Volite li pitu od malina
Tržište otvorenih sistema dugo je bilo podeljeno na skromne kontrolere i moćne kompjutere. Prazan prostor između njih sada je popunio Raspberry Pi, jeftin kompjuter veličine kreditne kartice koji hrabro konkuriše desktop računarima.
Tvorci kompjutera vole voće. Posle jabuke (Apple), mandarine (Tangerine), žira (Acorn), kajsije (Apricot), pomorandže (Orange) i kupine (Blackberry), na tržištu se pojavila još jedna „voćka“ – malina (Raspberry). Možda ćete pomisliti da nastavak Pi dugujemo iracionalnom broju 3,14159…, ili piti od maline (pita se, doduše, piše Pie a izgovara se Paj, isto kao i broj pi), ali je to zapravo skraćenica za programski jezik Pajton (Python), koji je u startu bio preporučen kao rezidentna alatka za razvoj softvera za platformu Raspberry Pi.
Kako je nastao Raspberry Pi
Kada su se pojavili prvi PC kompatibilci, jedna od omiljenih tema u stručnoj štampi bila je da li ćemo ikada imati ceo kompjuter integrisan na jednom čipu. Taj san je već prevaziđen, jer ne samo da imamo takav kompjuter, nego je on smešten na pločicu veličine kreditne kartice. On po svojim performansama ne samo da višestruko prevazilazi najbolje tadašnje personalne računare, nego nudi i opcije koje u malo starija vremena nismo mogli ni da zamislimo.
Godine 2009. u Engleskoj je osnovana The Raspberry Pi Foundation, organizacija čiji je zadatak, kako je u osnivačkom dokumentu navedeno, „da promoviše izučavanje kompjuterske nauke i srodnih disciplina, naročito na školskom nivou, i da ponovo uvede zabavu u nastavu računarstva“. Fondacija se u početku finansirala isključivo dobrovoljnim prilozima, pa je projekat računara nužno morao da bude minimalistički.
Srećna okolnost je bila ta da je jedan od osnivača fondacije, akademik Eben Upton, radio u firmi Broadcom na razvoju arhitekture sistema na čipu (SoC), pa nije bilo puno dileme oko izbora – odmah je odabran Broadcom BCM2835. Drugi, manji čip koji vidite na slici, dodat je tek u verziji B i radi samo kao Ethernet kontroler i USB hab. Taj čip čini jedinu razliku između modela A i modela B – prvi ima samo jedan USB port i nema Ethernet.
Proizvodnja modela A započeta je krajem 2011. godine, a početkom 2012. prvih deset primeraka je ponuđeno tržištu preko eBay‑a. Svih deset primeraka je otkupljeno za ukupno 220 funti, a kasnije su na aukciji dostigli cenu od čak 16000 funti. Primerak s rednim brojem 01 prodat je za 3500 funti. Model B je ponuđen tržištu 29. februara 2012. godine i do danas je prodato preko dva miliona primeraka.
Struktura računara
Sistem na čipu čine RISC procesor ARM1176JZF‑S koji radi na taktu od 700 MHz (dozvoljen je overclock do 1 GHz bez gubitka garancije), RAM kapaciteta 256 MB (koja je u modelu B rev. 2 proširena na 512 MB) i video jedinica koju čini VideoCore IV sa video procesorom koji radi na 250 MHz sa Full HD rezolucijom i dekoderima MPEG‑2, VC‑1 (uz kupovinu licence) i MPEG‑4 AVC. Interfejs OpenGL ES 2.0 sa kapacitetom od 24 GFLOPS podržava rendering 2D i 3D grafike, a postoji i ulaz za kameru visoke rezolucije.
Jedina jedinica spoljne memorije je izmenjiva SD, MMC ili SDIO kartica (ne isporučuje se s računarom) na kojoj se nalazi operativni sistem, programi i svi podaci koje bismo inače upisivali na hard disk. Audio izlaz je na standardnom koaksijalnom džeku 3,5 mm kao i na HDMI konektoru, a na modelu B rev.2 postoji i priključak za digitalni I2S ulaz/izlaz.
Video izlaz može da bude kompozitni RCA (običan monitorski izlaz sa PAL ili NTSC standardom) ili HDMI, sa rezolucijom u opsegu od 640×350 do 1920×1200, a postoji i konektor za direktno priključenje „sirovog“ LCD panela, bez monitorskog kontrolera. Postoji i konektor za kameru visoke rezolucije, što računar čini pogodnim za sisteme za prepoznavanje oblika. Trenutno je u ponudi kamera rezolucije 5 megapiksela dimenzija 25×20×9 mm, koja košta 20 evra, a uskoro i kamera rezolucije 14 megapiksela.
Standardni 26‑polni igličasti konektor sadrži 8‑bitni GPIO (General Purpose Input/Output), UART (Universal asynchronous receiver/transmitter, univerzalni asinhroni prijenik/predajnik, zapravo RS‑232 ali sa signalima na nivou 3,3V), kao i I2C i SPI BUS, koji su standardni sinhroni serijski komunikacioni portovi. Na istom konektoru su i naponi od +3,3 V i +5 V, za napajanje eventualnih periferala.
Kompjuter se napaja s +5 V preko microUSB konektora, što nije baš najsrećnije rešenje. Umesto ovoga, može da se koristi pin za +5 V na igličastom konektoru, koji je znatno pouzdaniji i manje osetljiv na mehaničko naprezanje kabla. Vršna potrošnja je 700 mA (3,5 W) za model B ili 300 mA (1,5 W) za model A. Prosečna potrošnja u radnom stanju je upola manja, a u pasivnom stanju (kada računar samo čeka ulaz) čak četiri puta manja. Za kontrolerske namene, naročito ako se uređaj napaja iz baterija, ova potrošnja može da se smanji za još 20 mA ako se video jedinica isključi dodavanjem linije /opt/vc/bin/tvservice ‑off u startapu.
Dimenzije štampane ploče su 86×54 mm a cena ploče (bez ispravljača, SD kartice i kućišta) je 25 dolara za model A i 35 dolara za model B. U Evropi je cena nešto viša, pa ovde važe iste cifre, ali u evrima.
Softver
Izbor operativnog sistema za Raspberry Pi je bogat: do sada je ponuđeno sedam operativnih sistema, počev od Linux‑a u 13 podverzija, pa zaključno sa Windows CE. Postoji i nekoliko „lakih“ verzija operativnih sistema, od kojih su neke za specijalne namene. Svaka nova instalacija operativnog sistema je olakšana time što na sajtu www.raspberrypi.org/ postoji podrška za download niza besplatnih open‑source operativnih sistema, uz direktno programiranje SD kartice.
Za razvoj softvera koristi se nekoliko programskih jezika, ali je akcenat na Pajtonu (Python) i C‑u. U ponudi su i BBC Basic, Java i Perl. Kao kod svih RISC procesora, i ovde se maksimum performansi postiže kombinacijom nekog višeg jezika i modula rađenih u asembleru. Prilikom razvoja programa, od velike je pomoći Debug mod koji je podržan procesorom.
Šta nedostaje?
Sistem je veoma dobro izbalansiran za funkciju jednostavnog nastavnog računara ili naprednog kontrolera, i za prostor između ova dva domena nema performansi koje „štrče“ ili nedostaju. Možda bi moglo da se zameri samo to što ne postoji RTC (Real Time Clock, sat realnog vremena), pa računar pri svakom podizanju sistema mora da čita vreme sa Internet servisa NTP (Network Time Protocol). Ako računar nije priključen na Internet, vreme mora da se unese ručno, što će kod starijih korisnika probuditi nostalgiju i vratiti ih na prve godine računarstva.
Nedostatak sata realnog vremena svakako je posledica činjenice da uz njega uvek ide i baterija, koja bi povećala dimenzije štampane ploče i zahtevala pažljivo rukovanje tokom transporta, jer ploču s baterijom treba tretirati kao ploču pod naponom, čak i kada ona nije uključena. Za utehu, na konektoru za proširenje sistema postoji nekoliko različitih serijskih signala koji omogućavaju lako priključenje spoljnog sata. Potreban je samo jedan RTC čip, koji je skoro uvek u malom 8‑pinskom kućištu, jedna litijumska baterija i par pasivnih komponenata. Šteta je što ploča ne sadrži četiri USB porta, jer su dva postojeća porta dovoljna samo za tastaturu i miša, pošto PS/2 port ne postoji. Za priključenje još neke USB jedninice neophodno je dodati spoljni USB hab.
Na tržištu ima nekoliko ploča za proširenje sistema, koje su po pravilu istih dimenzija kao i osnovna ploča i priključuju se bez kabla, direktno na igličasti konektor za proširenje, po principu piggyback (ovaj naziv su elektroničari pozajmili od dečje igre koja se kod nas zove „krkače“, a u kojoj jedan učesnik nosi drugoga na leđima). Oblik ploče za proširenje je uvek dobro prilagođen, pa se dodatak savršeno uklapa u gabarite postojećih konektora i ukupne dimenzije računara se ne povećavaju značajno. Proširenja obično imaju još nekoliko USB portova, sat realnog vremena sa baterijom, translator nivoa signala za standardni port RS‑232, nekoliko A/D i D/A konvertora, temperaturne i optičke senzore, ekspander paralelnih portova i niz LED‑ova koji pokazuju statuse periferijskih dodataka. Ovakve ploče za proširenje jasno nam ukazuju na optimalno polje primene ovog računara.
Grafička jedinica je dovoljno moćna za igre i video sadržaje u punoj HD rezoluciji. Ovo, naravno, važi samo ako je format zapisa podržan, a za ostale formate treba najpre prekodirati fajlove. Treba, ipak, imati u vidu da procesor koji troši par stotina miliampera struje po svojim performansama ne može da se meri sa desktop procesorima koji troše na desetine ampera. Bez naprednih grafičkih akceleratora, brzina odziva u grafičkom okruženju je primetno niža, pa ako, recimo, sufrujemo Internetom, moramo da se pomirimo s tim da za reakcije koje bi na standardnom desktop‑u bile skoro trenutne, ovde treba sačekati sekundu ili dve. To u početku može da frustrira i odbije korisnika koji je imao nerealna očekivanja i koji ne uzima u obzir činjenicu da je ovo je pre svega nastavni računar.
Manja primedba se odnosi na nepostojanje VGA izlaza, jer uz ovaj niskobudžetni računar bi dobro išao i jeftin monitor, koji skoro nikada nema HDMI ulaz. Za utehu, dovoljan je i DVI ulaz na monitoru, naravno uz upotrebu HDMI/DVI kabla ili adaptera. HDMI i DVI standardi su sa digitalnim signalima i razlikuju se uglavnom u obliku konektora, dok VGA ima analogne signale i konvertori sa HDMI na VGA podrazumevaju prateću elektroniku, što utiče na cenu i kvalitet signala.
Ako imate monitor sa DVI ulazom, preporuka je da ne koristite HDMI/DVI adapter nego kabl koji s jedne strane ima HDMI, a s druge DVI konektor. Adapter bi bio glomazan i težak, a to pri svakom pomeranju monitora ili prepravke kablaže stvara mehanička naprezanja u kontaktima kojih ima mnogo, a vrlo su osetljivi.
U svetu kontrolera
Sve ove primedbe odnose se samo na slučaj da Raspberry Pi koristimo kao standardni kućni računar. Resursi ovog računara su dovoljni za kontrolerske primene, a posebno je pogodan za razne kancelarijske aplikacije u javnim službama, monitore sa informativnim i zabavnim sadržajima po tržnim centrima i aerodromima, u zvaničnim institucijama i naučnim laboratorijama. Mnoge od ovih primena su olakšane time što postoji i standardni monitorski izlaz sa kompozitnim kolor signalom.
Dobar odziv na projekat fondacije Raspberry Pi imao je za posledicu i pojavu neke vrste „parazitskog“ tržišta, pa su se u prodaji pojavili DIY kitovi koji se reklamiraju kao „napravi sam svoj računar“. Jedan od primera je Kano, kit koji po ceni od 99 dolara sadrži originalnu ploču Raspberry Pi, SD karticu, kućište, ispravljač i malu bežičnu tastaturu sa trackpad‑om. Naravno, iste komponente možete da kupite na normalnom tržištu za polovinu te sume. A ako za 999 dolara (zašto ne 990?) kupite deset ovakvih kitova, dobićete i majicu!
Čitava „samogradnja“ se za korisnika zapravo sastoji od vađenja delova iz kutije i povezivanja konektora, a reklamne poruke i vešto smišljen tekst na sajtu će učiniti da se korisnik oseća kao da je sam napravio svoj kompjuter, mada je posao oko ovog „pravljenja“ u stvarnosti znatno jednostavniji nego kad kupite komponente desktop računara i sastavite ih.
Primena u školstvu
Jedno od važnih zapažanja Ebena Uptona, koosnivača fondacije i koautora ovog računara, govori o problemu koji je zadesio svet posle naglog razvoja računara i savremenih operativnih sistema sa atraktivnim grafičkim okruženjem. On kaže: „Nepostojanje programabilnog hardvera za decu (vrste hardvera koji smo imali tokom osamdesetih godina) potkopava napore u stvaranju 18‑godišnjaka koji umeju da programiraju, što stvara problem univerzitetima, a to onda potkopava napore u stvaranju 21‑godišnjaka koji umeju da programiraju, što na kraju stvara problem industriji“.
Za razliku od ovakvog preseka stanja, koje ukazuje na to da je svet nekada imao bolje uslove za napredak, mi smo i tokom osamdesetih godina prošlog veka imali podjednako lošu situaciju, jer naša vlada ni tada nije imala sluha za kompjutersko opismenjavanje nacije. Razlika je samo u tome što je tada računar posmatran kao „pogubni uticaj Zapada kome treba stati na put“, a danas smatra da će problem kompjuterske nepismenosti rešiti time što će nekoliko laptopova (koji su najgore rešenje za edukaciju) povremeno pokloniti nekoj školi – naravno, uz puno televizijskih kadrova sa krupnim planovima uvaženih političara i zbunjene dece. Za razliku od toga, ovakvi jeftini i robusni mini‑sistemi su veoma pogodni za edukaciju – to su računari koji, figurativno rečeno, čekaju da korisnik kaže šta treba uraditi umesto da se, kao kod klasičnih PC‑ja, događa upravo suprotno.
Voja Antonić
(Objavljeno u časopisu PC#207)
