树莓派如何运作

最早的计算机占据整个房间，但在1970年代，小型微处理器，如MOS Technology的MOS 6502微处理器，开始面世，使得计算机可以用于家庭使用。在80年代大部分时间里，最受欢迎的家用计算机是Commodore 64，最初发布时售价595美元。

一些型号，如Apple II和Tandy TRS-80，配备了显示器，但大多数，包括Atari、Sinclair和Commodore 64s，都是直接连接到电视的键盘。许多都没有内部存储，因此需要购买外部设备，如磁带和软盘驱动器，以便您能够磁性保存工作。它们的RAM从1 KB到64 KB不等（以现代标准来看非常少），但这些设备使我们能够创建和玩图形游戏，执行文字处理，并通过计算机进行复杂的计算，这些都是普通人以前无法做到的事情。

兼作游戏机的电脑，如Atari和Commodore，允许您插入游戏卡带。但它们也允许用户使用各种BASIC版本（一种比当时大多数其他编程语言更易于使用的编程语言）编写程序。在当时可供购买的软件很少的情况下，您可以购买包含预编写程序的书籍和杂志，以便在您的家庭系统上重新输入并运行，或者您可以自己编写。无论您选择哪种方式，您都会在此过程中学习到至少一点编程知识。

这些设备允许你在命令行下工作，启动编程环境，并因此必然地熟悉后端操作系统。Commodore 64有一个简陋的图形菜单系统，是现代图形用户界面（GUI）的前身，但你仍然需要比现在了解更多关于电脑的知识。这些系统中的一些通过游戏吸引了孩子和成人，但它们也鼓励学习编程，以最大限度地利用这些机器。

随着计算机在90年代变得越来越复杂，并且大量的预编写软件变得可用，计算机演变为功能齐全且难以理解的黑盒子。大多数现代图形用户界面（GUI）隐藏了操作系统的后端进程。游戏和其他软件是不可渗透的，你必须安装特殊的软件才能编写和编译程序。除非你从事或研究IT，否则你永远不必进入命令行或编写自己的软件。

这一演变把我们带到了当前的危机。人们不再需要钻研计算机的内部工作原理，焦点已转向更普通的用途（如使用办公软件、发送电子邮件和上网）。由于个人电脑在许多人的日常生活中变得像电视一样重要，许多父母不太可能让他们的孩子无故地摆弄他们昂贵的家用电脑。树莓派可以通过提供一个任何人，包括儿童都可以玩的可编程设备，将我们带出这种困境。

树莓派设备看起来像一块主板，芯片和端口裸露在外（你通常只有打开电脑并查看其内部电路板才能看到），但它拥有连接输入、输出和存储设备并开始计算所需的所有组件。

你会遇到两种型号的设备：型号A和型号B。唯一的真正区别是更昂贵的型号B增加了以太网和一个额外的USB端口。

以下是树莓派主板上的各种组件：

许多缺失的功能，例如无线网络和音频输入，都可以根据需要通过USB端口或USB集线器添加。接下来：关于设备本身及其兼容操作系统的更多细节。

树莓派的尺寸约为3.4英寸x 2.1英寸（8.6厘米x 5.3厘米），但对于如此小的设备来说，它的功能相当强大。这得益于移动设备廉价且微型处理器的普及，这些处理器需要在小巧的外壳中集成相当可观的计算和多媒体功能，同时能够保持相对凉爽，并且不会过快耗电。

基金会因此选择了一款ARM架构芯片（一种常用于手机和类似设备的处理器架构）。该芯片拥有256 MB的RAM，运行频率为700 MHz，并包含一个支持1080p的GPU。尽管还有其他ARM芯片可用，但该团队选择博通芯片部分原因是Eben Upton与该公司的关系（他在该公司工作）。博通愿意为小批量订单提供批量折扣，这使得基金会能以比任何竞争对手处理器更好的价格获得该芯片。

像许多最早的家用计算机一样，该设备不附带外围设备或内部存储空间，用户必须连接输入、输出和存储外围设备。最基本的要求是：一台用于输出的电视或显示器，一个用于输入的键盘（可能还有鼠标），一张用于存放操作系统和存储数据的SD卡，一个电源以及任何必要的线缆。您可以添加一个外部硬盘驱动器以获得额外的存储空间，但SD卡仍然是必需的，因为操作系统默认会从SD卡启动。

该设备的兼容操作系统都是Linux发行版。选择Linux至少部分是因为其内存开销低，使得在这样一个没有内置永久存储的简单设备上运行功能齐全的操作系统成为可能。Linux通常也是免费的，并且作为计算机科学学习工具具有巨大潜力，因为其发行版通常已经预装了一些编程语言。

Linux 的开源特性将有助于软件的普及，因为开发者们纷纷加入进来提供内容。树莓派基金会最初的意图是同时创建设备和围绕它的学习课程，但该团队决定缩小范围，专注于创建计算机，并让一个热心、乐意的开源编程社区来创建软件。

树莓派的可编程性和简单性使其非常像那些催生了许多程序员和系统爱好者的古老计算机。但与那些计算机不同的是，该设备可以用于上网。互联网将使寻找可以用该设备做的事情比过去容易得多。树莓派网站上有一个用户论坛，并且在线教程和其他材料随处可见。当然，Model B的以太网连接器或通过USB连接的外部WiFi设备对于网络连接是必需的。

树莓派有一些竞争对手，尽管基金会鼓励人们模仿它的想法，所以“竞争对手”可能不是一个合适的词。它们包括BeagleBoard和PandaBoard（这两个都是公司名称和其主要设备名称）。两者都是非营利组织，但目标与树莓派基金会略有不同。BeagleBoard面向成年硬件爱好者，而PandaBoard旨在以合理的价格提供移动软件编程平台。

与树莓派一样，它们都是裸露的板，配备ARM处理器并支持高清视频。但BeagleBoard和PandaBoard拥有比树莓派更多的连接器和连接头（电路板上可用于焊接额外硬件的部分），而且这两种设备都稍大一些。以下不是详尽的组件列表，但这里列出了一些与树莓派不同的功能：

BeagleBoard和BeagleBoard-xM

PandaBoard 和 PandaBoard ES

就其预期的教育目的而言，树莓派比其他设备具有两个主要优势。首先，它被设计成一台完整的、可工作的计算机。你只需插入包含操作系统的SD卡，连接外设和电源，即可立即使用。BeagleBoard和PandaBoard需要连接到主计算机进行初始设置，尽管它们具有相似的处理能力，但要使其完全功能化需要更多专业知识。

其次，其他设备比树莓派昂贵得多。例如，2012年4月，两款主要的BeagleBoard型号定价为125美元至149美元，两款PandaBoard型号每款售价为174美元至182美元。这些价格与树莓派25美元和35美元的基本价格相去甚远。这并不意味着其他设备不适合你。你只需检查规格并确定哪台机器最适合你的需求。鉴于其功能和价格，树莓派似乎更有可能将计算能力普及给大众。

除了硬件，还有基于软件的教育资源可供任何希望在当前计算机上学习编程的人使用。

学生可以在学校选修计算机编程课程，但这些课程在大多数地方并非人人必修，而且通常从高中才开始，而Upton等人希望孩子们能更早开始。计算机教育的重点大部分在于操作而非编程，就像英国的信息和通信技术（ICT）课程一样，该课程被认为是导致英国高级技能短缺的原因之一。

但就像80年代一样，对游戏和其他多媒体材料的兴趣可以成为许多儿童和青少年进入编程的门户。利用这一事实的基于软件的学习工具已经问世，并被用于教授编程基础知识。其中之一是麻省理工学院创建的Scratch语言。

Scratch是一种基于图形的拖放式语言，孩子们可以用它创建交互式多媒体项目，而无需学习复杂的语言语法。尽管专为小学和中学生设计，但它甚至被用于大学的计算入门课程中。

另一个拖放工具是Alice，由卡内基梅隆大学开发，旨在通过让学生构建动画和游戏来教授面向对象编程。还有一个基于Xbox 360的可视化语言，名为Kodu，允许你使用游戏控制器作为输入设备来构建游戏。儿童或成人可以使用这些环境学习编程概念，而无需输入和调试代码。

一款教授真实代码的工具是Kids Ruby，顾名思义，它教授孩子们Ruby编程语言。一旦你阅读了第一课的几页短文，它就会让你在程序窗口的一侧写几行简单的代码，点击运行按钮，然后在另一侧看到结果。随着课程变得越来越复杂，你会慢慢学会编码。Kids Ruby团队甚至让它在树莓派上运行起来，所以对于任何对在新设备上编程感到好奇的孩子来说，这可能是一个很好的开端。

树莓派团队正寄希望于此类教育软件的开发，以帮助设备更易于儿童使用。这种设备吸引更多儿童学习编程的一种方式，就是简单地为他们提供一个编程平台。他们可能再次有机会拥有自己的电脑来编写代码和修修补补。25到35美元的价格比昂贵的家用电脑的任何维修费用都更容易接受。以这个价格，它可能也适用于那些目前没有电脑的贫困儿童。学校已经表现出兴趣，所以即使是买不起电脑的孩子也可能在课堂上获得接触和练习的机会。

想拥有一台你自己的树莓派吗？

基金会最初计划于2011年11月推出该设备，但由于设计和开发延误、所需部件采购方面出现意外问题以及一些制造和分销故障，未能如期进行。首批产品的制造在海外完成，但两家总部位于英国的公司被选中负责分销现有设备以及制造和销售未来树莓派订单：RS Electronics和Element 14/Farnell。

2012年2月下旬，限量发售了10,000台Model B设备（在生产最终完成之前）。它们立即售罄，巨大的流量甚至导致零售商网站崩溃。首批设备于2012年3月底从中国运往英国，并于2012年4月14日开始向幸运买家发货。

导致设备完成与发货之间出现间隙的一个问题是关于树莓派是否需要欧洲合格认证（CE）标志的争议。这个标志是各种产品在欧盟（EU）合法销售所必需的。基金会认为不需要认证，因为它将树莓派视为一种未完成的产品，就像BeagleBoard的早期版本没有获得CE标志一样，但两个分销商认为需要。无论如何，该设备通过了电磁兼容性（EMC）测试并获得了CE标志。

如果您没有足够幸运地赶上第一批，可以加入任一制造商的等候名单。基金会还在考虑实施一项类似“每个孩子一台笔记本电脑”组织的“买一送一”慈善选项。由于设备本身已经非常便宜，因此不计划提供批量折扣。

在我们撰写本文时，Model B的零售价确实是35美元，Model A是25美元。但是，还有一些其他成本会使计算机的真实价格上涨，包括潜在的关税、销售税、运费以及外围设备和连接线缆的价格。但是，考虑到所有同类设备更高的成本，它们也需要类似的外围设备，以及完整的盒装家用计算机系统甚至更高的成本，树莓派仍然比替代品便宜。

该设备的受欢迎程度和需求远远超出了创作者的预期，这从最初订购日的售罄和随后的网站崩溃中可见一斑。树莓派基金会收到了来自预期之外的群体（不只是学校和业余爱好者，还有医院和其他组织）的大量咨询和请求。

最初少数幸运用户对该设备的评价大多是正面的，他们赞扬了它的速度、视频质量和教育潜力等 [来源：Gibbs, Williams, DesignSpark]。一群学童甚至尝试使用它，并且不愿归还 [来源：Greenwell]。

人们已经在努力让有用或只是酷炫的软件在树莓派上运行。在RaspberryPi.org上可以找到运行在设备上的应用程序视频，包括OpenELEC的XBMC媒体中心应用程序、VNC远程桌面软件、Quake 3甚至旧式ZX Spectrum计算机的模拟器。树莓派论坛上也有传闻说要用树莓派创建其他复古计算机模拟器、机器人车辆控制器、厨房电脑、新的在线多人游戏、家庭服务器以及大量其他高科技软件和硬件。

树莓派还引起了发展中国家机构和个人的兴趣，因为它成本低、功耗低，同时具有相对强大的计算和多媒体功能。在这些地方，计算机设备不像工业化国家那样容易获得，而且电力昂贵。为每个人提供廉价计算不仅能让更多人进入全球计算机科学领域，还能在资源匮乏的地区带来有益的创新和增加技术进步的获取。

这设备当然不只为孩子设计。如果你能想到它的用途，就可以买一台，稍加努力，就能实现你的想法。

让机器人诞生吧。

我成长于1980年代，在那些早期的游戏机上编程。我和哥哥在12岁和13岁时，收到了亲戚们集资购买的Atari 800XL作为礼物。我们俩几乎立刻就开始用BASIC编程（当我们不为《挖地雷》或《空手道家》争吵的时候）。我主要编写非常简单的文字冒险游戏（就像选择你自己的路线的书，或者我最喜欢的Infocom文字游戏），而我哥哥则编程图形和8位音乐。

有一段时间，电脑变得贵了很多，直到90年代中期我才买得起自己的电脑。但尽管电脑之间有近10年的间隔，我早期的电脑经验激发了我对编程的兴趣，现在这成了我的职业。我真诚地希望树莓派能够普及，并给许多孩子提供我成长时期所拥有的那种不可思议的教育工具。

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