Análisis de la Raspberry Pi 4

Raspberry Pi 4, características y funcionalidades

Si el año pasado recibíamos la última versión hasta ahora de la Raspberry Pi, nadie pensaba que habría una nueva tan pronto, pero la Fundación ha sorprendido a todos sacando la Raspberry Pi 4.

A pesar de ser superficialmente como los modelos anteriores de Raspberry Pi, la nueva Raspberry Pi 4 es un dispositivo muy diferente, y tal y como esperábamos, hay algunos cambios arquitectónicos radicales con respecto a las versiones anteriores de Raspberry Pi.

Parece bastante obvio que el equipo de desarrollo de la Fundación comenzó con una pizarra llena de todas las quejas que la gente hace continuamente sobre la Raspberry, y luego se dispuso a arreglar cada una de esas quejas.

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Características de la Raspberry Pi 4

• Broadcom BCM2711, Cortex núcleo cuádruple-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz
• SDRAM LPDDR4-2400 de 1 GB, 2 GB, 4 GB y 8 GB (según el modelo)
• 2,4 GHz y 5,0 GHz IEEE 802.11ac inalámbrico, Bluetooth 5.0, BLE
• Gigabit Ethernet
• 2 puertos USB 3.0; 2 puertos USB 2.0.
• Cabezal GPIO estándar de 40 pines de Raspberry Pi (totalmente compatible con las placas anteriores)
• 2 × puertos micro-HDMI (soportados hasta 4kp60)
• Puerto de pantalla MIPI DSI de 2 vías
• Puerto de cámara MIPI CSI de 2 carriles
• Puerto de audio estéreo de 4 polos y de vídeo compuesto
• H.265 (decodificación 4kp60), H264 (decodificación 1080p60, decodificación 1080p30)
• Gráficos OpenGL ES 3.0
• Ranura para tarjetas Micro-SD para cargar el sistema operativo y el almacenamiento de datos
• 5V DC a través de conector USB-C (mínimo 3A*)
• 5V DC vía cabezal GPIO (mínimo 3A*)
• Alimentación a través de Ethernet (PoE) habilitada (requiere PoE HAT separado)
• Temperatura de funcionamiento: 0 – 50 grados C ambiente

El procesador

El procesador encapsulado, que utiliza el mismo dispersor de calor para un mejor control térmico que el modelo anterior, puede tener el mismo aspecto desde el exterior. Pero mientras que el modelo de la Raspberry Pi 3 se construyó en torno al procesador Broadcom BCM2837, un ARM Cortex-A53 de cuatro núcleos a 1,4 GHz, la nueva placa se ha construido en torno al Broadcom BCM2711, un ARM Cortex-A72 de cuatro núcleos a 64 bits a 1,5 GHz. Aunque esto no parezca significativo, hay algunas grandes diferencias entre las arquitecturas centrales de estos dos procesadores.

Mientras que el A53 fue diseñado como un núcleo de rango medio, y para la eficiencia, el A72 es un núcleo de rendimiento, así que a pesar de la aparentemente pequeña diferencia en la velocidad del reloj, la diferencia de rendimiento real entre los núcleos es realmente significativa.

«Siempre nos hemos visto como una empresa de PC, y cada generación de hardware Raspberry Pi nos ha acercado a ser una plataforma sin compromisos. Con una velocidad de 2-4× sobre su predecesor, y opciones de hasta cuatro veces más memoria, Raspberry Pi 4 es el producto que finalmente nos lleva sobre la línea. Para la gran mayoría de los usuarios, la experiencia subjetiva de usar este nuevo producto es la de usar un PC». - Eben Upton, Fundador, Fundación Raspberry Pi

La nueva Raspberry Pi 4 funciona mucho más rápido de lo que cabría esperar, más que lo suficientemente rápido como para que sea un reemplazo viable para el escritorio de un usuario promedio.

USB y Ethernet

Sin embargo, probablemente la diferencia más notable con respecto a los modelos anteriores es que el Microchip LAN7515, que actuaba como hub USB y como controlador Ethernet para la Pi, no aparece en la nueva placa. En su lugar se encuentra el VLI VL805, que proporciona un concentrador USB 3.0 a través de un bus PCI Express.

El uso del bus PCI Express proporcionado por el nuevo BCM2711 significa que no sólo ahora tenemos capacidad USB 3.0, sino que el Gigabit Ethernet que se proporcionaba anteriormente a través del bus USB y el chip LAN7515 -que tenía un rendimiento máximo limitado a unos 300Mbps- ahora se proporciona utilizando el Broadcom BCM54213PE en un bus separado para el tráfico USB.

Esto significa que, en lugar de ser estrangulado como vimos con el modelo B+ de Raspberry Pi 3, la nueva Raspberry Pi 4 tiene una Gigabit Ethernet «real».

La nueva placa Raspberry Pi tiene tanto Gigabit Ethernet «real» como dos puertos USB 3.0, así como un par de puertos USB 2 más.

Soporte Inalámbrico

El mismo chip Cypress CYW43455 que vimos en Raspberry Pi 3, modelo B+, proporciona soporte inalámbrico en un módulo apantallado por RF. Ofrece redes inalámbricas IEEE 802.11.b/g/n/ac de banda dual de 2.4GHz y 5GHz, así como Bluetooth 5.0 y Bluetooth LE.

La Memoria

Para completar todo está la LPDDR4 SDRAM para la placa, que viene en forma de un chip empaquetado en Micron FBGA, y aquí es donde aparece otra gran diferencia con respecto a los modelos anteriores de Raspberry Pi.

A diferencia de cualquier placa anterior, la nueva Raspberry Pi 4 está disponible en tres modelos diferentes, cada uno de los cuales ofrece diferentes opciones de memoria. La nueva placa puede venir con 1 GB, 2 GB o 4 GB de RAM.

Alimentación de la placa

Otra gran diferencia es la toma de corriente, que se ha ido es la toma micro-USB de los modelos anteriores, y en su lugar hay una toma USB-C. Es un cambio comprensible. Las tolerancias en la fuente de alimentación para el modelo B+ de Raspberry Pi 3 ya eran bastante finas, y la nueva placa puede requerir hasta 3 amperios, eso no es algo que la anterior fuente micro-USB pudiera proporcionar.

La placa también puede alimentarse a través de una fuente de alimentación de 5V DC utilizando los cabezales GPIO, y al igual que la Raspberry Pi 3, modelo B+, antes de que lo haga la nueva Raspberry Pi 4 también puede alimentarse a través de Power over Ethernet (PoE) utilizando el PoE HAT oficial que se lanzó junto con el modelo anterior el año pasado.

Con el cambio de micro USB a USB C viene una nueva fuente de alimentación oficial. Sin embargo, mientras que los cargadores USB C normalmente se venden al por menor por un precio de entre 10 y 60 euros, el nuevo suministro oficial de 15 W tiene un precio de sólo 8 euros, lo que supone una especie de ruptura del mercado. Porque mucha gente que nunca ha oído hablar de Raspberry Pi lo comprará a ese precio. Además, al igual que la fuente micro USB original, la nueva fuente de alimentación USB C ha sido diseñada como una fuente de alimentación, no como un cargador.

Al igual que la mayoría de los ordenadores monopuesto y microcontroladores, la Raspberry Pi tiene una alimentación nominal de entrada de 5V. Sin embargo, en realidad el voltaje variará un poco debido a las exigencias de la placa, y la mayoría de las fuentes USB se sitúan en torno a +5,1 a +5,2V. Así que cuando haga cálculos aproximados para obtener la potencia (en vatios), normalmente tomará un voltaje de una fuente USB de +5.15V, ya que una buena fuente normalmente intentará mantener el voltaje suministrado alrededor de esta cifra a pesar de las rápidas fluctuaciones en el consumo de corriente.

Esas fluctuaciones en la demanda es algo con lo que sucede mucho cuando se usan periféricos con la Raspberry Pi y a menudo causan errores, y son algo que muchos cargadores USB – diseñados para proporcionar una corriente constante para cargar los teléfonos móviles – por lo general no hacen frente a todo eso bien.

«Somos conscientes de que al cambiar a USB-C para obtener energía, estamos pidiendo a la gente que invierta en una nueva fuente de alimentación, y que ahora mismo incluso los suministros USB-C de calidad media tienden a venderse por más de 10 dólares. Estamos poniendo dos productos en el mercado para solucionar este problema. El primero es un adaptador de CA de 8 dólares, que hemos especificado cuidadosamente para que se adapte a nuestras necesidades. La segunda es una cala de 1 dólar que convierte de USB micro-B a USB-C: las personas que poseen la fuente de alimentación oficial de Raspberry Pi 3, o una unidad equivalente de otro fabricante, y que no quieren sacar la 1.2A completa de nuestros puertos USB de salida, pueden utilizarla para empezar a utilizarla de forma rápida y económica». - Eben Upton, Fundador, Fundación Raspberry Pi.

Sin embargo, no te preocupes si tienes más que unos cuantos de los cargadores originales oficiales micro-USB por ahí. Porque también puede adquirir un convertidor micro-USB a USB-C para el cargador original, por sólo 1$.

La Carcasa

Si te fijas bien en la placa verás que hay algunos cambios, las posiciones de los puertos Ethernet y USB se han cambiado de izquierda a derecha. También hay un poco más de saliente en esos conectores, y combinado con los otros cambios, eso significa que las cajas existentes no sirven para la nueva placa.

La nueva carcasa está disponible en las mismas combinaciones rojo/blanco negro/gris que la anterior funda oficial, y el nuevo teclado y ratón de Raspberry Pi .

Vídeo

También han cambiado los puertos de vídeo. Ha desaparecido la toma HDMI de tamaño completo que ofrecían las generaciones anteriores de placas Raspberry Pi. Sin embargo, en su lugar hay dos puertos micro-HDMI, y sí, eso significa que la nueva Raspberry Pi 4 tiene soporte para dos monitores, que soportan una pantalla de 4K a 60fps, o dos pantallas de 4K a 30fps.

Junto a los dos puertos micro-HDMI hay una salida estéreo de 4 polos y una toma de vídeo compuesto. La tarjeta también tiene soporte para gráficos OpenGL ES 1.1, 2.0 y 3.0, y soporta decodificación H.265 (4kp60), decodificación H.264 (1080p60) y codificación H.264 (1080p30). Además, y por primera vez, los controladores de la GPU que se envían con la placa son de código abierto.
Otros Puertos

Junto a los grandes cambios hay cosas que no han cambiado. El almacenamiento sigue estando garantizado por una tarjeta micro SD, con el conector en el lugar que le es familiar en la parte inferior de la tarjeta. Mientras que la nueva Raspberry Pi 4 todavía soporta un conector de puerto de pantalla MIPI DSI, y un conector de cámara MIPI CSI, junto con el ahora estándar de 40 pines GPIO header.

Sin embargo, hay algunos cambios para el cabezal de 40 pines, aunque sigue siendo compatible hacia atrás, la nueva Raspberry Pi tiene soporte para un conector adicional de 4× UART, 4× SPI y 4× I2C.

El sistema operativo

Un gran cambio que no es inmediatamente evidente a primera vista es el sistema operativo. La distribución Raspbian de la Fundación está basada en Debian, y con el próximo lanzamiento de Debian Buster y el soporte para el nuevo hardware encontrado en el Raspberry Pi 4 así que la nueva Raspberry Pi 4 se enviará con Raspbian Buster. Por lo tanto, mientras siga funcionando Raspbian, hay cambios significativos, así que no esperes que todo sea igual, o que funcione de manera inmediata. Inevitablemente, habrá algunos problemas  a medida que la gente arregle, repare y porte las cosas a Buster después del lanzamiento de la nueva versión.

Calor y refrigeración

Aunque vimos algunos informes iniciales de problemas de calor después del lanzamiento de la versión original de Raspberry Pi 3 en 2017, la Raspberry Pi siempre ha sido bastante estable térmicamente. Aunque había un montón de disipadores de calor y ventiladores disponibles, no eran realmente necesarios a menos que tuvieras la intención de hacer funcionar la placa a toda máquina dentro de una carcasa, y bajo condiciones normales de operación, este es probablemente el caso de la Raspberry Pi 4.

Así que aunque vayas a usar la placa durante varias horas con varios streams de vídeo de 4K, navegues por la web o juegues a videojuegos que simulaban el uso «normal» del escritorio no vas a calentar mucho la placa. Esto está muy por debajo del límite de estrangulamiento térmico de 80°C y, a diferencia de los modelos anteriores, la Raspberry Pi 4 no tiene estrangulamiento térmico incremental. Esto significa que para la mayoría de los casos de uso se necesitarás enfriamiento.

Sin embargo, en algunos casos extremos se necesitará alguna medida de enfriamiento pasivo o activo. Cómo por ejemplo añadir un pequeño ventilador, impulsado desde la clavija de +5V de los cabezales GPIO, es suficiente para reducir la temperatura de la CPU a 45°C y mantenerla estable en ese punto durante el uso de la placa.

Por último, la nueva Raspberry Pi estará disponible como parte de un kit de escritorio.

«El Desktop Kit, que se vende a un precio de 120 $ +impuestos, está pensado como un completo paquete de componentes sin compromisos, que le ofrece todo lo que necesita para utilizar el monitor de 4 GB de Raspberry Pi como ordenador de sobremesa». - Eben Upton, Fundador, Fundación Raspberry Pi

El kit de sobremesa incluye la versión de 4 GB de la nueva Raspberry Pi 4 junto con el teclado oficial, el ratón, la caja y la nueva fuente de alimentación USB C. También se incluye una guía de introducción actualizada para la nueva tarjeta, un cable micro-HDMI y una tarjeta SD con una instalación Raspbian pregrabada.

Conclusión

La nueva Raspberry Pi 4, modelo B, está disponible en tres versiones. La versión más económica tiene el mismo 1GB de memoria que todos los modelos anteriores y comparte el mismo precio de 35$. Sin embargo, también está disponible un modelo de 2GB con un precio de 45$, y un modelo de gama alta con 4GB de RAM con un precio de 55$. Pero no hay ninguna otra diferencia entre los tres modelos excepto la cantidad de RAM en la placa.

Puedes comprar la nueva Raspberry Pi 4 en la web oficial siguiendo este enlace.