass es durchaus möglich ist, Portierungen klassischer Spiele wie *Doom 3* auf einem Raspberry Pi-Setup auszuführen, das mit einer separaten GPU ausgestattet ist. Nicht nur laufen, sondern mit *4K-Auflösung* und reibungsloser Leistung.

Wie es funktioniert

Um dieses Leistungsniveau zu erreichen, sind einige Schlüsselkomponenten und Schritte notwendig:

• Raspberry Pi 4 oder 5:Diese Modelle bieten die Leistung und das Schnittstellenpotenzial, die für ein externes GPU-Setup erforderlich sind.
• Compute Module 4 (CM4):Im Gegensatz zu den Standard-Raspberry-Pi-Boards verfügt das CM4 über freiliegende PCIe-Lanes, wodurch es für den direkten Anschluss an GPUs über Adapter geeignet ist.
• PCIe-Adapterplatine:Wird als Schnittstelle zwischen dem Pi und der externen GPU verwendet.
• Stromversorgung:Für den Betrieb externer Grafikkarten ist eine dedizierte Stromversorgung unerlässlich, da der Pi selbst nicht ausreichend Strom liefern kann.
• Linux-Betriebssystem mit GPU-Treibern:Eine Raspberry Pi-kompatible Version von Linux, normalerweise Raspberry Pi OS oder Ubuntu, konfiguriert mit den erforderlichen Treibern für die angeschlossene GPU.

Sobald alle Hardwarekomponenten angeschlossen und ordnungsgemäß mit Strom versorgt sind, müssen Benutzer die erforderlichen Grafiktreiber und Softwareabhängigkeiten installieren. Dazu gehört oft die Änderung des Kernels oder die Verwendung von Softwareschichten wie Vulkan oder OpenGL, um die Kompatibilität mit der Spiel-Engine zu ermöglichen, die Doom 3 antreibt.

Unwirkliche Leistung auf einem winzigen Board

Das Ausführen von *Doom 3* in 4K klingt auf einem typischen Gaming-PC vielleicht nicht bahnbrechend, aber auf einem Gerät in der Größe einer Kreditkarte ist es geradezu erstaunlich. Community-Tests mit GPUs wie der NVIDIA GTX 1060, AMD RX 580 und noch neueren Modellen wie der RTX 2060 zeigen, dass diese Karten, sobald sie an einen Raspberry Pi CM4 angeschlossen sind, bei hohen Einstellungen Bildraten von 60 FPS oder mehr liefern können.

Diese unglaubliche Leistung ist einer Kombination aus der CPU des Pi zu verdanken, die Spiellogik und Hintergrundaufgaben übernimmt, während die GPU komplexe 3D-Umgebungen, Beleuchtung und Effekte rendert. *Die effiziente id Tech 4-Engine* von Doom 3 – bekannt dafür, dass sie sich gut mit älterer Hardware skalieren lässt – trägt auch enorm dazu bei, eine so hohe Leistung auf einem relativ leistungsschwachen System zu erzielen.

Auswirkungen auf die DIY- und Open-Source-Community

Dieser Durchbruch ist nicht nur ein Beweis für die Leistungsfähigkeit moderner GPUs und Raspberry Pi-Verbesserungen – er wirft auch ein Licht auf die gemeinsamen Bemühungen der *Open-Source-Community*. Die Entwicklung von Treibern, Konfigurationsskripten und Kompatibilitätsbibliotheken kam größtenteils von Enthusiasten, die sich der Überwindung von Grenzen verschrieben haben.

Projekte wiePiPCIe, benutzerdefinierte Kernel und angepasste Distributionen erfreuen sich dank Foren wie Raspberry Pi-Foren, Reddits r/raspberry_pi und GitHub-Repositories immer größerer Beliebtheit. Es ist eine seltene Mischung aus DIY-Geist und fortschrittlicher Computertechnik.

Diese Entwicklungen sind besonders spannend für Studenten und Lehrkräfte, die sich mit Computerarchitektur und Spieleleistung befassen möchten. Der Aufbau eines Raspberry Pi eGPU-Systems fördert das Erlernen von Treiberprogrammierung, Linux-Systemen und Elektronik – ohne übermäßig teure Hardware zu erfordern.

Herausforderungen auf dem Weg

So aufregend diese Innovation auch ist, sie kommt nicht ohne Hürden:

• Kompatibilitätsprobleme:Nicht alle externen GPUs funktionieren gut mit ARM-basierten Prozessoren und älteren Treibern.
• Leistungsbedarf:Für den Betrieb einer Desktop-GPU ist normalerweise ein ATX-Netzteil erforderlich, was den Aufbau voluminöser und komplexer macht.
• Latenz:Die Kommunikation über PCIe vom Pi zur GPU ist nicht so schnell oder optimiert wie auf x86-Plattformen, was gelegentlich zu Rucklern führen kann.
• Treiberunterstützung:Einige GPUs, insbesondere moderne NVIDIA-Karten, erfordern Kernel-Änderungen oder vorgefertigte Treiberpakete, die vom Raspberry Pi OS nicht offiziell unterstützt werden.

Trotz dieser Probleme zeigt die bloße Tatsache, dass Einzelpersonen solche Systeme konstruieren können, wie weit *Single-Board-Computing* im letzten Jahrzehnt fortgeschritten ist.

Andere Spiele und zukünftiges Potenzial

Über *Doom 3* hinaus wird auch mit anderen Titeln wieHalf-Life 2,Quake 4und Indie-Spielen experimentiert, die auf Unity- oder Godot-Engines basieren. Dank kontinuierlicher Updates der Mesa 3D- und Vulkan-Treiber für ARM-Plattformen wächst die Palette der unterstützten Software stetig.

Die Raspberry Pi Foundation hat angedeutet, die Rechenkapazitäten in kommenden Modellen zu erweitern, und Community-basierte Bemühungen könnten die Plug-and-Play-PCIe-Erweiterung eines Tages zu einer Funktion und nicht zu einem Hack machen.

Dies erhöht auch das Potenzial für *tragbare Gaming-Center*, Handheld-Computer oder budgetfreundliche Streaming-Konsolen auf Basis von Raspberry-Boards – und demokratisiert grafikintensives Computing im Wesentlichen auf ein neues Niveau der Zugänglichkeit.

Abschluss

Die Möglichkeit, *Doom 3 in 4K auf einem Raspberry Pi* auszuführen, der an eine externe GPU angeschlossen ist, ist nicht nur ein lustiges Experiment; Es ist ein Blick in eine Zukunft, in der kompaktes Computing mit leistungsstarker Grafik verschmilzt. Für Bastler, Pädagogen und Techniktüftler bedeutet dies ein aufregendes neues Zeitalter des Experimentierens. Ob als Proof of Concept oder praktisches Mini-Gaming-Rig, der Raspberry Pi entwickelt sich weit über seine bescheidenen Anfänge hinaus weiter.

FAQ

• F: Kann ich jede GPU mit Raspberry Pi verwenden?
  A: Nein, nicht alle GPUs sind kompatibel. Sie benötigen eines mit verfügbaren Open-Source-Treibern und angemessener Unterstützung für ARM-Prozessoren. AMD-Karten verfügen für diesen Anwendungsfall oft über eine bessere Linux-Treiberunterstützung.
• F: Welches Raspberry Pi-Modell eignet sich am besten für eGPU-Setups?
  A: Das Raspberry Pi Compute Module 4 eignet sich aufgrund seiner zugänglichen PCIe-Lanes am besten für die GPU-Erweiterung.
• F: Ist die Leistung dieselbe wie auf einem PC?
  A: Nein, obwohl die Leistung beeindruckend ist, kann sie dennoch durch interne Bandbreite und CPU-Engpässe auf dem Pi eingeschränkt sein.
• F: Welche Spiele kann ich mit diesem Setup spielen?
  A: Meist ältere oder optimierte Spiele wie Doom 3, Quake und einige Indie-Titel, die auf Unity oder SDL basieren.
• F: Ist dieses Setup für Anfänger geeignet?
  A: Nicht ganz. Die erfolgreiche Einrichtung einer eGPU auf einem Pi erfordert Kenntnisse über Linux, das Löten oder Anschließen von Hardware sowie die Treiberverwaltung.

Für diejenigen mit technischen Fähigkeiten und einer Leidenschaft für Experimente sind mit der Kombination von Raspberry Pi und externen GPUs keine Grenzen gesetzt. Egal, ob Sie spielen, lernen oder bauen, die nächste Generation kompakter Computer liegt bereits in Ihren Händen.