Raspberry Pi พร้อม GPU ภายนอกรัน Doom 3 ที่ 4K

Raspberry Pi ได้รับการยกย่องมาอย่างยาวนานว่าเป็นคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวอเนกประสงค์และราคาไม่แพงสำหรับมือสมัครเล่น นักการศึกษา และผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยี ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ได้ขับเคลื่อนทุกสิ่งตั้งแต่โปรเจ็กต์บ้านอัจฉริยะไปจนถึงเซิร์ฟเวอร์ส่วนตัวขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตาม แนวคิดในการเชื่อมต่อ *Raspberry Pi กับ GPU ภายนอก (eGPU)* และการรันเกมที่เน้นกราฟิก เช่น *Doom 3 ที่ความละเอียด 4K* อาจฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์สำหรับหลายๆ คน น่าประหลาดใจที่นวัตกรรมล่าสุดและการทดลองในชุมชนทำให้สิ่งนี้เป็นจริง โดยแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและศักยภาพอันน่าทึ่งของระบบนิเวศ Raspberry Pi

ด้วยการมาถึงของ Raspberry Pi 4 และ Raspberry Pi 5 แพลตฟอร์มดังกล่าวได้รับการอัปเกรดที่สำคัญในตัวเลือก RAM, การรองรับ USB 3.0 และความสามารถ I/O ที่เร็วขึ้น การปรับปรุงเหล่านี้เปิดประตูสู่อุปกรณ์ต่อพ่วงประสิทธิภาพสูง รวมถึงศักยภาพในการเร่งความเร็ว GPU ผ่านอะแดปเตอร์หรือบอร์ดตัวกลาง ด้วยการเชื่อมต่อ GPU ภายนอกเข้ากับ Raspberry Pi ซึ่งมักใช้อะแดปเตอร์ M.2 NVMe กับ PCIe หรือโมดูลคำนวณโดยเปิดช่องทาง PCIe ผู้ใช้สามารถปลดล็อกประสิทธิภาพกราฟิกที่ไม่เคยเห็นมาก่อนบนบอร์ดขนาดเล็กได้

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ?ตอนนี้ผู้ที่ชื่นชอบได้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะรันพอร์ตของเกมคลาสสิกเช่น *Doom 3* บนการตั้งค่า Raspberry Pi ที่ปรับปรุงด้วย GPU แยก ไม่ใช่แค่วิ่ง แต่ทำได้ที่ *ความละเอียด 4K* พร้อมประสิทธิภาพที่ราบรื่น

มันทำงานอย่างไร

เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพระดับนี้ จำเป็นต้องมีองค์ประกอบและขั้นตอนสำคัญบางประการ:

• Raspberry Pi 4 หรือ 5:รุ่นเหล่านี้นำเสนอประสิทธิภาพและศักยภาพในการเชื่อมต่อที่จำเป็นสำหรับการตั้งค่า GPU ภายนอก
• Compute Module 4 (CM4):CM4 ต่างจากบอร์ด Raspberry Pi มาตรฐานตรงที่มีช่อง PCIe เปลือย ทำให้เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อกับ GPU โดยตรงผ่านอะแดปเตอร์
• บอร์ดอะแดปเตอร์ PCIe:ใช้เพื่อเชื่อมต่อระหว่าง Pi และ GPU ภายนอก
• พาวเวอร์ซัพพลาย:พลังงานเฉพาะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรันกราฟิกการ์ดภายนอก เนื่องจาก Pi เองก็ไม่สามารถจ่ายไฟได้เพียงพอ
• Linux OS พร้อมไดรเวอร์ GPU:Linux เวอร์ชันที่รองรับ Raspberry Pi ซึ่งโดยทั่วไปคือ Raspberry Pi OS หรือ Ubuntu ซึ่งกำหนดค่าด้วยไดรเวอร์ที่จำเป็นสำหรับ GPU ที่เชื่อมต่อ

เมื่อส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ทั้งหมดเชื่อมต่อและได้รับพลังงานอย่างเหมาะสมแล้ว ผู้ใช้จะต้องติดตั้งไดรเวอร์กราฟิกที่จำเป็นและซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมักรวมถึงการแก้ไขเคอร์เนลหรือการใช้เลเยอร์ซอฟต์แวร์ เช่น Vulkan หรือ OpenGL เพื่อให้เข้ากันได้กับเอ็นจิ้นเกมที่ขับเคลื่อน Doom 3

ประสิทธิภาพที่ไม่สมจริงบนกระดานขนาดเล็ก

การรัน *Doom 3* ที่ 4K อาจฟังดูไม่แปลกใหม่บนพีซีสำหรับเล่นเกมทั่วไป แต่การได้มาจากอุปกรณ์ขนาดเท่าบัตรเครดิต มันน่าทึ่งมาก การทดสอบโดยชุมชนด้วย GPU เช่น NVIDIA GTX 1060, AMD RX 580 และแม้แต่รายการใหม่กว่าเช่น RTX 2060 แสดงให้เห็นว่าเมื่อเชื่อมต่อกับ Raspberry Pi CM4 แล้ว การ์ดเหล่านี้สามารถให้อัตราเฟรม 60 FPS หรือมากกว่าที่การตั้งค่าสูง

ประสิทธิภาพที่ไม่น่าเชื่อนี้มาจากการผสมผสานระหว่าง CPU ของ Pi ที่จัดการตรรกะของเกมและงานพื้นหลัง ในขณะที่ GPU เรนเดอร์สภาพแวดล้อม 3D แสง และเอฟเฟกต์ที่ซับซ้อน *กลไก id Tech 4 ที่มีประสิทธิภาพของ Doom 3* ซึ่งเป็นที่รู้จักสำหรับการปรับขนาดได้ดีกับฮาร์ดแวร์รุ่นเก่า ยังช่วยได้อย่างมากในการบรรลุประสิทธิภาพสูงดังกล่าวบนระบบที่ค่อนข้างมีกำลังต่ำ

ผลกระทบต่อชุมชน DIY และโอเพ่นซอร์ส

ความก้าวหน้าครั้งนี้ไม่ได้เป็นเพียงข้อพิสูจน์ถึงความสามารถของ GPU สมัยใหม่และการปรับปรุง Raspberry Pi เท่านั้น แต่ยังให้ความกระจ่างเกี่ยวกับความพยายามในการทำงานร่วมกันของ *ชุมชนโอเพ่นซอร์ส* การพัฒนาไดรเวอร์ สคริปต์การกำหนดค่า และไลบรารีความเข้ากันได้ส่วนใหญ่มาจากผู้ที่ชื่นชอบการก้าวข้ามขีดจำกัด

โปรเจ็กต์เช่นPiPCIeเคอร์เนลแบบกำหนดเอง และ distros แบบดัดแปลงได้รับความนิยมอย่างล้นหลามจากฟอรัม เช่น ฟอรัม Raspberry Pi, r/raspberry_pi ของ Reddit และที่เก็บ GitHub เป็นการผสมผสานระหว่างจิตวิญญาณแบบ DIY และการประมวลผลขั้นสูงที่หาได้ยาก

การพัฒนาเหล่านี้น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษสำหรับนักเรียนและนักการศึกษาที่ต้องการศึกษาสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์และประสิทธิภาพการเล่นเกม การสร้างระบบ eGPU ของ Raspberry Pi ส่งเสริมการเรียนรู้ในการเขียนโปรแกรมไดรเวอร์ ระบบ Linux และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ราคาแพงจนเกินไป

ความท้าทายระหว่างทาง

แม้ว่านวัตกรรมนี้จะน่าตื่นเต้น แต่ก็ไม่ได้มาโดยปราศจากอุปสรรค:

• ปัญหาความเข้ากันได้:GPU ภายนอกบางรุ่นไม่สามารถเล่นได้ดีกับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ ARM และไดรเวอร์รุ่นเก่า
• ความต้องการพลังงาน:โดยทั่วไปจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ ATX เพื่อใช้งาน GPU บนเดสก์ท็อป ซึ่งเพิ่มปริมาณและความซับซ้อนให้กับโครงสร้าง
• เวลาแฝง:การสื่อสารผ่าน PCIe จาก Pi ไปยัง GPU นั้นไม่เร็วหรือปรับให้เหมาะสมเท่ากับบนแพลตฟอร์ม x86 ซึ่งอาจทำให้เกิดอาการกระตุกเป็นครั้งคราว
• การรองรับไดรเวอร์:GPU บางตัว โดยเฉพาะการ์ด NVIDIA รุ่นใหม่ จำเป็นต้องมีการแก้ไขเคอร์เนลหรือแพ็คเกจไดรเวอร์ที่สร้างไว้ล่วงหน้าซึ่ง Raspberry Pi OS ไม่รองรับอย่างเป็นทางการ

แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ ข้อเท็จจริงที่แท้จริงที่ว่าแต่ละบุคคลสามารถสร้างระบบดังกล่าวได้แสดงให้เห็นว่า *การประมวลผลแบบบอร์ดเดี่ยว* ได้พัฒนาไปไกลแค่ไหนในทศวรรษที่ผ่านมา

เกมอื่นๆ และศักยภาพในอนาคต

นอกเหนือจาก *Doom 3* ยังมีเกมอื่นๆ เช่นHalf-Life 2,Quake 4และเกมอินดี้ที่สร้างด้วย Unity หรือ Godot engine ที่กำลังอยู่ระหว่างการทดลองอีกด้วย ต้องขอบคุณการอัปเดตอย่างต่อเนื่องสำหรับไดรเวอร์ Mesa 3D และ Vulkan สำหรับแพลตฟอร์ม ARM ทำให้ซอฟต์แวร์ที่รองรับมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง

มูลนิธิ Raspberry Pi ได้บอกเป็นนัยถึงการขยายความสามารถในการคำนวณในรุ่นที่กำลังจะมาถึง และความพยายามตามชุมชนอาจทำให้การขยาย PCIe แบบปลั๊กแอนด์เพลย์เป็นคุณสมบัติมากกว่าการแฮ็กในวันหนึ่ง

นอกจากนี้ยังเพิ่มศักยภาพสำหรับ *ศูนย์เกมแบบพกพา* คอมพิวเตอร์พกพา หรือคอนโซลสตรีมมิ่งที่เป็นมิตรกับงบประมาณที่ใช้บอร์ดราสเบอร์รี่ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วทำให้การประมวลผลที่เน้นกราฟิกเป็นประชาธิปไตยไปสู่ระดับใหม่ของการเข้าถึง

บทสรุป

ความสามารถในการรัน *Doom 3 ที่ 4K บน Raspberry Pi* ที่เชื่อมต่อกับ GPU ภายนอกไม่ใช่แค่การทดลองที่สนุกสนานเท่านั้น เป็นการมองไปสู่อนาคตที่คอมพิวเตอร์ขนาดกะทัดรัดผสมผสานกับกราฟิกประสิทธิภาพสูง สำหรับมือสมัครเล่น นักการศึกษา และผู้สนใจเทคโนโลยี สิ่งนี้ถือเป็นยุคใหม่ที่น่าตื่นเต้นของการทดลอง ไม่ว่าจะเป็นการพิสูจน์แนวคิดหรืออุปกรณ์เล่นเกมขนาดเล็กที่ใช้งานได้จริง Raspberry Pi ยังคงพัฒนาไปไกลเกินกว่าจุดเริ่มต้นที่ต่ำต้อย

คำถามที่พบบ่อย

• ถาม: ฉันสามารถใช้ GPU กับ Raspberry Pi ได้หรือไม่
  ตอบ: ไม่ GPU บางรุ่นไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ คุณจะต้องมีไดรเวอร์โอเพ่นซอร์สที่มีอยู่และการสนับสนุนที่เหมาะสมสำหรับโปรเซสเซอร์ ARM การ์ด AMD มักจะรองรับไดรเวอร์ Linux ที่ดีกว่าสำหรับกรณีการใช้งานนี้
• ถาม: Raspberry Pi รุ่นใดดีที่สุดสำหรับการตั้งค่า eGPU
  ตอบ: Raspberry Pi Compute Module 4 เหมาะที่สุดสำหรับการขยาย GPU เนื่องจากมีเลน PCIe ที่สามารถเข้าถึงได้
• ถาม: ประสิทธิภาพเหมือนกับบนพีซีหรือไม่
  ตอบ: ไม่ แม้ว่าประสิทธิภาพจะน่าประทับใจ แต่ประสิทธิภาพยังคงถูกจำกัดโดยแบนด์วิธภายในและคอขวดของ CPU บน Pi
• ถาม: ฉันสามารถเล่นเกมอะไรได้บ้างผ่านการตั้งค่านี้?
  ตอบ: เกมที่เก่ากว่าหรือได้รับการปรับปรุงเป็นส่วนใหญ่ เช่น Doom 3, Quake และเกมอินดี้บางเกมที่ใช้ Unity หรือ SDL
• ถาม: การตั้งค่านี้เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นหรือไม่
  ตอบ: ไม่ใช่ทั้งหมด การตั้งค่า eGPU บน Pi ให้ประสบความสำเร็จนั้นต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับ Linux การบัดกรีหรือการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ และการจัดการไดรเวอร์

สำหรับผู้ที่มีทักษะทางเทคนิคและความหลงใหลในการทดลอง การผสมผสาน Raspberry Pi และ GPU ภายนอกพิสูจน์ได้ว่ามีขีดจำกัด ไม่ว่าคุณจะเล่นเกม เรียนรู้ หรือก่อสร้าง คอมพิวเตอร์ขนาดกะทัดรัดเจเนอเรชันถัดไปก็อยู่ในมือคุณแล้ว