具有外部 GPU 的 Raspberry Pi 以 4K 運行《毀滅戰士 3》

Raspberry Pi 長期以來一直被譽為愛好者、教育工作者和技術愛好者的多功能且價格實惠的單板計算機。多年來，它為從智能家居項目到緊湊型個人服務器的一切提供了支持。然而，將“Raspberry Pi”連接到外部 GPU (eGPU)* 並運行“4K 分辨率的毀滅戰士 3”等圖形密集型遊戲的想法對許多人來說可能聽起來像是科幻小說。令人驚訝的是，最近的創新和社區實驗使這成為現實，展示了 Raspberry Pi 生態系統令人難以置信的靈活性和潛力。

隨著 Raspberry Pi 4 和 Raspberry Pi 5 的到來，該平台在 RAM 選項、USB 3.0 支持和更快的 I/O 功能方面獲得了重要升級。這些增強功能為高性能外設打開了大門，包括通過適配器或中間板進行 GPU 加速的潛力。通過將外部 GPU 連接到 Raspberry Pi（通常使用 M.2 NVMe 轉 PCIe 適配器或暴露 PCIe 通道的計算模塊），用戶可以在微型板上釋放前所未有的圖形性能。

這在實踐中意味著什麼？愛好者現在已經證明，完全可以在使用獨立 GPU 增強的 Raspberry Pi 設置上運行 *Doom 3* 等經典遊戲的移植版本。不僅僅是運行，而且以 *4K 分辨率* 運行並具有流暢的性能。

它是如何運作的

為了達到這種性能水平，需要一些關鍵組件和步驟：

• Raspberry Pi 4 或 5：這些型號提供外部 GPU 設置所需的性能和接口潛力。
• 計算模塊 4 (CM4)：與標準 Raspberry Pi 板不同，CM4 具有暴露的 PCIe 通道，使其適合通過適配器直接連接到 GPU。
• PCIe 適配器板：用於 Pi 和外部 GPU 之間的接口。
• 電源：專用電源對於運行外部顯卡至關重要，因為 Pi 本身無法提供足夠的電源。
• 帶有 GPU 驅動程序的 Linux 操作系統：與Raspberry Pi 兼容的 Linux 版本，通常是 Raspberry Pi OS 或 Ubuntu，配置了所連接 GPU 所需的驅動程序。

連接所有硬件組件並正確供電後，用戶必須安裝所需的圖形驅動程序和軟件依賴項。這通常包括修改內核或使用 Vulkan 或 OpenGL 等軟件層，以實現與支持 Doom 3 的遊戲引擎的兼容性。

小板上的虛幻性能

在典型的遊戲 PC 上以 4K 運行《毀滅戰士 3》可能聽起來並不具有突破性，但在信用卡大小的設備上運行，這絕對是令人驚訝的。對 NVIDIA GTX 1060、AMD RX 580 甚至 RTX 2060 等較新產品的社區測試表明，一旦連接到 Raspberry Pi CM4，這些卡可以在高設置下提供 60 FPS 或更高的幀速率。

這種令人難以置信的性能得益於 Pi 的 CPU 處理遊戲邏輯和後台任務，而 GPU 則渲染複雜的 3D 環境、照明和效果。 *《毀滅戰士 3》高效的 id Tech 4 引擎*（以與舊硬件的良好擴展而聞名）也極大地有助於在動力相對不足的系統上實現如此高性能。

對 DIY 和開源社區的影響

這一突破不僅證明了現代 GPU 和 Raspberry Pi 改進的能力，還彰顯了*開源社區*的協作努力。驅動程序、配置腳本和兼容性庫的開發主要來自致力於突破界限的愛好者。

得益於 Raspberry Pi 論壇、Reddit 的 r/raspberry_pi 和 GitHub 存儲庫等論壇，PiPCIe、自定義內核和改編髮行版等項目的受歡迎程度呈爆炸性增長。這是 DIY 精神與先進計算的罕見融合。

這些發展對於希望研究計算機體系結構和遊戲性能的學生和教育工作者來說尤其令人興奮。構建 Raspberry Pi eGPU 系統可以促進驅動程序編程、Linux 系統和電子學方面的學習，而無需昂貴的硬件。

一路上的挑戰

儘管這項創新令人興奮，但它也並非沒有障礙：

• 兼容性問題：並非所有外部 GPU 都能與基於 ARM 的處理器和舊版驅動程序良好配合。
• 電源需求：運行桌面 GPU 通常需要 ATX 電源，這會增加構建的體積和復雜性。
• 延遲：從 Pi 到 GPU 的 PCIe 通信速度不如 x86 平台那麼快或優化，這可能會導致偶爾出現卡頓。
• 驅動程序支持：某些 GPU，尤其是現代 NVIDIA 卡，需要內核修改或預構建驅動程序包，但 Raspberry Pi 操作系統並未正式支持。

儘管存在這些問題，但個人可以構建此類系統的事實證明了“單板計算”在過去十年中取得了多大的進步。

其他遊戲和未來潛力

除了《毀滅戰士 3》之外，《半條命 2》、 《雷神之鎚 4》等其他遊戲以及基於 Unity 或 Godot 引擎構建的獨立遊戲也在進行試驗。由於 ARM 平台的 Mesa 3D 和 Vulkan 驅動程序不斷更新，支持的軟件範圍正在穩步增長。

Raspberry Pi 基金會暗示將在即將推出的型號中擴展計算能力，而基於社區的努力有一天可能會使即插即用 PCIe 擴展成為一項功能，而不是一種黑客手段。

這也提高了基於樹莓板的“便攜式遊戲中心”、掌上電腦或經濟實惠的流媒體控制台的潛力，從本質上將圖形密集型計算民主化到了新的可訪問性水平。

結論

在連接到外部 GPU 的 Raspberry Pi* 上以 4K 運行《毀滅戰士 3》的能力不僅僅是一個有趣的實驗；它還是一個有趣的實驗。這是對緊湊計算與高性能圖形相結合的未來的一瞥。對於業餘愛好者、教育工作者和技術愛好者來說，這代表了一個令人興奮的實驗新時代。無論是作為概念驗證還是實用的迷你游戲設備，Raspberry Pi 都在不斷發展，遠遠超出了其最初的雛形。

常問問題

• 問：我可以在 Raspberry Pi 上使用任何 GPU 嗎？
  答：不，並非所有 GPU 都兼容。您需要一款具有可用的開源驅動程序並對 ARM 處理器提供適當支持的產品。 AMD 卡通常對此用例有更好的 Linux 驅動程序支持。
• 問：哪種 Raspberry Pi 型號最適合 eGPU 設置？
  答：Raspberry Pi 計算模塊 4 最適合 GPU 擴展，因為它具有可訪問的 PCIe 通道。
• Q：性能和PC上一樣嗎？
  答：不，雖然令人印象深刻，但性能可能仍然受到 Pi 上的內部帶寬和 CPU 瓶頸的限制。
• 問：通過此設置我可以玩哪些遊戲？
  答：大多數是較舊的或經過優化的遊戲，例如 Doom 3、Quake 以及一些基於 Unity 或 SDL 的獨立遊戲。
• 問：這個設置適合初學者嗎？
  答：不完全是。在 Pi 上成功設置 eGPU 需要了解 Linux、焊接或接口硬件以及驅動程序管理。

對於那些擁有技術技能和熱衷於實驗的人來說，Raspberry Pi 和外部 GPU 的融合證明了天空是無限的。無論您是在玩遊戲、學習還是構建，下一代緊湊型計算都已掌握在您的手中。