RECENSIONE Raspberry Pi 4 B: la single-board del momento

Stefano Novelli

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I nostri colleghi di Tomshardware.com hanno avuto la fortuna di mettere le mani sull'ultimo modello dei Raspberry Pi 4. Mentre attendiamo che la distribuzione venga effettuata in maniera più "fluida" anche nel Bel Paese, cerchiamo di raccontare le loro impressioni e tirare qualche somma su quello che sembra essere il nuovo standard a basso costo della computerestica single-board.

Le promesse ci sono tutte, la 4a versione dell'RPI si porta ad un nuovo livello, prestazioni abbastanza buone e finalmente tutte le carte in regola per essere un PC Desktop, con video 4K a 60Hz e il supporto al doppio monitor. Buona lettura!

La regola del 35
Raspberry è da sempre sinonimo di economia, o più semplicemente del 35: il 35 è il numero di dollari (in Italia solitamente arriva inizialmente verso i 50-55 €, considerando tasse e dazi doganali) con cui si può portare a casa il primo modello, già praticamente il doppio più veloce del precedente, supporto all'USB 3 e una vera porta Gigabit Ethernet, e, con soli 45$, c'è la versione a 2GB di RAM (55$ invece per quella a 4GB).

Raspberry Pi 4 Model B. (Credit: Tom's Hardware)

Il test che vedremo oggi fa riferimento a quest'ultima versione, ovvero quella da 4GB. Questo RPi è a tutti gli effetti un mini computer e a breve scopriremo il perché.

Retro compatibilità
Per prima cosa è importante notare che, al momento, alcuni software che prima giravano sui precedenti RPi non girano sulla 4a versione. Già perché RPi 4 (da ora in poi lo chiameremo così) gira esclusivamente sull'ultima versione di Raspbian OS, nome in codice Buster. E, purtroppo, non tutti i software sono ancora presenti nei repository di Buster.

Durante i test, sono state trovate diverse librerie Python - molto utili per gli sviluppatori che si vogliono, ad esempio, interfacciare con le GPIO - che non erano ahinoi presenti. Per alcuni non sarà ovviamente un problema ma potrebbe far innervosire qualche programmatore che ha poche conoscenze di compilazione sotto l'ambiente GNU/Linux.


Nel testo USA non è stato possibile installare ancora Retropie, software di emulazione molto popolare, né utilizzare una versione pre-compilata e importata. Siamo certi che verranno effettuate modifiche per la compatibilità nei prossimi giorni, ma se state pensando a costruire una macchinina arcade, al momento consigliamo di aspettare.

Inoltre mancano ancora molti supporti esterni, come ad esempio Windows 10 (che ad esempio con Pi 3B+ era possibile installare). Insomma, c'è ancora del lavoro da fare!

Differenze tra 3B+ e 4
Nella tabella che segue vediamo i maggiori cambiamenti sulla componentistica interna.


Le novità più importanti sono una CPU e una GPU più veloci, una RAM in DDR4 (ricordiamo che esiste anche la versione 1GB oltre alla 2GB e alla 4GB qui usata nel test), l'aggiunta di porte USB 3, una doppia porta micro HDMI (anziché la singola HDMI) e supporto all'uscita 4K. La maggiore velocità del bus ha permesso ai progettisti di integrare una connessione Gigabit reale (125 MBps) dove gli ultimi modelli avevano un massimo teorico di soli 41 MBps. Anche lo slot microSD subisce un upgrade, offrendo la doppia velocità: 50MBps (teorici) contro i 25 MBps (sempre teorici) del 3B+.

L'alimentazione ora passa su USB Type-C invece che micro USB. Si passa quindi dai 2.5A della vecchia versione ad un minimo di 3A e 5V (ndr 5.1 per la precisione), oltre ovviamente a un connettore nuovo, che consigliamo essere quello originale per motivi di overclock.

Design
raspberrypi4-hero-2

Il cavallo di battaglia dell'RPi è stata sempre la dimensione contenuta: 88x58x19.5mm, con un peso di appena 46 grammi, addirittura 4 grammi in meno della precedente versione.

La scheda sembra essere abbastanza resistente ma ovviamente si consiglia di coprirla con un case, soprattutto per preservare lo stato dei PIN della GPIO.
Tuttavia, in fase di test, è stato possibile rotolare la scheda in giro per una scrivana senza causare danni di alcun tipo.

Se invece avete dei case per l'RPI3 o inferiori, qui la nota dolente: essendo il layout delle porte cambiato, non potrete riciclare i vecchi case. Si potrà tentare un adattamento con mola o drimmel, ma per pochi euro si può optare sempre per un case in plastica. Inoltre, i connettori HDMI sporgono di più rispetto al precedente, offrendo quindi un risultato poco estetico.

Il RPi4 si presenta in questo modo: quattro connessioni USB Type-A sul lato destro (si guardi l'immagine), due delle quali sono USB 3.0. C'è anche la già citata porta Ethernet Gigabit di dimensioni standard. Sul fronte troviamo invece il connettore jack audio da 3,5mm, due porte micro HDMI e la porta di alimentazione USB Type-C. Sul lato sinistro c'è infondo, come sempre, l'alloggio per la microSD. Sul lato superiore troviamo invece la classica interfaccia GPIO, l'interfaccia DSI per il display, l'interfaccia CSI per la fotocamera o altri accessori. Ovviamente è possibile collegare una fotocamera USB, ma questa è un'altra storia.


Nuove CPU e RAM
Il RPi4 ha un design simile ai precedenti ma al suo interno troviamo componentistica completamente rinnovata: questo è il primo SoC - il Broadcom BCM2711B0 - da 28 nm (a differenza dei precedenti 40 nm) e usa la nuova microarchitettura Cortex-A72 che sostituisce efficacemente il Cortex-A53. Con quattro core e un clock di base da 1.5GHz (che si può portare a 1.75GHz al momento) è al momento il SoC più veloce della famiglia degli RPi su qualunque fronte, e la differenza è davvero enorme.


Ad esempio, con il benchmark Linpack, il Pi 4 asfalta il Pi 3 in tutte le sue versioni (ricordiamo che il refresh 3B+ subì un leggero calo rispetto al 3A+). A conti fatti, stiamo parlando di un incremento delle prestazioni del 413%, praticamente 4 volte un Pi 3.


Segue il Sysbench, con 394 eventi per secondo a differenza dei 263 del precedente. Anche qui un incremento del 50%.
Inutile aggiungere che anche la RAM farà il suo sporco lavoro, ovviamente da considerare che la versione test è di 4GB DDR4 a fronte dell'1GB DDR2 di Pi 3.


La RAM ha dimostrato velocità di scrittura e lettura rispettivamente di 4.427Mbps e 4.130Mbps, 51% e 54% in più del 3B+.


CPU e RAM sono coinvolte quando si parla di compressione file. Nella modalità in multhread, il Pi 4 B è il 37% più veloce del predecessore, ma anche in single thread non se la cava male, con il 60% di prestazioni in più.

Nuova GPU, prestazioni grafiche più veloci
Passiamo da un VideoCore IV con clock base di 400MHz a un VideoCore VI a 500MHz; ciò ci permette di raggiungere una risoluzione fino a 4K con una velocità di 60 fps o di supportare due monitor fino a 4K in 30Hz.


Con OpenArena, in risoluzione a 720p, Pi 4 è l'unico dei Raspberry a offrire fps accettabili. Ben 41.4 (40 stabili) per un FPS, non sono male per niente!

Performance sullo storage
Ci sono limiti che una RAM o una GPU non possono risolvere: se lo storage è lento, le attività quotidiane saranno lente.
NDR: siamo sinceri, non è che la microSD ci faccia impazzire (si spera ancora in una versione eMMC).
Tuttavia l'azienda ci ha promesso il doppio della velocità rispetto al 3B+, vediamo come va!


Ok, ci siamo (in parte)! Con una Samsung EVO Plus microSD XC Class 10 troviamo quasi il doppio della velocità in lettura, mentre in scrittura saremo all'incirca sul 60% in più. Promesse mantenute per metà ma è un ottimo responso comunque.

Se invece la memorizzazione la si fa in esterno, e si ha la possibilità di usare un SSD con connettività USB 3, allora qui i valori schizzano con una banda teorica di 625 MBps. In questo test è stato usato Mushkin 120 GB.



Performance sulla rete
Il Raspberry Pi 4 ha lo stesso modulo Wifi 802.11ac del suo predecessore (e non ci siamo mai lamentati di questo, anzi!) mentre porta con se il supporto al Bluetooth 5.0. Più importante, la porta Ethernet come già detto ha molta più banda, che permette di offrire una vera connettività Gigabit.


Nei test, la Ethernet del Pi 4 ha raggiunto quasi 1Gbps (943Mbps), che fa impallidire i risultati del Pi 3 B+. Quasi cinque volte il valore del fratello precedente.
Grazie ai nuovi componenti del SoC e RAM la Wifi vede anch'essa migliorie, quasi del 18% rispetto al Pi 3.


Potenza e Calore
Più potenza significa più calore, 3A sono più di 2A (o 2.5A), ed è inevitabile un aumento dei consumi.


In fase di riposo, il Pi 4 ciuccia qualcosa come 3.4 watts, che sono circa il 17% in più del 3B+. Sotto carico invece arriviamo a 7.6, appena il 19% dei consumi in più. Ovviamente, se si opta a consumi ridotti, consigliamo di valutare il Pi Zero (W).

Si, questa volta il RPi scalda, più del predecessore. Sull'immagine termica che vedremo a breve notiamo picchi di calore sopra il CPU che raggiungono i 74,5°C. Non ci si brucia, sia chiaro, ma si sentirà a pelle. In confronto un 3B+ arrivava ad appena 62.5°C.

Thermal image of Raspberry Pi 4 B. (Credit: Gareth Halfacree)

E, come qualunque altro computer, se si esagera con le temperature, il RPi 4 va in protezione per evitare danni alla componentistica.


Durante l'esecuzione di un carico di lavoro ad alta intensità per 10 minuti, la CPU ha raggiunto li 81°C per poi abbassare il suo clock da 1.5GHz a 1GHz. Scendendo di 1 solo grado, ritornava a 1,5GHz, per poi rimbalzare di nuovo al livello di protezione.

Considerando che il dispositivo potrebbe arrivare a tale temperatura in maniera semplice, si consiglia l'acquisto di almeno un dissipatore passivo e di una ventolina da 5V.

GPIO
Chi usa il RPi sa già cosa si può fare con una batteria di 40 pin della GPIO (General Input / Output). Il numero rimane invariato come dal Pi 2, quindi qualsiasi adattamento andrà bene anche con questa versione.

(Image Credit: Gareth Halfacree)


C'è una piccola differenza: ora è possibile supportare quattro ulteriori connessioni I2C, SPI e UART. Gioiranno coloro che vorranno espandere il loro parco sensori.

La velocità e reattività della GPIO è ora anche molto più veloce. Attraverso un test con la libreria di gpiozero si può misurare la velocità di commutazione e raggiungere un risultato: il Pi 4 va a 50.8KHz, contro i soli 16.1 del Pi 3 B+. Un miglioramento del 215%.

Raspberry come un PC?
Uno degli obiettivi del Raspberry Pi 4 è quello di diventare un computer a tutti gli effetti con cui si può navigare sul web, effettuare lavoretti d'ufficio o anche giocare a qualche gioco senza troppe pretese.

Innanzitutto consideriamo il doppio monitor: chi lavora può trovare in questa soluzione l'amico ideale. Certo, magari non ci potrà montare un video, ma immaginiamo che fare operazioni di sviluppo o di sysadmin saranno molto più comode da fare.

I 4GB sono quasi un obbligo se si vuole lavorare in tranquillità: in questo caso, una decina di schede aperte su Chromium non saranno un problema, come anche lavorare su GIMP (NDR: per quanto possa essere considerato un lavoro!) o usare docs e fogli di calcolo con Google Docs o Libre Office.

Ovviamente, se si cerca una console o una workstation, bisogna guardare (molto) altrove.

A quanto pare però il video soffre ancora, ora però per quanto riguarda il doppio monitor. Con molta probabilità non dovrebbero esserci problemi ad usarlo come Plex Media Client o Server e streammare in casa (anziché usare Odroid o soluzioni più costose). Approfondiamo meglio questo aspetto.

4K, Video e Transcoding
Uno degli aspetti negativi che da sempre il Raspberry Pi non è riuscito a risolvere è stato l'uso forzato di un solo monitor. Con la 4a versione si può pensare al multitasking grazie alle due porte micro HDMI che possono essere collegate a un monitor o TV separati e girare fino a 4K (3840x2160) di risoluzione. Se avete più monitor potete fare una scelta: girare entrambi a 30 Hz, o dal menù delle impostazioni, attivare la modalità 4K, che alza un po' la tensione in modo da girare a 4K 60 Hz e usare l'altro schermo a soli 1080p.

L'uso della modalità a 30Hz è "tollerabile" ma potrebbero esserci brevi lag a schermo. Arrivare a 60Hz è la scelta migliore ma ricordiamoci che CPU e GPU soffriranno di più, quindi procuratevi un dissipatore.

Ora, veniamo allo streaming: qui c'è ancora del lavoro da fare. Tanto lag su Youtube come su Kodi; sul primo anche un video a risoluzione a 1080p ha evidenziato diversi scatti. Diminuire la risoluzione a 480p non ha risolto il problema, quindi è plausibile pensare che bisogna lavorare sulla GPU piuttosto che sui codec, ma lasciamo le valutazioni ai developers. Meglio quando il video è stato fatto girare in una finestra ridimensionata.

La riproduzione a 1080p di video offline invece funziona bene, a condizione che il monitor però sia a 1080 o inferiore.



Il Raspberry Pi 4 non sostituisce una workstation come un MBPro o un Dell XPS13 ma può comunque effettuare brevi operazioni di transcodifica: ci sono voluti 48 secondi per codificare un breve video in H264 usando FFmpeg, con la metà del tempo rispetto al Pi 3B+.

Navigare sul Web
Navigare sul web è un'esperienza notevolmente più fluida rispetto a qualunque altro processore. Tenendo d'occhio Gnome System Monitor il browser non ha mai saturato la RAM, permettendo una navigazione fluida da una scheda all'altra.

Ovviamente il render delle pagine sono quel che sono ma non ci sono mai stati problemi con l'uso di applicazioni come Gmail, Google Sheets e e Google Docs.



Su Jetstream 1.1, un benchmark di navigazione sintetica che misura l'elaborazione di Javascript e del rendering delle pagine, abbiamo un risultato migliore del 148%; un RPi 4 comunque non raggiunge ancora i valori di un Chromebook di fascia bassa (come un Samsung Chromebook 3m che ha raggiunto valori attorno al 49,7). Tuttavia si difende abbastanza bene.


Si consiglia invece di stare alla larga dai siti web con tecnologie WebGL (come alcuni videogiochi); qui le cose si complicano e sarebbe il caso di non far imbestialire il povero RPI 4.

Web Hosting



In molti usano il proprio Raspberry come server di Web Hosting. E può essere una buona idea fare l'upgrade, visti i risultati di Phroronix Apache Text, che ha dimostrato la gestione di 3,983 richieste al secondo contro le 2,850 con Pi 3 B+. Un miglioramento del 40%.



Gli score di PHPBench, che misura le performance di un linguaggio server-side come il PHP, dimostrano valori doppi rispetto al precedente.

AI e Machine Learning
La crescita dell'interesse per il ML, DL e l'intelligenza artificiale in genere ha permesso l'applicazione dell'RPi e di tutte le sue periferiche anche in questo mondo.

Per capire come si comporta l'RPi in questo campo, sono stati utilizzati TensorFlow di Google e OpenCV.

Dopo tre ore di compilazione, l'RPI è stato in grado di riconoscere alcuni elementi presenti all'interno dell'ufficio: vi risparmierò il lungo chiacchiericcio sull'IA e sulla meraviglia che l'autore prova a vedere un software in DL funzionare, vediamo invece i valori dimostrati da Sci-kit.


Sci-kit è un modulo in Python che permette di verificare le performance tramite algoritmi di Machine Learning. Per farla breve, il Pi 4 B è il doppio più veloce del Pi 3B+.

Compilare
Con GNU/Linux potresti dover compilare programmi che vuoi installare. Nel corso dei test il Pi 4 B si è dimostrato all'altezza delle aspettative: compilando l'ultimo Kernel di Linux, ha impiegato il 33% di tempo in meno rispetto al Pi 3 B+.



Overclockare il Pi 4
Abbiamo già spiegato come overclockare il Pi 4 tuttavia faremo un breve riassunto: si può, si può fare facilmente e si può portare la CPU da 1.5GHz a 1.75GHz e la GPU da 500 a 600 MHz senza essere dei geni di overclock. Solo, assicurati di avere un buon sistema di raffreddamento.


Quanta RAM serve?
Il Raspberry Pi 4 B arriva con tre configurazioni di RAM. Si parte da 1GB, al 2GB fino ai 4GB.
Si può scegliere la versione a 1GB se si vuole costruire qualcosa di poco esoso, come un piccolo robot o un dispositivo IOT che gestisce qualche sensore.
È raccomandabile la versione a 2GB se si vuole navigare, metter su un kiosk interattivo o un piccolo web server.
I 4GB sono invece il must per chi vuole usare l'RPI come un computer a tutti gli effetti.

Considerazioni finali
Il Raspberry Pi 4 si può considerare un enorme balzo in avanti, non solo per il Raspberry in sé, ma per tutto il mondo delle single board. Per la prima volta non è solo un "giocattolo" ma un vero computer.

Se acquistate oggi un Raspberry Pi 4 (Giugno 2019) però fate attenzione: alcune applicazioni chiave come Retropie o librerie di sviluppo non sono ancora presenti nei repository e bisognerà attendere che tutto verta verso nuovi aggiornamenti (o soluzioni). Si spera, inoltre, di un boost delle performance video.

Al netto di questi piccoli problemi, il Raspberry Pi 4 è all'altezza del suo nome ed è un best buy perchi è alla ricerca del più piccolo computer, potente ed economico al mondo.
 

Moffetta88

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Tanta roba! Peccato che il modello da 4GB sia praticamente impossibile da comprare perchè out of stock sul 90% del mercato europeo :(
Io più che una seconda porta HDMI avrei preferito una seconda porta LAN, allora lì sì che ci sarebbe stata la rivoluzione!
Sono un attimo in disaccordo sulla parte RAM.
Io ho "un" raspberry pi 3 model b, che ha 1 GB di ram, e ci faccio girare tranquillamente:
-pihole che gestisce dns per un 10 dispositivi
-piccolo gestionale interno casalingo sulle scorte in dispensa
-cartella condivisa per la stampa
-server domotica per arduino

Naturalmente non bisogna installare una distro con interfaccia grafica!
Con 2 GB di ram ci fai partire un missile!
E con 4 GB allora diventa un mini computer "serio" o qualcosa con i controcazzi aziendale ad un costo davvero basso (nas, mail server,ecc ecc)!
 
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Stefano Novelli

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Tanta roba! Peccato che il modello da 4GB sia praticamente impossibile da comprare perchè out of stock sul 90% del mercato europeo :(
Io più che una seconda porta HDMI avrei preferito una seconda porta LAN, allora lì sì che ci sarebbe stata la rivoluzione!
Sono un attimo in disaccordo sulla parte RAM.
Io ho "un" raspberry pi 3 model b, che ha 1 GB di ram, e ci faccio girare tranquillamente:
-pihole che gestisce dns per un 10 dispositivi
-piccolo gestionale interno casalingo sulle scorte in dispensa
-cartella condivisa per la stampa
-server domotica per arduino

Naturalmente non bisogna installare una distro con interfaccia grafica!
Con 2 GB di ram ci fai partire un missile!
E con 4 GB allora diventa un mini computer "serio" o qualcosa con i controcazzi aziendale ad un costo davvero basso (nas, mail server,ecc ecc)!
Sarà che ormai uno è abituato a tanta Ram e allora gli cambia un po' il paradigma.
Confermo invece l'out of stock, torna il 15 luglio
 

Stefano Novelli

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Ragazzi dove posso comprare tutto il kit del raspberry pi 4?
Ancora non disponibile, li troverai qui dal 15 Luglio:
 
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CPU
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Hard Disk
ssd kingston 240 gb / hdd seagate barracuda 1tb + 500gb wd (bkps) / 500gb wd esterno
RAM
vengeance lcx xmp (8x2) 3000mhz
Scheda Video
rx 580 nitro (4gb)
Monitor
Acer 24"
Alimentatore
cx650m (cavi fissi)
Case
matrexx 55
Periferiche
rival 310, ap2, se-m521
Sistema Operativo
Linux Mint 19.2 xfce - archlinux_x64 DE xfce 4.12 / kde plasma 5.16
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