Các thiết bị công nghệ ngày càng được thu nhỏ về kích thước nhưng vẫn đáp ứng tốt được các yêu cầu cần có. Raspberry Pi là một ví dụ điển hình, với kích thước chỉ bằng một chiếc thẻ ATM nhưng nó có rất nhiều tính năng cực kỳ hấp dẫn tương tự một chiếc máy tính.

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Raspberry Pi là một chiếc máy tính tí hon chạy hệ điều hành Linux ra mắt vào tháng 2 năm 2012 với giá chỉ $25. Ban đầu Raspberry Pi được phát triển dựa trên ý tưởng tiến sĩ Eben Upton tại đại học Cambridge muốn tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ để học sinh có thể dễ dàng tiếp cận và khám phá thế giới tin học. Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo ra máy tính rẻ tiền có khả năng lập trình cho những sinh viên, nhưng Raspberry Pi đã được sự quan tầm từ nhiều đối tượng khác nhau . Đặc tính của Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí Broadcom BCM2837 ( là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay được dùng trong điện thoại di động ) bao gồm CPU , GPU , bộ xử lí âm thanh /video , và các tính năng khác … tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này .

Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay . Bạn không thể chạy Windows trên đó vì BCM2837 dựa trên cấu trúc ARM nên không hỗ trợ mã x86/x64 , nhưng vẫn có thể chạy bằng Linux với các tiện ích như lướt web , môi trường Desktop và các nhiệm vụ khác . Tuy nhiên Raspberry Pi là một thiết bị đa năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhưng rất hoàn hảo cho những hệ thống điện tử, những dự án DIY, thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho những bài học trải nghiệm lập trình , những các dịch vụ mạng như: DHCP, DNS,Web server…

 Raspberry Pi

Thông số kỹ thuật

 Thông số kỹ thuật của  Raspberry Pi 3model B

2. CẤU TẠO

 Cấu tạo của Raspberry Pi.

Trái tim của Raspberry Pi là chip SoC (System-On-Chip) Broadcom BCM2837 chạy ở tốc độ 1.2 GHz. Chip này tương đương với nhiều loại được sử dụng trong smartphone phổ thông hiện nay, và có thể chạy được hệ điều hành Linux. Tích hợp trên chip này là nhân đồ họa (GPU) Dual-core VideoCore IV® coprocessor. GPU này đủ mạnh để có thể chơi 1 số game phổ thông và phát video chuẩn full HD.

3. PHẦN MỀM

Các Raspberry Pi sử dụng hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux. Phần cứng GPU được truy cập thông qua Image Firmware được nạp vào GPU vào lúc khởi động từ thẻ SD. Image Firmware được gọi là đốm màu nhị phân (Binary Blob), trong khi ARM liên kết với mã trình điều khiển Linux ban đầu được dựa vào nguồn đóng. Một phần của mã điều khiển đã được giải phóng, tuy nhiên nhiều chương trình điều khiển thực tế được thực hiện bằng cách sử dụng  mã nguồn đóng GPU. Phần mềm ứng dụng sử dụng các cuộc gọi đến thư viện thời gian chạy nguồn đóng (OpenMax, OpenGL ES hay OpenVG). Nó sẽ gọi một trình điều khiển nguồn mở bên trong lõi Linux, sau đó gọi mã điều khiển nguồn đóng GPU ( Dual-core VideoCore IV® coprocessor ). Các API của trình điều khiển lõi là cụ thể cho những thư viện đóng. Các ứng dụng Video sử dụng OpenMax, ứng dụng 3D sử dụng OpenGL ES và ứng dụng 2D sử dụng OpenVG và cả hai lần lượt sử dụng EGL. OpenMax và EGL sử dụng trình điều khiển nền tảng mã nguồn mở.

 Sơ đồ kết nối API.

Nhà sản xuất Raspberry sẽ cung cấp một tập hợp các thư viện mã nguồn đóng cho phép chúng ta truy cập vào các tính năng tăng tốc GPU. Các thư viện sẽ có sẵn là:

• OpenGL ES 2.0 (opengl) là một thư viện 3D, rất thường được sử dụng trên máy tính để bàn và các hệ thống nhúng. Nó được định nghĩa bởi Khronos Group.
• OpenVG là một thư viện bản vẽ véc tơ 2D, cũng thường được sử dụng trên máy tính để bàn và các hệ thống nhúng. Một lần nữa, được định nghĩa bởi Khronos Group.
• EGL là một giao diện lập trình ứng dụng giữa Khronos và API như OpenGL ES hay OpenVG và hệ thống cửa sổ nền tảng nguồn gốc cơ bản.
• Openmax cung cấp một tập hợp các API với khái niệm trừu tượng của người dùng cho những thói quen sử dụng trong âm thanh, video, vàxử lý hình ảnh tĩnh. OpenMax định nghĩa ba lớp, đây là lớp IL, cung cấp một giao diện giữa các khuôn khổ đa phương tiện như Gstreamer và một tập hợp các thành phần đa phương tiện (như bảng mã).
• Openmax IL không có một API chuẩn ở giai đoạn này, vì vậy đó là một cài đặt tùy chỉnh. Tất cả các thư viện này được cung cấp bởi chip Broadcom.

            Có 5 phiên bản hệ điều hành được cung cấp chính thức cho Raspberry Pi:

• Raspian "wheezy": đây là distro dựa trên Debian wheezy, sử dụng hard-float ABI (tính toán dấu chấm động bằng phần cứng) cho thời gian chạy các ứng dụng nhanh hơn. Có sẵn giao diện đồ họa. Phù hợp với người mới bắt đầu tiếp cận Linux vì tính dễ sử dụng và trực quan.
• Soft-float "wheezy": vẫn được xây dựng dựa trên Debian wheezy nhưng việc xử lý dấu chấm động được thực hiện bằng phần mềm. Việc này giúp có thể sử dụng máy ảo Java (Oracle JVM) trên Raspberry.
• Arch Linux: phiên bản giành cho ARM. Đảm bảo thời gian khởi động trong vòng 10 giây. Chỉ khởi động và load các gói cần thiết. Để sử dụng được Arch Linux cần có kiến thức cơ bản về Linux.
• Pidora: là phiên bản của Fedora được tối ưu cho Raspberry Pi, có sẵn giao diện đồ họa. Giành cho những ai đã quen xài Fedora.
• RISC OS: là hệ điều hành do nhóm phát triển ARM thiết kế riêng. Đây không phải là một phiên bản Linux, do vậy cần làm quen với cấu trúc và câu lệnh đặc trưng cho hệ điều hành này.
• Ngoài ra còn nhiều hệ điều hành / distro khác ta có thể cài đặt : Raspbmc, Android, Ubuntu MATE...

4. KẾT LUẬN

Raspberry Pi không thể thay thế một máy tính ở thời điểm hiện nay. Nhưng chúng ta hoàn toàn sử dụng nó như một máy tính nhỏ để đáp ứng các nhu cầu cụ thể như: Máy tính để bàn, Máy chủ không dây, Máy chủ in, hệ thống Media Center, máy chơi Games, điều khiển Robot, đài FM, xây dựng hệ thống an ninh  VV… đặc biệt là máy chủ Web cho phép các bạn sinh viên có thể thực hiện mọi yêu cầu trong các môn học của bộ môn mạng máy tính tại các trường đại học hiện nay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Các E-book tham khảo:

            Getting Started with Raspberry Pi – Matt Richardson & Shawn Wallace

            Raspberry Pi, A Quick-Start Guide – Maik Schmidt

           RaspiCam Documentation

[2] Tài liệu tham khảo từ internet:

            https://www.raspberrypi.org/

            https://medium.com/@rachatatongpagdee/install-dhcp-server

            https://medium.com/@rachatatongpagdee/install-and-configure-dns-server

            https://medium.com/@rachatatongpagdee/install-web-server