具有外部 GPU 的 Raspberry Pi 以 4K 运行《毁灭战士 3》

Raspberry Pi 长期以来一直被誉为爱好者、教育工作者和技术爱好者的多功能且价格实惠的单板计算机。多年来，它为从智能家居项目到紧凑型个人服务器的一切提供了支持。然而，将“Raspberry Pi”连接到外部 GPU (eGPU)* 并运行“4K 分辨率的毁灭战士 3”等图形密集型游戏的想法对许多人来说可能听起来像是科幻小说。令人惊讶的是，最近的创新和社区实验使这成为现实，展示了 Raspberry Pi 生态系统令人难以置信的灵活性和潜力。

随着 Raspberry Pi 4 和 Raspberry Pi 5 的到来，该平台在 RAM 选项、USB 3.0 支持和更快的 I/O 功能方面获得了重要升级。这些增强功能为高性能外设打开了大门，包括通过适配器或中间板进行 GPU 加速的潜力。通过将外部 GPU 连接到 Raspberry Pi（通常使用 M.2 NVMe 转 PCIe 适配器或暴露 PCIe 通道的计算模块），用户可以在微型板上释放前所未有的图形性能。

这在实践中意味着什么？爱好者现在已经证明，完全可以在使用独立 GPU 增强的 Raspberry Pi 设置上运行 *Doom 3* 等经典游戏的移植版本。不仅仅是运行，而且以 *4K 分辨率* 运行并具有流畅的性能。

它是如何运作的

为了达到这种性能水平，需要一些关键组件和步骤：

• Raspberry Pi 4 或 5：这些型号提供外部 GPU 设置所需的性能和接口潜力。
• 计算模块 4 (CM4)：与标准 Raspberry Pi 板不同，CM4 具有暴露的 PCIe 通道，使其适合通过适配器直接连接到 GPU。
• PCIe 适配器板：用于 Pi 和外部 GPU 之间的接口。
• 电源：专用电源对于运行外部显卡至关重要，因为 Pi 本身无法提供足够的电源。
• 带有 GPU 驱动程序的 Linux 操作系统：与Raspberry Pi 兼容的 Linux 版本，通常是 Raspberry Pi OS 或 Ubuntu，配置了所连接 GPU 所需的驱动程序。

连接所有硬件组件并正确供电后，用户必须安装所需的图形驱动程序和软件依赖项。这通常包括修改内核或使用 Vulkan 或 OpenGL 等软件层，以实现与支持 Doom 3 的游戏引擎的兼容性。

小板上的虚幻性能

在典型的游戏 PC 上以 4K 运行《毁灭战士 3》可能听起来并不具有突破性，但在信用卡大小的设备上运行，这绝对是令人惊讶的。对 NVIDIA GTX 1060、AMD RX 580 甚至 RTX 2060 等较新产品的社区测试表明，一旦连接到 Raspberry Pi CM4，这些卡可以在高设置下提供 60 FPS 或更高的帧速率。

这种令人难以置信的性能得益于 Pi 的 CPU 处理游戏逻辑和后台任务，而 GPU 则渲染复杂的 3D 环境、照明和效果。 *《毁灭战士 3》高效的 id Tech 4 引擎*（以与旧硬件的良好扩展而闻名）也极大地有助于在动力相对不足的系统上实现如此高性能。

对 DIY 和开源社区的影响

这一突破不仅证明了现代 GPU 和 Raspberry Pi 改进的能力，还彰显了*开源社区*的协作努力。驱动程序、配置脚本和兼容性库的开发主要来自致力于突破界限的爱好者。

得益于 Raspberry Pi 论坛、Reddit 的 r/raspberry_pi 和 GitHub 存储库等论坛，PiPCIe、自定义内核和改编发行版等项目的受欢迎程度呈爆炸性增长。这是 DIY 精神与先进计算的罕见融合。

这些发展对于希望研究计算机体系结构和游戏性能的学生和教育工作者来说尤其令人兴奋。构建 Raspberry Pi eGPU 系统可以促进驱动程序编程、Linux 系统和电子学方面的学习，而无需昂贵的硬件。

一路上的挑战

尽管这项创新令人兴奋，但它也并非没有障碍：

• 兼容性问题：并非所有外部 GPU 都能与基于 ARM 的处理器和旧版驱动程序良好配合。
• 电源需求：运行桌面 GPU 通常需要 ATX 电源，这会增加构建的体积和复杂性。
• 延迟：从 Pi 到 GPU 的 PCIe 通信速度不如 x86 平台那么快或优化，这可能会导致偶尔出现卡顿。
• 驱动程序支持：某些 GPU，尤其是现代 NVIDIA 卡，需要内核修改或预构建驱动程序包，但 Raspberry Pi 操作系统并未正式支持。

尽管存在这些问题，但个人可以构建此类系统的事实证明了“单板计算”在过去十年中取得了多大的进步。

其他游戏和未来潜力

除了《毁灭战士 3》之外，《半条命 2》、 《雷神之锤 4》等其他游戏以及基于 Unity 或 Godot 引擎构建的独立游戏也在进行试验。由于 ARM 平台的 Mesa 3D 和 Vulkan 驱动程序不断更新，支持的软件范围正在稳步增长。

Raspberry Pi 基金会暗示将在即将推出的型号中扩展计算能力，而基于社区的努力有一天可能会使即插即用 PCIe 扩展成为一项功能，而不是一种黑客手段。

这也提高了基于树莓板的“便携式游戏中心”、掌上电脑或经济实惠的流媒体控制台的潜力，从本质上将图形密集型计算民主化到了新的可访问性水平。

结论

在连接到外部 GPU 的 Raspberry Pi* 上以 4K 运行《毁灭战士 3》的能力不仅仅是一个有趣的实验；它还是一个有趣的实验。这是对紧凑计算与高性能图形相结合的未来的一瞥。对于业余爱好者、教育工作者和技术爱好者来说，这代表了一个令人兴奋的实验新时代。无论是作为概念验证还是实用的迷你游戏设备，Raspberry Pi 都在不断发展，远远超出了其最初的雏形。

常问问题

• 问：我可以在 Raspberry Pi 上使用任何 GPU 吗？
  答：不，并非所有 GPU 都兼容。您需要一款具有可用的开源驱动程序并对 ARM 处理器提供适当支持的产品。 AMD 卡通常对此用例有更好的 Linux 驱动程序支持。
• 问：哪种 Raspberry Pi 型号最适合 eGPU 设置？
  答：Raspberry Pi 计算模块 4 最适合 GPU 扩展，因为它具有可访问的 PCIe 通道。
• Q：性能和PC上一样吗？
  答：不，虽然令人印象深刻，但性能可能仍然受到 Pi 上的内部带宽和 CPU 瓶颈的限制。
• 问：通过此设置我可以玩哪些游戏？
  答：大多数是较旧的或经过优化的游戏，例如 Doom 3、Quake 以及一些基于 Unity 或 SDL 的独立游戏。
• 问：这个设置适合初学者吗？
  答：不完全是。在 Pi 上成功设置 eGPU 需要了解 Linux、焊接或接口硬件以及驱动程序管理。

对于那些拥有技术技能和热衷于实验的人来说，Raspberry Pi 和外部 GPU 的融合证明了天空是无限的。无论您是在玩游戏、学习还是构建，下一代紧凑型计算都已掌握在您的手中。