Raspberry Pi z zewnętrznym procesorem graficznym obsługuje Doom 3 w rozdzielczości 4K

Raspberry Pi od dawna jest uznawany za wszechstronny i niedrogi komputer jednopłytkowy przeznaczony dla hobbystów, nauczycieli i entuzjastów technologii. Przez lata zasilał wszystko, od projektów inteligentnych domów po kompaktowe serwery osobiste. Jednak pomysł podłączenia *Raspberry Pi do zewnętrznego procesora graficznego (eGPU)* i uruchamiania gier wymagających dużej wydajności graficznej, takich jak *Doom 3 w rozdzielczości 4K*, ​​może dla wielu brzmieć jak science fiction. Co zaskakujące, ostatnie innowacje i eksperymenty społeczności sprawiły, że stało się to rzeczywistością, pokazując niesamowitą elastyczność i potencjał ekosystemu Raspberry Pi.

Wraz z pojawieniem się Raspberry Pi 4 i Raspberry Pi 5 platforma otrzymała krytyczne ulepszenia w zakresie opcji pamięci RAM, obsługi USB 3.0 i szybszych możliwości wejścia/wyjścia. Te ulepszenia otworzyły drzwi do wysokowydajnych urządzeń peryferyjnych, w tym możliwości przyspieszania GPU za pomocą adapterów lub płytek pośredniczących. Podłączając zewnętrzny procesor graficzny do Raspberry Pi — często przy użyciu adaptera M.2 NVMe na PCIe lub modułu obliczeniowego z odsłoniętymi liniami PCIe — użytkownicy mogą odblokować nigdy wcześniej niewidzianą wydajność graficzną na małej płytce.

Co to oznacza w praktyce?Entuzjaści pokazali, że całkowicie możliwe jest uruchamianie portów klasycznych gier, takich jak *Doom 3*, na konfiguracji Raspberry Pi wzmocnionej oddzielnym procesorem graficznym. Nie tylko działa, ale robi to w *rozdzielczości 4K* i płynnej wydajności.

Jak to działa

Aby osiągnąć ten poziom wydajności, koniecznych jest kilka kluczowych komponentów i kroków:

• Raspberry Pi 4 lub 5:Te modele oferują wydajność i potencjał interfejsu wymagany do konfiguracji zewnętrznego procesora graficznego.
• Moduł obliczeniowy 4 (CM4):W przeciwieństwie do standardowych płyt Raspberry Pi, CM4 ma odsłonięte linie PCIe, dzięki czemu nadaje się do bezpośredniego łączenia z procesorami graficznymi za pomocą adapterów.
• Płytka adaptera PCIe:używana do łączenia Pi z zewnętrznym procesorem graficznym.
• Zasilanie:Dedykowana moc jest niezbędna do obsługi zewnętrznych kart graficznych, ponieważ samo Pi nie jest w stanie zapewnić wystarczającej mocy.
• System operacyjny Linux ze sterownikami GPU:Wersja systemu Linux kompatybilna z Raspberry Pi, zazwyczaj Raspberry Pi OS lub Ubuntu, skonfigurowana z niezbędnymi sterownikami dla podłączonego procesora graficznego.

Po podłączeniu i prawidłowym zasilaniu wszystkich komponentów sprzętowych użytkownicy muszą zainstalować wymagane sterowniki graficzne i zależności programowe. Często obejmuje to modyfikację jądra lub użycie warstw oprogramowania, takich jak Vulkan lub OpenGL, aby zapewnić kompatybilność z silnikiem gry napędzającym Doom 3.

Nierealna wydajność na małej płycie

Uruchamianie *Dooma 3* w rozdzielczości 4K może nie wydawać się przełomowe na typowym komputerze do gier, ale na urządzeniu wielkości karty kredytowej jest wręcz zdumiewające. Testy społeczności z procesorami graficznymi, takimi jak NVIDIA GTX 1060, AMD RX 580 i jeszcze nowszymi wersjami, takimi jak RTX 2060, pokazują, że po podłączeniu do Raspberry Pi CM4 karty te mogą zapewnić liczbę klatek na sekundę na poziomie 60 FPS lub więcej przy wysokich ustawieniach.

Ta niewiarygodna wydajność jest efektem połączenia procesora Pi obsługującego logikę gry i zadania w tle, podczas gdy procesor graficzny renderuje złożone środowiska 3D, oświetlenie i efekty. *Wydajny silnik id Tech 4* gry Doom 3 — znany z dobrego skalowania ze starszym sprzętem — również ogromnie pomaga w osiągnięciu tak wysokiej wydajności na stosunkowo słabym systemie.

Wpływ na społeczność DIY i Open Source

Ten przełom jest nie tylko świadectwem możliwości nowoczesnych procesorów graficznych i ulepszeń Raspberry Pi — rzuca także światło na wspólne wysiłki *społeczności open source*. Rozwój sterowników, skryptów konfiguracyjnych i bibliotek kompatybilności był w dużej mierze dziełem entuzjastów oddanych przesuwaniu granic.

Projekty takie jakPiPCIe, niestandardowe jądra i dostosowane dystrybucje zyskały na popularności dzięki forom takim jak fora Raspberry Pi, r/raspberry_pi Reddit i repozytoria GitHub. To rzadkie połączenie ducha majsterkowania i zaawansowanych obliczeń.

Zmiany te są szczególnie ekscytujące dla studentów i nauczycieli chcących studiować architekturę komputerów i wydajność gier. Budowa systemu eGPU Raspberry Pi sprzyja nauce programowania sterowników, systemów Linux i elektroniki — bez konieczności stosowania zbyt drogiego sprzętu.

Wyzwania na drodze

Choć ta innowacja jest ekscytująca, nie pojawia się bez przeszkód:

• Problemy ze zgodnością:Nie wszystkie zewnętrzne procesory graficzne będą dobrze współpracować z procesorami opartymi na architekturze ARM i starszymi sterownikami.
• Wymagania dotyczące zasilania:Do uruchomienia procesora graficznego do komputerów stacjonarnych zwykle wymagany jest zasilacz ATX, co zwiększa objętość i złożoność konstrukcji.
• Opóźnienie:Komunikacja przez PCIe od Pi do procesora graficznego nie jest tak szybka ani zoptymalizowana jak na platformach x86, co może powodować sporadyczne zacięcia.
• Obsługa sterowników:Niektóre procesory graficzne, szczególnie nowoczesne karty NVIDIA, wymagają modyfikacji jądra lub gotowych pakietów sterowników, które nie są oficjalnie obsługiwane przez system operacyjny Raspberry Pi.

Pomimo tych problemów sam fakt, że pojedyncze osoby mogą konstruować takie systemy, pokazuje, jak daleko zaszło *przetwarzanie jednopłytkowe* w ciągu ostatniej dekady.

Inne gry i potencjał na przyszłość

Oprócz *Doom 3* eksperymentowane są także inne tytuły, takie jakHalf-Life 2,Quake 4i gry niezależne zbudowane na silnikach Unity lub Godot. Dzięki ciągłym aktualizacjom sterowników Mesa 3D i Vulkan dla platform ARM, zakres obsługiwanego oprogramowania stale rośnie.

Fundacja Raspberry Pi zasugerowała rozszerzenie możliwości obliczeniowych w nadchodzących modelach, a wysiłki społeczności mogą pewnego dnia sprawić, że rozszerzenie PCIe typu plug-and-play stanie się funkcją, a nie hackiem.

Zwiększa to również potencjał *przenośnych centrów gier*, komputerów podręcznych lub niedrogich konsol do przesyłania strumieniowego opartych na płytach malinowych — zasadniczo demokratyzując przetwarzanie intensywnie wykorzystujące grafikę do nowego poziomu dostępności.

Wniosek

Możliwość uruchomienia *Dooma 3 w rozdzielczości 4K na Raspberry Pi* podłączonym do zewnętrznego procesora graficznego to nie tylko zabawny eksperyment; to spojrzenie w przyszłość, w której kompaktowe komputery łączą się z wydajną grafiką. Dla hobbystów, nauczycieli i majsterkowiczów oznacza to nową, ekscytującą erę eksperymentów. Niezależnie od tego, czy chodzi o dowód koncepcji, czy o praktyczną mini platformę do gier, Raspberry Pi nadal ewoluuje daleko poza swoje skromne początki.

Często zadawane pytania

• P: Czy mogę używać dowolnego procesora graficznego z Raspberry Pi?
  Odp.: Nie, nie wszystkie procesory graficzne są kompatybilne. Będziesz potrzebował jednego z dostępnymi sterownikami typu open source i odpowiednią obsługą procesorów ARM. Karty AMD często mają lepszą obsługę sterowników dla systemu Linux w tym przypadku użycia.
• P: Który model Raspberry Pi jest najlepszy do konfiguracji eGPU?
  Odp.: Moduł obliczeniowy Raspberry Pi 4 najlepiej nadaje się do rozbudowy procesora graficznego ze względu na dostępne linie PCIe.
• P: Czy wydajność jest taka sama jak na komputerze PC?
  Odp.: Nie, choć wydajność jest imponująca, może nadal być ograniczona przez wewnętrzną przepustowość i wąskie gardła procesora w Pi.
• P: W jakie gry mogę grać w tej konfiguracji?
  Odp.: Głównie starsze lub zoptymalizowane gry, takie jak Doom 3, Quake i niektóre tytuły niezależne oparte na Unity lub SDL.
• P: Czy ta konfiguracja jest przyjazna dla początkujących?
  O: Nie do końca. Pomyślne skonfigurowanie eGPU na Pi wymaga znajomości Linuksa, lutowania lub łączenia sprzętu oraz zarządzania sterownikami.

Dla osób posiadających umiejętności techniczne i pasję do eksperymentów połączenie Raspberry Pi i zewnętrznych procesorów graficznych udowadnia, że ​​nie ma ograniczeń. Niezależnie od tego, czy grasz, uczysz się czy budujesz, następna generacja kompaktowych komputerów jest już w Twoich rękach.