3C王者

樹莓派長期以來一直是廉價單板計算的黃金標準，為機器人，智能傢居設備和數字信息提供各種服務。備受期待的樹莓派4B將Pi帶到瞭另一個層次，其性能足以用作臺式PC，還能輸出60Hz的4K 視頻或電源雙顯示器。文章開頭，我們不賣關子，首先來總結下這次的樹莓派4B優缺點。

優點：

• 比以前的樹莓派要快得多
• USB 3端口
• 能夠以60 Hz輸出4K視頻
• 雙顯示器支持

缺點：

• 關鍵軟件在發佈時不起作用
• 高分辨率視頻播放效果不佳

結論：

有史以來最好的樹莓派，功能、性能更強，而不會提高價格。

對於與之前型號相同的35美元的起始價格，你可以獲得兩到四倍的速度，支持USB3.0和真正的千兆以太網。

本文將測試4GB RAM版本的樹莓派4B。值得註意的是，在發佈時，一些重要的樹莓派軟件尚未在Pi 4上運行。要運行Pi 4，你需要下載Raspbian OS的全新版本Raspbian Buster，但是並不是所有的東西都在Buster，在測試期間，我們發現瞭許多Python庫或其他與新操作系統不兼容的必需軟件包。

與樹莓派3B+的規格差異

下表顯示瞭樹莓派4B（第一個唯一的Pi 4型號）和樹莓派3B +（Pi 3的最快版本）之間的關鍵規格比較。

最重要的新功能是更快的處理器和GPU，更多更快的RAM，增加USB 3.0端口，雙micro HDMI端口而不是單個HDMI連接，並支持4K輸出。支持USB 3.0的更高總線速度還允許板載以太網端口支持真正的千兆位連接（125MBps），其中最後一代型號的理論最大值僅為41MBps。microSD卡插槽的速度也是原來的兩倍，理論上最大為50MBps，而3B+上為25MBps。

由於新的 SoC 需要更大功率，樹莓派4B通過USB Type-C而不是MicroUSB充電。它還需要一個能夠提供至少5V/3A的電源適配器，但如果你沒有將許多外圍設備連接到USB端口，你可以使用5V/2.5A。撇開電源需求，USB Type-C連接器非常不錯，不用區分正反，更容易插入。

新CPU，RAM

樹莓派4具有與其前代產品類似的設計和尺寸，但它是一個全新的平臺，由新的處理器Broadcom BCM2711B0提供支持。自2012年第一款Pi以來，所有Pis都使用瞭40nm SoC，但這款新芯片基於28nm工藝，而不是舊的Cortex-A53架構，它采用瞭Cortex-A72。樹莓派4中的BCM2711B0具有四個內核，時鐘頻率為1.5 GHz，乍一看，它似乎並不比樹莓派3B +中的四核1.4 GHz BCM2837B0快得多。

但是，Cortex A72具有15指令流水線深度，而舊型號隻有8個，並且它還提供無序執行，因此它不會等待一個進程的輸出在另一個進程上啟動。因此，即使在相同的時鐘速度下（並且BCM2711B0基於較小的工藝節點），Cortex-A72處理器也將比A53供電的祖先快得多並且使用更多功率。

例如，在測量整體計算能力的Linpack基準測試中，Pi 4在所有三個測試中都絕對地輸入瞭Pi 3 B +。在最重要的單精度（SP）測試中，Pi 4得分為925，相比之下，3 B +的標記為224，增加瞭413％。

在Sysbench CPU測試中，Pi 4 B能夠每秒執行394個事件，而Pi 3 B +則為263個事件。這是50％的差異。

RAM也快得多，從在Pi 3B +上運行的1GB DDR2 RAM到最高4GB的DDR4 RAM。除瞭增加的帶寬，擁有更多的內存是一個巨大的交易，特別是對於網上沖浪。

Pi 4的RAM分別返回4,130和4,427Mbps的讀寫速率。這比3B+好51％和54％。

執行文件壓縮時，CPU和RAM都會受到影響。在多線程模式下壓縮文件時，Pi4B比其前身快37％，但它在單線程中更強大，使3B +超過60％。

新GPU，更快的圖形性能

GPU也得到瞭很好的提升。它從以400MHz核心時鐘速度運行的Broadcom VideoCore IV轉變為設置為500MHz的VideoCore VI。新架構允許它以高達4K fps的速率輸出到顯示器，速率為60fps，或支持高達4K 30Hz的雙顯示器。

雖然我們希望我們能夠及時在Retropie中嘗試一些資源密集型仿真器進行此次審核，但是在推出時並沒有與Pi4兼容的版本。然而，測試Quake III Arena克隆遊戲中幀速率的OpenArena Benchmark確實運行瞭。

在 720p 分辨率下，Pi 4是唯一能夠提供平滑幀速率的Raspberry Pi。是的，你可以在Pi 3,3 A +或3 B +上進行遊戲，但是所有這三種遊戲的傳輸速率都在27到28 fps之間，相比之下Pi 4上的速度為41.4 fps 。

存儲性能

無論您的處理器，RAM和GPU有多快，如果您的存儲速度很慢，打開應用程序和文件等日常任務將會非常滯後。與所有Raspberry Pis一樣，4B的主要存儲設備是microSD卡讀卡器，雖然方便但有點受限。根據Pi基金會的說法，4B的最高傳輸速率為50MBps，這是3B+讀卡器速度的兩倍。沒有已知的容量限制。

我們的基準測試是使用三星EVO Plus microSD XC Class 10卡進行的，顯示出比理論最大值更不令人印象深刻的速度。Pi 4B的順序讀/寫速率為45.7和27.7MBps，而3B+則為22.8和17.5MBps。請記住，該卡的額定讀取速度為100MBps，寫入速度為60MBps。

如果您有一個快速的USB閃存驅動器或外部SSD，您可以從Pi4B獲得更好的存儲性能.Pi4B是第一個具有USB3端口，其最大理論帶寬為625MBps。

通過將Mushkin 120GB外置SSD連接到其中一個USB3端口，Pi4B分別實現瞭令人印象深刻的讀寫傳輸速率363和323MBps。這比3、3B和34MBps的3B+標記快近十倍。

快速USB3端口不僅僅是存儲。您可以使用其他高帶寬外設，例如Google的Coral USB Accelerator，它可以幫助完成人工智能任務。

網絡性能

樹莓派4與其前代產品具有相同的802.11ac Wi-Fi，但它支持藍牙5.0，這是對先前型號藍牙4的改進。更重要的是，以太網端口現在具有更多帶寬，這使其能夠提供全千兆吞吐量，而以前的型號隻能達到大約330兆位。

在測試中，PI4B的以太網端口達到瞭943Mbps，這吹走瞭其他Raspberry Pis。實際上，在吞吐量測試中，Pi4B的速率為943Mbps（接近最大1,000Mbps）。這幾乎是Pi3B+的五倍，而它隻有237 Mbps。

舊的和新的Raspberry Pi都有802.11ac Wi-Fi，可以在2.4GHz或5GHz頻段上運行。所以我們沒想到會在這裡看到很大的性能差異。但Pi4的5GHz吞吐量明顯更高，返回速率為114Mbps，而Pi3B+則為97Mbps，相當於18％的改進。

功耗

由於需要更耗電的處理器以及至少需要一個5V/3A的電源適配器，因此預計Pi4將比其前代產品消耗更多功率。

閑置時，Pi 4B的功率為3.4瓦，比3B+高出17％。在負載下，這個數字躍升至7.6瓦，但這仍然比其前任產品多出19％。如果你想要功率最低的Pi，性能會受到影響，那就選擇Pi Zero W，它在空閑時僅消耗0.8瓦，在負載下消耗1.6瓦。

是的，這塊板比前一塊板溫暖，溫暖。熱圖像反映瞭我們所經歷的; CPU附近的電路板區域非常溫暖，而不僅僅是處理器本身的頂部。Pi4板達到瞭74.5攝氏度（166華氏度）。這對於嚴重燒傷是不夠的，但是孩子們尤其應該確保隻在它的側面拾取Pi。Pi3B+的頂部表面更冷，最大溫度為62.5攝氏度（144.6華氏度）。

樹莓派3B+

樹莓派4B

與任何現代計算機一樣，如果您將系統推得過硬並且CPU或GPU過熱，計算機將減速以避免損壞。

在運行CPU密集型工作負載10分鐘時，處理器達到81度並在3分鐘後開始從1.5 GHz降至1GHz。然而，當系統下降到大約80度時，系統仍然將自身恢復到1.5GHz全部，但隨後它會再次變暖並降至1GHz。如果你想在負載下獲得更好的持續性能，可以考慮為Raspberry Pi4安裝一個有源冷卻器，或者至少安裝一個被動散熱器。

擴展接口GPIO

任何Raspberry Pi上的真正明星都是它的40個GPIO（通用輸入/輸出）引腳。引腳數和佈局與之前的型號保持不變，返回到樹莓派2，因此任何連接到Pi 2或3的“帽子”，傳感器或LED屏幕都是兼容的。

但是，樹莓派4為一些引腳增加瞭一些新功能。對於連接各種外設的硬核制造商而言，GPIO引腳現在支持四個額外的I2C，SPI和UART連接。因此，如果您的傳感器或外圍設備需要任何這些接口，那麼您現在擁有更多這些接口。

在樹莓派4上，GPIO引腳的速度和響應速度也快得多，這可能是因為其處理器速度更快。我們的測試使用gpiozero Python庫連續打開和關閉引腳，並測量它們切換的速率。Pi 4的速度為50.8 KHz，而Pi 3 B +的速度僅為16.1。這是215％的改善。

使用樹莓派4作為PC

樹莓派4的目標之一是成為一款功能強大的PC，任何人都可以使用它來上網，進行輕松的生產力工作，甚至可以玩非常基本的遊戲。為瞭測試這個用例，我花瞭幾個小時在設備上完成日常工作，我什至用它來編寫部分評論。

我真的很喜歡能夠輸出到雙顯示器，這是我每天在工作和傢庭中都做的事情。而且，由於我日常工作的大部分時間都是在網絡瀏覽器中進行的，因此使用Chromium編寫，編輯和研究文章沒有問題。即使打開15個標簽，它們之間的切換也很順利，而且我沒有超出4GB的板載RAM。

雖然我不想每天都使用它，但GIMP提供瞭一種編輯靜態圖像的好方法。如果我想要破解電子表格或在Google Docs之外撰寫文檔，那麼Libre Office就足以滿足要求。

我最大的問題涉及視頻播放。如果我想觀看YouTube視頻，我必須將其保存在一個窗口中，因為即使在480p分辨率下，它在全屏幕上仍然是生澀的。我想要執行的另一項任務是玩復古遊戲，但在撰寫本文時，Retropie模擬器包不適用於Pi 4.但我能夠安裝和播放Quake Arena。

請記住，樹莓派4可以與幾種不同的操作系統配合使用，但最受支持的是Raspbian，這是一種Linux，它對新手來說有一個小的學習曲線。隻需要尋找低成本網絡沖浪電腦而不進行任何修改的用戶，可以以150美元到200美元的價格購買Chromebook或低端Windows筆記本電腦。

4K輸出，視頻播放和轉碼

以前的Raspberry Pi計算機的缺點之一是它們一次隻能原生輸出到一個屏幕，但是如果你喜歡多任務處理並希望使用Pi來提高工作效率，那麼你真的需要第二個屏幕。樹莓派4具有雙微型HDMI端口，每個端口可以連接到單獨的顯示器或電視，並且可以以高達4K（3840 x 2160）的分辨率運行。如果您有多臺4K顯示器，您可以選擇：您可以以30 Hz的速度運行每個屏幕，或者您可以在設置菜單中啟用4K模式，這樣可以稍微提升電壓，這樣您就可以運行一臺顯示器在4K 60 Hz和另一個在高達1080p 。

在廣泛的動手測試中，我發現雖然30 Hz的4K是可以忍受的，但像鼠標指針移動這樣的小事情有點遲鈍。如果您有一個4K屏幕，那麼你最好選擇60 Hz模式，但請註意增加的電壓也可能導致CPU變熱並且更容易節流。

在網上沖浪，看靜止圖像，隻是享受4K的所有額外屏幕空間是很棒的，視頻播放是樹莓派4的Achille的腳跟，至少在撰寫本文時。無論我們是嘗試流式傳輸4K視頻還是使用下載文件，我們都無法在Raspbian Buster或運行Kodi媒體播放器的操作系統LibreElec中獲得流暢，可行的4K體驗。幾個H.264編碼的視頻，包括Tears of Steel ，根本沒有播放或顯示為雜亂的顏色。甚至Kodi推薦用於我測試的人們都會將樣本果凍魚視頻顯示為靜止圖像而沒有移動。顯然，在操作系統和軟件方面仍需要進行大量優化，以使樹莓派4能夠播放4K視頻。

不幸的是，即便播放1080p YouTube視頻也是一個挑戰。以1080p分辨率運行，Stranger Things的全屏視頻預告片顯示出明顯的混亂。但是，當我在較小的窗口中觀看相同的剪輯時，播放流暢。即使我將流的分辨率降低到480p，也會出現同樣的問題。

如果您的屏幕分辨率為1920 x 1080或更低，則播放離線1080p視頻效果很好。當我使用VLC播放器觀看時，Avenger's Endgame的下載預告片非常流暢。

樹莓派4不會取代任何人的MacBook Pro或戴爾XPS 13創意工作站，但如果您有耐心，它可以為您轉碼視頻。使用FFmpeg，樹莓派4 48秒將非常短的H.264編碼剪輯轉碼為NTSC DV格式。這比Pi 3 B +的時間少得多，它在108秒內完成，但是如果你要轉換整部電影，你可能需要離開你的Pi一段時間然後再回來。

上網體驗

樹莓派4上的網上沖浪體驗明顯比任何前輩都要順暢。更快的處理器有所幫助，但擁有超過1GB的RAM也是如此。我註意到Gnome系統監視器，我註意到，即使打開一個或兩個標簽，我也使用瞭超過1GB的RAM。然而，在具有4GB RAM的Pi 4上，我一次運行超過15個標簽沒有問題，在它們之間來回切換。

雖然網頁的渲染速度不如現代Core i7筆記本電腦與Windows 10一樣快，但Pi 4提供瞭非常可靠的網頁瀏覽體驗。我使用Google套件應用程序時沒有遇到任何問題，包括Gmail，Google表格和Google文檔。

在Jetstream 1.1上，一個測量Javasript處理和頁面渲染的綜合瀏覽基準測試，Pi 4擊敗瞭Pi 3B+，42.5到17.1這是148％的改進，但Pi仍然不如低端強大，英特爾支持的Chromebook，如三星Chromebook 3，得分為49.7。然而，PC筆記本電腦的表現更差，包括戴爾Inspiron 14 3000，僅售35.9。

Speedometer 2.0基準測試通過加載虛擬Web應用程序然後模擬與其交互的用戶來測量總體響應能力。就每分鐘的運行而言，此測試的得分越高，表明當您實際使用Google文檔或Gmail等網絡工具時，您應該獲得更少的延遲。與Jetstream和現實世界中的情況一樣，Pi 4在其前身中領先。在這種情況下，它快瞭98％。

忘記使用帶有webGL動畫的網站，因為它們是幻燈片，至少與當前的軟件一樣。當我啟動webGL水族館演示，顯示50條魚遊泳時，我在樹莓派4上的速度僅為2 fps，在Pi 3 B +上隻有1 fps。我想這會使Pi 4的速度提高兩倍，但2 fps仍然無用。

虛擬主機

Web服務是Raspberry Pi最常用的用例之一。實際上，在Tom's Hardware，我們使用樹莓派3 B作為我們本地網絡上的服務器，用於托管我們的筆記本電池測試。樹莓派4憑借其更快的處理器，更大的RAM和更好的網絡連接，承諾提供更強大的網上沖浪。

使用Phoronix Apache測試，樹莓派4每秒處理3,9​83個請求，而Pi 3 B +處理2,850個請求。這是一個40％的改進，這意味著你可以提供更重的網頁或同時為更多的訪問者服務，沒有滯後。

許多Web應用程序使用PHP服務器端腳本語言，因此更快地處理PHP可以提供很多幫助。在測量PHP性能的PHPBench上，樹莓派4 B得分為101,540，是Pi 3 B + 41,351的兩倍多。

AI、推理和機器學習

也許樹莓派4最激動人心的新用例是用於推理和機器學習。使用早期的Pis，您可以使用相機以低幀速率進行簡單的對象檢測，但是這個新模型增加的性能和I / O應該打開一個全新的用例世界。

為瞭瞭解Pi 4如何處理對象檢測，我們按照本教程中的步驟進行操作，該教程使用瞭Google的TensorFlow機器學習平臺和OpenCV的組合，OpenCV是一個有利於計算機視覺的編程庫。在花瞭三個小時編譯並安裝所有軟件之後，我讓應用程序運行並觀看，因為網絡攝像頭在我的辦公室中識別出一些-很少-物體，包括感覺我是一個“人”而我的椅子是一把充滿自信的“椅子”。它以1.7 fps的低速運行，但比在Pi 3 B +上運行時的1 fps好70％。

但是，通過更優化的框架，Pi 4應該能夠進行實時的面部和對象識別。而且，因為它有USB 3，像Google Coral TPU USB加密狗這樣的加速器應該有更多的帶寬來將數據發送回SoC。想象一下，建立一個傢庭伴侶機器人，通過面部識別傢庭中的每個成員，或者幫助農民按類型分類黃瓜。其中一些工作負載可以在早期的Raspberry Pi計算機上實現，但是Pi 4 B應該使它們快速準確，足以定期使用。我們迫不及待地想看看開發人員和制造商使用Pi 4和AI做瞭什麼。

Scikit-learn是一種流行的python模塊，可以實現機器學習。在Pi 4-B上執行Scikit-learn任務的速度是Pi 4 B的兩倍多。

編譯代碼

使用Linux，有時您必須編譯要安裝的程序。在我們的測試過程中，我們不得不多次編譯軟件包，包括我們想要獲得對象識別演示的時候。

更快的處理器和更好的RAM幫助樹莓派4 B編譯代碼比它的前任更快。當我們運行編譯Linux內核的測試時，4 B的速度提高瞭33％。因此，無論您是自己編寫軟件的開發人員還是隻想要直接下載的程序的用戶，Pi 4都可以節省您的時間。

樹莓派4B超頻

我們已經解釋瞭如何超頻樹莓派4 以及你在一篇單獨的文章中得到瞭什麼樣的結果。然而，最重要的是，您可以輕松地將1.5 GHz CPU高達1.75 GHz，並將GPU的頻率從500增加到600 MHz，而不會錯過任何節拍。隻要確保你有冷卻。

你需要多少樹莓派4 RAM？

樹莓派4 B有三種配置，相同但RAM數量相同。35美元的入門級型號有1GB內存，45美元的單位有2GB，55美元的SKU一直到4GB。所有Raspberry Pis的一大優勢是它們價格實惠，可以用於任何東西，所以你需要明智地選擇。如果您正在構建一個僅處理電機和傳感器的機器人或其他iOT設備，1GB就足夠瞭，因為您沒有運行大量應用程序，甚至不需要GUI。

如果您進行非常輕松的網上沖浪，設置自助服務終端或部署有限使用的網絡服務器，我們建議使用2GB。4GB型號非常適合將Pi用作PC或更復雜的任務（如AI）。

總結

樹莓派4代表瞭一次巨大的飛躍，不僅適用於Raspberry Pi，也適用於單板計算。這是第一次將Pi用作輔助PC或備用PC（或者可能是孩子們的第一臺PC）是現實的。然而，更大的真正好處不是來自使用樹莓派4s代替x86 PC的人，而是來自所有創新者，他們利用系統的增強性能，I / O和圖形來創建新的iOT設備，媒體服務器和機器人。在學校建設Pi項目的孩子們也將擁有一個全新的學習機會。

但是，如果您今天需要Raspberry Pi計算機，那麼您將不得不忍受一些可能在不久的將來通過軟件更新解決的問題。像Retropie這樣的關鍵應用程序無法在樹莓派4上運行，視頻播放性能令人失望。雖然可以肯定的是主要應用程序將被移植到新計算機上，但是一旦操作系統隨著時間的推移而改進，我們仍然不知道視頻播放會有多好。

盡管存在這些小問題，Pi 4仍然領先於其前輩和市場上所有其他廉價的單板計算機。主要的問題不是：Pi 4可以為你做什麼，但你可以用它做什麼？