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樹莓派
一系列專用於教育目的的信用卡大小的單板計算機 来自维基百科，自由的百科全书
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樹莓派（英語：Raspberry Pi）英國樹莓派基金會開發的微型單板電腦，目的是以低價硬件及自由軟件促進學校的基本電腦科學教育。[4][5][6][7][8]
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樹莓派系列電腦每一代均使用博通（Broadcom）出產的ARM架構處理器，如今生產的機型（樹莓派5）主記憶體在4GB和8GB之間，以TF卡作爲系統儲存媒體（初代使用SD卡），配備USB介面和HDMI的影片輸出（支援聲音輸出），內建Ethernet/WLAN/Bluetooth網絡連結的方式（依據型號決定），並且可使用多種作業系統。產品線型號分爲A型、B型、Zero型和ComputeModule計算卡。
Raspberry Pi OS是官方推出的作業系統，適用於所有型號的樹莓派，樹莓派基金會網站也提供了Ubuntu MATE、Ubuntu Core、Ubuntu Server、OSMC等第三方系統供大眾下載。[9]
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已發布機型
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樹莓派已經衍生了幾代產品。除了作為單晶片的Pico，每一代均使用博通（Broadcom）出產的ARM架構處理器（CPU）和整合顯示卡（GPU）。
處理器速度從700MHz到1.5GHz不等，RAM在256MB和8GB之間，使用SD卡儲存作業系統和程式。 配備USB介面、HDMI的影片輸出（支援聲音輸出）和RCA端子輸出，內建Ethernet/WLAN/Bluetooth網絡連結的方式（依據型號決定）。GPIO口提供了如 I²C的通訊協定。Model B擁有8P8C 乙太網路介面，Pi 3,、Pi 4和Pi Zero W擁有板載Wi-Fi 802.11n和Bluetooth（藍牙）。售價由5美元到75美元不等。
Raspberry Pi 1 Model B（第一代產品）於2012年發布，隨後功能更簡單和更便宜的Model A發布。2014年，樹莓派基金會推出經過改進的Raspberry Pi 1 Model B+。這些樹莓派的大小只有一張信用卡的大小，代表主流產品線的尺寸。1年後，經過改進的A+和B+發布。 一個為了嵌入式系統的"Compute Module"計算卡於2014年4月發布。擁有更大RAM的Raspberry Pi 2於2015年2月發布。
擁有更小尺寸、更少I/O和GPIO的Raspberry Pi Zero於2015年11月發布，售價僅5美元。Raspberry Pi Zero W於2017年2月28日發布，為組態了Wi-Fi和藍牙的Zero，售價10美元。[10][11]Raspberry Pi Zero WH於2018年1月12日發布，為配備了已經焊接的GPIO口的Zero W。[12]
Raspberry Pi 3 Model B於2016年2月發布，配備1.2 GHz 64-bit博通BCM2837處理器，新增了802.11n Wi-Fi、藍牙功能和USB啟動功能[13]。Raspberry Pi 3 Model B+於2018年的Pi Day（3月14日）發布，配備更快的1.4 GHz 64-bit處理器和快3倍的千兆乙太網路或2.4 / 5 GHz雙頻802.11ac Wi-Fi （100 Mbit/s）。[14]同時配備Power over Ethernet (PoE) ，USB啟動和網絡啟動功能，SD卡不再是必須的。
Raspberry Pi 4 Model B於2019年6月底發布[15]，處理器升級為1.5GHz的博通BCM2711（四核Cortex-A72），增大了板載主記憶體容量，為1/2/4GB，藍牙升級為5.0，擁有2個USB2.0介面，2個USB3.0介面，電源也採用了較新的USB-C介面，售價依照1GB機種賣35美元，2GB機種賣45美元，4GB機種賣55美元。[16][17]2020年為樹莓派發行8周年，2月28日將2GB版降價至35美元，同時逐漸停售1GB版[18]；5月28日推出8GB版，售價75美元。[19]2020年10月19日，Raspberry pi 4 compute module 上市，使用全新尺寸55 x 45 mm 新尺寸。2020年11月4日，Raspberry Pi 400發佈[20]。
Raspberry Pi 5於2023年9月底發布，使用的SoC為博通BCM2712（4核心64位元Cortex-A76處理器，VideoCore VII圖形處理器，16納米製程），首次應用了樹莓派基金會自行研發的RP1整合式I/O控制器（台積電40LP製程），搭載了4/8GB LPDDR4X-4267主記憶體。4GB版本售價為60美元，8GB版本售價為80美元。[21]
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硬件
Raspberry Pi的硬件已經發展了好幾個版本，在RAM大小和外圍裝置支援方面都發生了很大的變化。
以下為樹莓派系列電腦的硬件規格列表
- 注
- A型和B型之命名是在文化上參考了英國教育性質的BBC Micro電腦[30]， 由BBC廣播公司所支援及供款， 艾康電腦（英語：Acorn Computers）公司所開發。艾康電腦公司開發了ARM架構處理器（樹莓派硬件所屬於的架構），以及開發了執行在樹莓派上的作業系統RISC OS.
- BCM2711晶片時採用的是28納米製程，優於前代的40納米。
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Pi Zero
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Model A
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Model B
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作業系統
- Raspberry Pi OS - 樹莓派主要使用以Linux内核的作業系統，目前Raspberry Pi OS是Raspberry Pi所有型號的官方作業系統。[9]
- PINN（PINN Is Not NOOBS，PINN不是NOOBS） - PINN是NOOBS的加強版。
- Ubuntu MATE - 2016年4月由官網推出Raspberry Pi版本。
- Ubuntu Core - Ubuntu的開發由英國Canonical有限公司主導，南非企業家Mark Shuttleworth所創立。Canonical通過銷售與Ubuntu相關的技術支援和其他服務來產生收益。
- Ubuntu Server - 自Ubuntu 5.10版（Breezy Badger）起，與電腦版同步發行，可當作多種軟件伺服器，如電子郵件伺服器、基於LAMP的Web網站伺服器、DNS伺服器、檔案伺服器與資料庫伺服器等。伺服器版通常不預裝任何桌面環境，與電腦版本相比，佔用空間少，執行時對硬件要求較低，最少只需要500MB硬碟空間和64MB記憶體。
- OSMC[33] - OSMC成立於2014年， 是一個以Linux核心的免費開源媒體播放器， 可讓你從本地網絡儲存裝置和Internet播放媒體。
- LibreELEC[34] - LibreELEC是專為Kodi在當前的媒體中心硬件上構建的輕量級「剛剛足夠的作業系統」Linux發行版。
- Mozilla WebThings[35] - Mozilla WebThings是Mozilla的Web of Things的開源實現，包括WebThings Gateway和WebThings框架。
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- Windows 10 IoT Core - "Windows 10 IoT 核心版"為微軟提供的免費 Windows 10版本，又稱為物聯網核心，在樹莓派2以上版本都可運作正常，目前已停止支援。[40]
- Windows 10 ARM - 非官方支援，Windows 10在ARM64平台上的版本，提供仿32和仿64的X86應用程式模擬運行。
- Windows 11 ARM - 非官方支援，Windows 11在ARM64所推出的版本，提供仿64的X86應用程式模擬運行。
- Arch Linux ARM - 非官方支援，由Arch Linux ARM專案維護。
- Pidora - 為 Raspberry Pi移植的Fedora的重製版本。
- Puppy Linux - 是一個小型的Linux獨立發行版。包含SeaMonkey, AbiWord, Gnumeric, Gxine/xine等應用程式。 該發行版現由Barry Kauler等維護。
- openSUSE - 前身爲SUSE Linux和SuSE Linux Professional，是一個Linux發行版與項目，由SUSE Linux GmBH與其他公司贊助。
- Fedora Remix - 是較具知名度的Linux發行套件之一，由Fedora專案社群開發、紅帽公司贊助，目標是建立一套新穎、多功能並且自由（開放原始碼）的作業系統。
- Slackware ARM - 是Slackware Linux, Inc的Patrick Volkerding製作的Linux發行版本。它力圖成為「UNIX風格」的Linux發行版本。它的方針是只吸收穩定版本的應用程式，並且缺少其他Linux版本中那些為發行版本客製化的組態工具。
- FreeBSD 與 NetBSD - BSD中較為普遍使用的作業系統.
- Plan 9 from Bell Labs - 貝爾實驗室九號計劃是一個分散式作業系統，由貝爾實驗室的計算科學研究中心在1980年代中期至2002年開發，以作為UNIX的後繼者。它現在仍然被作業系統的研究者和愛好者開發使用。
- Moebius[41] - 以Debian藍圖設計的輕量級ARM HF發行版。 它使用Raspbian儲存庫可容納128 GB SD卡。 它僅具有最少的服務，並且其主記憶體使用已優化以保持較小的佔用空間。
- OpenWrt - 經常運用在嵌入式裝置上，用來路由網絡傳輸。
- Kali Linux - 一個由Debian衍生出來的發行版，設計用來做數碼取證和滲透測試。
- Pardus ARM[42] - 一個基於Debian的作業系統，也是Pardus的輕量級版本。
- Instant WebKiosk[43] - Instant WebKiosk是基於Debian GNU / Linux的作業系統。Binary Emotions完全專注於Raspberry Pi作業系統。
- Minepeon[44] - 是用於挖掘加密貨幣的專用作業系統。
- Kano OS[45] - 一個為專為兒童用戶製作的作業系統。
- Nard SDK[46] - Nard GNU / Linux是Raspberry Pi的軟件開發套件（SDK） 。與「普通」 Linux發行版不同，Nard 完全旨在開發可在遠程位置晝夜運行的 嵌入式作業系統。Nard在 Raspberry Pi中的運行方式類似於PC中的 Live USB。在啟動過程中，所有內容都上載到RAM並從那裏執行。
- Sailfish OS - 是一個以Linux為基礎的開放原始碼作業系統，主要用於流動裝置，由諾基亞前員工成立的Jolla公司在諾基亞於2011年放棄的MeeGo系統的社區開發Mer專案基礎上開發而來。
- Tiny Core Linux - Tiny Core Linux是一個基於Linux4.x版本核心，採用BusyBox、Tiny X、FLTK 和其它小型軟件構築的帶圖形化使用者介面的微型Linux作業系統。由於體積很小，大約10MB，故採用整體裝載入RAM的方式執行，速度很快。
- IPFire[47] - IPFire 是一個關注於安全的 Linux 發行版，其應用場景是當路由器和防火牆，其配有直觀的 Web管理介面，僅在Raspberry Pi 1上運行； 目前暫不計劃移植到Raspberry Pi 2以上版本。
- xv6 - xv6是在ANSI C中針對多處理器x86系統的Unix第六版。
- 與數碼媒體中心有關的作業系統：OpenELEC，Xbian[48]，Rasplex[49]，LibreELEC[50]
- 與音樂有關的作業系統：Volumio[51]，Pimusicbox[52]，Runeaudio[53]，moOdeaudio[54]。
- 與復古電動遊戲有關的作業系統：Retropie[55]，Recalbox[56]，Happi Game Center[57]，Lakka[58]，ChameleonPi[59]，Piplay[60]。
附件
在2012年5月18日，該基金會在其網誌中匯報了他們的測試原型相機模組。該樣機採用的是1400萬像素的模組。[61]2013年5月14日，樹莓派基金會發布了第一代相機模組，擁有500萬像素，通過排線和位在乙太網路孔和HDMI孔之間的CSI孔連接。2013年10月，該基金會發布了去除紅外光濾鏡的相機模組，稱為Pi NoIR。2016年4月25日，該基金會發布了第二代相機模組(普通版和無紅外光濾鏡版)，擁有800萬像素。
許多樹莓派附件器件和外殼都可以從第三方供應商得到。[62]這些包括的樹莓派基金會批准，專為教育目的而設計的Gertboard板，這板擴充了樹莓派的GPIO引腳，允許控制連接到LEDs、開關、模擬訊號、感測器和其他器件。它還包括一個可選的Arduino相容控制器連接到Pi。[63]
社群
自由及開放原始碼軟件公司AdaCore的Jamie Ayre描述樹莓派專案中最令人興奮的部分是社區。社區網誌羅素·戴維斯（Russell Davis）說，社區力量使基金會專注於文件和教學。社區愛好者發展的圍繞着平台的雜誌，例如電子雜誌《The MagPi》[64]。在英國的聖母高中[65][66]的資訊及通訊科技教師 艾倫·O'Donohoe[67][68][66]的帶領下，社區展開了名為「樹莓醬」（英語：Raspberry Jam）的一系列社區教學活動，在英國各地舉行[67]，和其他更遠的地方[69]。並且，以教師為主導的社區開始建立一個眾包（Crowd Source）的工作計劃。
愛好者經常聚會、交流使用心得，稱這類聚會為「樹莓醬」（Raspberry Jam）。英國曼徹斯特、馬漢萊斯、美國矽谷、新加坡等地也舉辦過樹莓醬聚會。
應用
南安普敦大學的電腦工程師們使用64個樹莓派構建了一套廉價的「超級電腦」[70]。命名為Iridis-Pi，取自該校的另外一台超級電腦Iridis。其主要目的是為了啟發學生們進行高效能計算方面的研究，甚至自己也可以輕鬆構建。 該「超級電腦」擁有64個處理器，採用如樂高積木的方式累加而成，使用訊息傳遞介面通過以太網實現連通。每個樹莓派裝備了一張16GB SD卡，所以整套系統具備1TB的儲存空間。總造價在2500英鎊以下。 Simon Cox教授表示他們嘗試了在該超級電腦上運行Pi測試，不過沒有公佈運算測試。
截至2012年1月，在英國已收到來自公立學校的和獨立（私立）學校的董事會的查詢，後者數量是前者數量的5倍左右。希望企業將贊助購買條件較差的學校[71]。分銷商Premier Farnell集團的CEO說，在中東的一個國家政府已表示有興趣提供每一個女學生一個電路板，以提高她們的就業前景。[72][73]
2018年，美國國家航太總署推出了開源的Open Source Rover項目，該項目是火星探測車好奇號的縮小版，使用Raspberry Pi作為控制模組，鼓勵學生和業餘愛好者參與機械，軟件，電子和機械人工程。[74]
太空派
2014年12月，英國宇航署啟用這個太空派的計劃。太空派選拔賽在2015年1月開始，開放給英國所有中小學生參加。
歐洲太空總署的英國籍太空人提姆·皮克在他的任務期間帶了兩塊樹莓派上國際太空站。他在軌道上把優勝隊伍撰寫的程式碼載入，收集資料並傳回地球。
歷史
2006年，早期的樹莓派的概念來源於Atmel的ATmega644單片機。其原理圖和PCB佈局可供公眾下載。基金會受託人埃·厄普頓（Eben Upton）彙集了一批教師學者和電腦愛好者，製作一套啟發孩子的電腦[71]。這種電腦是受到了1981年的艾康電腦公司的BBC Micro電腦的啟發。第一台ARM電腦的原型被裝在與一個USB手指的大小相同的一個「盒子」中。它一端有一個USB介面，而另一端有一個HDMI介面。
2011年8月，基金會製造出第一批Alpha電路板共50片。這些電路板的功能與原計劃中的B型的相同，但體積更大以容納測試介面。該電路板的演示展示了它能運行LXDE桌面的Debian，以1080p的解像度運行雷神之錘3，通過HDMI播放全高清MPEG-4影片。
2011年10月，RISC OS 5系統的實驗版本能夠正常運行，並且展示這個成果給大眾，並且在經過一年多的開發後，在2012年11月發佈給大眾使用。[75][76][77][78]
2011年12月，在100個未組裝的電路板中，二十五個B型的Beta測試版電路板被組裝和測試。測試版電路板的元件部屬與量產電路板相同。在電路板的設計上發現一個錯誤，即CPU上的一些引腳沒有保持高電平，這個錯誤在首次生產時已被修復。Beta版電路板已證明可以啟動Linux，播放1080p的電影預告片和運行Rightware Samurai的OpenGL ES基準測試。
2012年的第一週，10個電路板在eBay上被拍賣。有人匿名購買，並捐贈給座落在英國薩福克的電腦歷史博物館。這十個電路板（總零售價220英鎊）拍賣一共籌集了超過16000英鎊的資金。預計在2012年2月結束發佈之前，該基金會的伺服器因為用戶重複的重新整理頁面而造成大量負載。
首批1萬個電路板是在中國大陸或台灣製造，[79][80]而不是在英國。這是由於各個組成部分要進口關稅繳付，而成品不用。中國製造商只需要4周的準備時間，但在英國需要12周。節省下的資金可再投資於該基金會的其他研究和開發活動。
2012年3月由於乙太網路孔的安裝不良，基金會公佈首批電路板運輸受到延誤。但該基金會預計，如果需要的話，未來批次的製造數量可以毫無困難地增加。
「我們已經確保能得到足夠大量具有磁性模組的乙太網路連接器，在協助提供部件方面，Premier Farnell和RS Components（兩個經銷商）是極好的。」厄普頓說。
最初的銷售開始2012年2月29日06:00 UTC。同時，它宣佈，A型原本有128 MB的RAM，但在發佈之前要升級到256 MB。該基金會的網站也宣佈「在項目的開始6年後，我們的第一次開發運行就要接近結束了 - 雖然樹莓派的故事才是個開始。」他們在英國本地的兩個特許專賣店銷售，由於過重的流量導致官方網站暫停服務，他們立即推出自己的網站。同時站長也懇求，「朋友～你能別如此頻繁的按F5嗎，將會使伺服器癱瘓的。」雖然還未經證實，報告顯示，有超過200萬的意向書或預購。樹莓派官方Twitter帳戶報導，Premier Farnell在發售的最初幾分鐘內就銷售一空，而在第一天的RS Components的預購訂單超過10萬。截至2012年9月，已售出大約500,000板。[81]
2012年3月，製造商被報導要接受「健康的數量」的預購訂單。[82]
2012年4月16日有報導第一個買主收到了他們的樹莓派[83][84]。截至2012年5月22日，已經運送超過20000個樹莓派[85]。2012年7月16日宣布，每一天有4000個被製造，讓樹莓派進入了大批次生產階段[86][87]。9月5日樹莓派基金會公布了B型第二次修訂版[88]。
在2012年9月6日基金會宣布大批次的樹莓派將在英國製造，由位於威爾斯Pencoed市的索尼工廠生產。該基金會估計，該工廠每月將生產30,000個，並將創造大約30個新的就業機會[89][90]。在2012年10月，它的兩個主要分銷商的一些客戶等待他們的訂貨竟超過了6個月。據報道，這是由於在採購CPU和保守的銷售預測上的困難。[91]
2014年10月23日，樹莓派基金會宣布已售出大約380萬台樹莓派。[92]
2015年2月2日，樹莓派基金會發布了第二代產品——樹莓派2，售價35美元。[93]樹莓派2採用4核Broadcom BCM2836 (ARMv7-A)晶片、雙核VideoCore IV GPU和1GB主記憶體，其餘組態與樹莓派B+型一致，除了支援第一代樹莓派支援的作業系統外，樹莓派2將能夠執行Windows 10以及Snappy Ubuntu Core。
截至2015年2月，根據樹莓派基金會統計，已經售出超過500萬台樹莓派，成為最暢銷的英國電腦。[94]
2015年6月8日,樹莓派基金會宣布已售出大約600萬台樹莓派。成為英國賣得最快的個人電腦，也是英國歷史上銷量第二的電腦，僅次於賣出800萬台的Amstrad PCW。
2015年11月26日,樹莓派基金會發布了一款廉價產品——樹莓派0，售價僅5美元，該產品較樹莓派和樹莓派2相比，具有更小的尺寸[95]。
2016年2月29日，樹莓派基金會發布了比樹莓派2的規格還高，內建有Wi-Fi和藍牙的樹莓派3，售價仍然是35美元。樹莓派3採用4核Broadcom BCM2837(ARMv8-A)晶片，其餘組態與樹莓派2相同。
截至2016年11月，樹莓派累計售出1100萬台。[96][97]
2017年2月28日，樹莓派基金會發布了和樹莓派3一樣內建有Wi-Fi和藍牙的樹莓派zero W，售價為10美元。
截至2017年3月，樹莓派累計售出1250萬台，有媒體稱其成為史上第三暢銷的通用電腦，位列蘋果麥金塔和微軟Windows個人電腦之後。[98]
截至2017年7月，累計售出1500萬台樹莓派。[99]
截至2018年3月，樹莓派累計售出1900萬台。[14]
2019年6月24日，樹莓派基金會發布3種RAM容量的樹莓派4，依照容量1GB機種賣35美元，2GB機種賣45美元，4GB機種，售價為55美元。
截至2019年12月，樹莓派累計售出3000萬台。[100]
2020年5月29日，樹莓派基金會發布樹莓派4 RAM8GB機種，售價為75美元。
2020年11月2日，樹莓派基金會發布樹莓派PI400，是一款塞入Raspberry Pi 4B的鍵盤一體機，只有4GB機種，售價為70美元。
評價
技術作家格林·穆迪於2011年5月描述了樹莓派是一個「潛在的BBC Micro2.0」專案，不是要取代而是要補充PC相容機。[101]在2012年3月在ITPRO上，斯蒂芬·普里查德（Stephen Pritchard）呼應了「BBC Micro的接班人」的情緒。[102]
在英國的電腦歷史博物館大力支援樹莓派專案，感覺是它可以「迎來一個新的時代」[103]。在發布之前，樹莓派板子被展示給在劍橋的ARM行政總裁Warren East，概述了谷歌的想法，以提高英國科學和技術教育。[104]次世代報告的合著者，Alex Hope，認為兒童接觸電腦編程的興奮是充滿希望。[105]
在2012年10月樹莓派贏得了T3的「年度創新獎」。[106]
然而，Harry Fairhead表明更多的重點應放在提高現有硬件上提供的教育軟件， 例如，利用類似於谷歌手機編程軟件工具（Google App Inventor）讓編寫程式返回學校，而不是增加新的硬件選擇[107]。ZDnet網站的文章作者之一Simon Rockman認為，青少年將"有更好的事情要做"，不用管在20世紀80年代發生的事。[108]
一些開源專案批評了缺乏可用的硬件文件（樹莓派網站上的常見問題，博通（Broadcom）公司沒有為了BCM2835發布一個完整的data sheet），這可用的硬件文件發布本應該將使得其他作業系統移植到樹莓派變得更容易。[109][110]
參考資料
相關條目
外部連結
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