bộ máy tính xách tay Raspberry Pi

Tại sao nên xây dựng bộ máy tính xách tay Raspberry Pi?

Một chiếc máy tính xách tay trị giá 420 đô la sẽ chết sau 3 giờ không nên tồn tại. Tuy nhiên, Kickstarter của ArgonOne Up đã đạt được mục tiêu tài trợ trong vòng chưa đầy 48 giờ khi ra mắt vào tháng 8 năm 2025, với các đặc quyền dành cho người mua sớm sẽ biến mất trong vòng vài ngày. Những người ủng hộ biết chính xác những gì họ đang mua: một chiếc máy tính xách tay có giá hơn một chiếc máy Windows trị giá 200 USD của Walmart, chạy chậm hơn một chiếc Chromebook 2018 và thậm chí không thể treo đúng cách khi bạn đóng nắp.

Dù sao thì họ cũng đang xây dựng nó.

Nghịch lý này nằm ở trung tâm của hiện tượng máy tính xách tay Raspberry Pi. Các chủ đề trên diễn đàn có tiêu đề "Việc tạo ra một chiếc máy tính xách tay với Raspberry Pi 5 có hợp lý không?" đáng tin cậy chuyển thành những người kỳ cựu cảnh báo những người mới đến, trích dẫn những cơn ác mộng về nhiệt và sự thất vọng về pin. Một người dùng đã tóm tắt sự đồng thuận một cách thẳng thắn vào tháng 6 năm 2024: "Bạn sẽ KHÔNG thể tạo ra một chiếc máy tính xách tay dựa trên Pi có cùng kiểu dáng, thời lượng pin, nhiệt độ và hiệu suất như một chiếc máy tính xách tay x{4}} cấp thấp được thiết kế từ đầu." Bài đăng đã nhận được 23 lượt tán thành.

Sáu tháng sau, diễn đàn đó chứa đầy nhật ký xây dựng.

Câu hỏi đặt ra không phải là liệu những dự án này có hợp lý về mặt tài chính hay không-theo bất kỳ phép tính truyền thống nào. Câu hỏi thực sự là điều gì khiến mọi người chi 300-500 USD để xây dựng một thiết bị hoạt động kém hơn về mặt khách quan so với các thiết bị thay thế có giá chỉ bằng một nửa. Hiểu được điều này đòi hỏi phải từ bỏ giả định rằng các nhà sản xuất máy tính xách tay tối ưu hóa thông số kỹ thuật hoặc giá cả. Họ đang tối ưu hóa cho một thứ hoàn toàn khác.

Tính kinh tế tiềm ẩn của sự kiểm soát

Máy tính xách tay thương mại hoạt động dựa trên một tiền đề có vẻ đơn giản: bạn trả tiền, nhận thành phẩm, sau đó dần dần mất kiểm soát. Pin sẽ không thể thay thế được. RAM bị hàn. Đầu nối màn hình sử dụng sơ đồ chân độc quyền. Khi bo mạch chủ bị hỏng vào 5 năm sau, toàn bộ thiết bị sẽ trở thành rác thải điện tử, bất kể màn hình, bàn phím hoặc khung máy vẫn còn nguyên vẹn như thế nào.

Các nhà chế tạo máy tính xách tay Raspberry Pi đảo ngược phương trình này. Chi phí ban đầu sẽ cao hơn-một bộ CrowPi2 hoàn chỉnh có Pi 4 đi kèm có giá 399 USD, trong khi các tùy chọn tập trung vào giáo dục-có giá khởi điểm khoảng 300 USD. Nhưng mọi thành phần đều tồn tại dưới dạng một mô-đun riêng biệt và có thể thay thế được. Màn hình sử dụng chuẩn HDMI. Bộ lưu trữ nằm trên ổ microSD hoặc M.2 có thể tháo rời. Bản thân mô-đun tính toán có giá từ 35-120 USD tùy thuộc vào thông số kỹ thuật. Khi có thứ gì đó bị hỏng, bạn thay thế một bộ phận chứ không phải toàn bộ máy tính xách tay.

Điều này quan trọng hơn những gì những người đam mê đôi khi nói rõ. Một bài đăng trên diễn đàn năm 2024 đã vô tình ghi lại điều đó: "Tất cả khoảng 10 máy tính xách tay mà tôi sử dụng thỉnh thoảng không hoạt động nữa." Mười máy tính xách tay bị lỗi, có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau-hết pin, hỏng màn hình, hỏng bo mạch chủ. Mỗi cái đều không thể sửa chữa được vì các nhà sản xuất máy tính xách tay thiết kế không sửa chữa được. Người dùng chế tạo một chiếc máy tính xách tay Pi không bỏ qua yếu tố kinh tế; họ đã thực hiện được-bài toán dài hạn và những chiếc máy tính xách tay thương mại bị mất.

Kiến trúc mô-đun tạo ra giá trị đô la thực tế trong khoảng thời gian từ 5{0}}đến{1}}mười năm. Màn hình của máy tính xách tay Pi 2018 hoạt động tốt với Pi 2025 5. Bàn phím tồn tại qua nhiều thế hệ mô-đun điện toán. Pin-thường là pin sạc dự phòng lithium-ion tiêu chuẩn-có giá 20 USD-40 để thay thế thay vì yêu cầu hàn cấp bo mạch chủ-hoặc các bộ phận dành riêng cho nhà cung cấp đã biến mất khỏi kho ba năm trước. TCO (Tổng chi phí sở hữu) nghiêng về máy tính xách tay Pi vào khoảng năm thứ 4, giả sử thay thế linh kiện vừa phải.

Điều này giải thích tại sao các tổ chức giáo dục, đặc biệt là những tổ chức phục vụ các khu vực đang phát triển, lại hướng tới các giải pháp dựa trên Pi{0}}mặc dù chi phí ban đầu cao hơn. Dự án eClasses của Zimbabwe đã triển khai các hệ thống Pi đặc biệt vì "tính linh hoạt trong cách sử dụng và xây dựng đã cho phép chúng tôi bổ sung các yếu tố cần thiết như mất điện an toàn-trong trường hợp mất điện". Các thiết bị này vẫn tiếp tục hoạt động khi máy tính xách tay thương mại bị hỏng, không phải vì chúng mạnh mẽ hơn mà vì các chế độ lỗi vẫn có thể khắc phục được.

Cấu trúc học tập: Kỹ năng lãi kép

Máy tính xách tay truyền thống ẩn phần bên trong của chúng bằng các công cụ độc quyền và nhãn dán-làm mất hiệu lực bảo hành. Mở MacBook cần có tua vít chuyên dụng; cố gắng sửa chữa kích hoạt hệ thống phát hiện giả mạo. Thiết kế này tích cực hoạt động chống lại sự hiểu biết. Người dùng phát triển sự phụ thuộc chứ không phải năng lực.

Máy tính xách tay Raspberry Pi buộc phải có mối quan hệ ngược lại. Quá trình lắp ráp bắt đầu với những nguyên tắc đầu tiên: kết nối cáp ribbon màn hình, hàn mạch quản lý pin, lập trình bộ điều khiển trackpad qua Arduino. Một người xây dựng Instructables vào năm 2017 đã lưu ý: "Một điều khác khiến tôi khó chịu khi thử nghiệm chiếc máy tính xách tay này là tôi liên tục tải mã lên sai Arduino bên trong!" Sự thất vọng đến từ việc cóhaiArduino trong bản dựng-một dành cho điều khiển bàn di chuột, một dành cho mục đích sử dụng thông thường. Mức độ nhận biết thành phần đó không tồn tại trong các thiết bị thương mại.

Điều này tạo ra lợi ích học tập tổng hợp. Kiến thức điện tử cơ bản thu được từ việc kết nối mạch quản lý pin sẽ áp dụng cho các dự án trong tương lai: tự động hóa gia đình, robot, thiết bị IoT. Kỹ năng lập trình được phát triển trong khi gỡ lỗi phần mềm trackpad, chuyển sang phát triển web, hệ thống nhúng hoặc dự án AI. Bản thân máy tính xách tay ít quan trọng hơn mạng năng lực mà nó xây dựng.

Dữ liệu giáo dục hỗ trợ cơ chế này. Nghiên cứu của IEEE về việc sử dụng Raspberry Pi ở các trường trung học cho thấy học sinh tiến bộ một cách tự nhiên từ việc cài đặt hệ điều hành đến cấu hình mạng, lập trình Python cho đến các dự án phần cứng-không phải vì sự tiến bộ bắt buộc trong chương trình giảng dạy mà vì quyền truy cập ở cấp độ thành phần-làm cho mỗi lớp trở nên minh bạch và có thể thao tác được. Học sinh đã không họcVềmáy tính; họ đã học đượcbởi vìmáy tính bằng cách truy cập trực tiếp vào hệ thống mà hầu hết các thiết bị đều cố tình che giấu.

CrowPi2 gói sản phẩm này thành một sản phẩm thương mại với hơn 76 bài học và 22 mô-đun cảm biến, cùng với bộ điều khiển trò chơi và bảng hội thảo điện tử tích hợp. Bộ sản phẩm trị giá $399 không bán máy tính xách tay-mà nó bán phòng thí nghiệm. Học sinh có thể tạo mạch điện bằng cách sử dụng các thành phần rời, lập trình bằng Scratch, Python hoặc Arduino IDE và trao đổi giữa các cấu hình mà không làm hỏng bất cứ thứ gì. Yếu tố hình thức của máy tính xách tay chỉ đơn giản là làm cho nó có thể di động được.

Tính di động này thực sự quan trọng. Một dự án của trường học ở Houston đã ghi lại hình ảnh các học sinh chế tạo máy ảnh tua nhanh thời gian cho một công trường xây dựng bằng cách sử dụng Pi. Thiết bị cần chụp ảnh mười phút một lần, tồn tại trong thời tiết ngoài trời, chạy bằng năng lượng mặt trời và tắt giữa các lần chụp để tiết kiệm pin. Khi thử nghiệm cho thấy cái nóng mùa hè làm tan chảy các thành phần giữ keo, sinh viên đã nghiên cứu các loại chất kết dính tốt hơn và chế tạo lại. Khi cơn bão Harvey phá hủy hệ thống lắp đặt đầu tiên, họ đã cải thiện khả năng chống thấm và lắp đặt lại.

Không có kỹ năng nào trong số này xuất hiện trong bảng thông số kỹ thuật. Nhưng chúng chính xác là những gì nhà tuyển dụng thực sự cần: khắc phục sự cố phần cứng, lặp lại thiết kế, hiểu các hạn chế của hệ thống, phục hồi sau những lỗi nghiêm trọng. Máy tính xách tay thương mại không có cơ hội phát triển những khả năng này vì chúng không thể mở được, không thể sửa đổi và không thể chỉ hỏng một phần-hoàn toàn.

Yếu tố GPIO: Tính năng sát thủ của máy tính vật lý

Mỗi Raspberry Pi đều có 40 chân GPIO (Đầu vào/Đầu ra mục đích chung) mà máy tính xách tay thương mại hoàn toàn thiếu. Các chân này đọc cảm biến, điều khiển động cơ, rơle kích hoạt và giao tiếp với toàn bộ hệ sinh thái điện tử. Việc có GPIO trên máy tính xách tay sẽ thay đổi ý nghĩa của điện toán.

Máy tính xách tay tiêu chuẩn chỉ tồn tại trong không gian phần mềm. Chúng chạy mã điều khiển pixel và phát âm thanh nhưng không thể tương tác với thực tế vật lý ngoài bàn phím, chuột và màn hình. Việc bổ sung khả năng phần cứng yêu cầu các thiết bị ngoại vi USB có cảm giác giống như các phụ kiện bên ngoài hơn là các thành phần tích hợp. Máy tính xách tay về cơ bản vẫn bị ngắt kết nối với thế giới vật lý.

Máy tính xách tay Pi coi điện toán vật lý là bản địa. Học sinh học cách đọc cảm biến nhiệt độ, điều khiển dải đèn LED, kích hoạt động cơ servo và xử lý dữ liệu từ gia tốc kế-trong khi chạy cùng các tập lệnh Python mà các em sẽ sử dụng để quét web hoặc phân tích dữ liệu. Bảng hội thảo điện tử tích hợp trong CrowPi2 giúp thực hiện điều này ngay lập tức: các cảm biến và bo mạch chủ nằm bên trong khung máy tính xách tay, được kết nối và sẵn sàng sử dụng.

Điều này cho phép các loại dự án mà máy tính xách tay thương mại không thể hỗ trợ. Một trạm thời tiết di động ghi lại dữ liệu trong khi di chuyển. Một thiết bị bảo mật giám sát các cảm biến và gửi cảnh báo. Bộ điều khiển camera kích hoạt dựa trên phát hiện chuyển động. Bộ tổng hợp âm thanh được điều khiển bằng các nút bấm và nút bấm vật lý. Không ai trong số này yêu cầu phải mang theo thiết bị bên ngoài-máy tính xách tay LÀ nền tảng phần cứng.

Môi trường giáo dục thấy rõ điều này nhất. Giáo viên sử dụng máy tính xách tay Pi cho biết học sinh kết nối các khái niệm lập trình trừu tượng với kết quả vật lý cụ thể một cách tự nhiên. Vòng lặp Python sẽ hiển thị khi nó nhấp nháy các đèn LED theo trình tự. Logic luồng điều khiển có ý nghĩa khi định tuyến dữ liệu từ nhiều cảm biến. Việc gỡ lỗi chuyển đổi từ việc đọc thông báo lỗi sang xem sự thay đổi điện áp trên các chân thực tế.

Điều này quan trọng hơn cả giáo dục. Các nhà sáng tạo xây dựng hệ thống tự động hóa gia đình, các nghệ sĩ tạo ra các hệ thống cài đặt tương tác, các nhà nghiên cứu thu thập dữ liệu thực địa, các kỹ sư tạo mẫu thiết bị IoT-tất cả đều được hưởng lợi từ việc có một nền tảng di động, độc lập-kết nối phần mềm và phần cứng. Thông số kỹ thuật tầm thường của máy tính xách tay trở nên không phù hợp khi nó là thiết bị duy nhất có thể lập trình đồng thời điều khiển các hệ thống bên ngoài.

Văn hóa sửa đổi: Tùy chỉnh vô hạn

Máy tính xách tay thương mại được cung cấp với các thông số kỹ thuật cố định và không cho phép sửa đổi. Kích thước hiển thị, bố cục bàn phím, lựa chọn cổng, dung lượng pin- đều do nhà sản xuất nhắm đến người dùng trung bình xác định. Nếu bạn cần một cái gì đó khác biệt, bạn chọn một mô hình khác hoặc thỏa hiệp.

Máy tính xách tay Raspberry Pi bắt đầu bằng một câu hỏi: bạn thực sự cần gì? Câu trả lời rất khác nhau. Một sinh viên muốn có màn hình FHD 11,6 inch, phần mềm giáo dục và bộ điều khiển trò chơi-CrowPi2 cung cấp chính xác điều này. Người học an ninh mạng cần thời lượng pin lớn, Wikipedia ngoại tuyến và Internet tối thiểu-YAAC cyberdeck cung cấp thời gian chạy 12- giờ mà không cần kết nối. Một lập trình viên muốn có màn hình 4K kép, bộ lưu trữ NVMe và quyền truy cập GPIO-ArgonOne Up bao gồm HDMI và M.2 kích thước đầy đủ- hỗ trợ. Người đam mê DIY muốn có một thiết bị có kích thước bỏ túi-ai đó chế tạo một chiếc máy tính xách tay 3,5" có bàn phím Bluetooth.

Đây không phải là việc chấp nhận những sở thích khác nhau; nó là nền tảng cho nền tảng. Một người xây dựng đang tạo ra một chiếc máy tính xách tay từ một chiếc IBM ThinkPad cũ đã lưu ý: "Có nhiều Bộ chuyển đổi màn hình máy tính xách tay LVDS khác nhau và không có một kích thước nào phù hợp cho tất cả." Vấn đề rõ ràng này cho thấy tính năng thực tế: bạn CÓ THỂ điều chỉnh màn hình máy tính xách tay, màn hình cảm ứng hoặc bảng điều khiển tùy chỉnh đã được sử dụng lại. Máy tính xách tay thương mại bắt buộc phải có màn hình từ các nhà cung cấp được phê duyệt; Máy tính xách tay Pi chấp nhận bất cứ điều gì hoạt động.

Tính linh hoạt tương tự áp dụng cho mọi thành phần. Dung lượng pin dao động từ mức thiết lập nhỏ gọn 5000mAh (3-4 giờ) đến mức thiết lập lớn 40000mAh để có thể hoạt động kéo dài. Bàn phím có nhiều loại từ bàn phím cơ có kích thước đầy đủ đến Bluetooth siêu nhỏ gọn cho đến các bộ bàn phím-máy tính tích hợp như Pi 400. Bộ lưu trữ sử dụng microSD để dễ dàng trao đổi, M.2 NVMe để đạt hiệu suất hoặc ổ USB để di chuyển. Làm mát sử dụng bộ tản nhiệt thụ động, quạt hoạt động hoặc làm mát bằng chất lỏng trong những trường hợp đặc biệt.

Mô-đun này tạo ra một khả năng máy tính xách tay--hoàn hảo{2}}của bạn mà đơn giản là không tồn tại về mặt thương mại. Cần thời lượng pin tuyệt vời nhưng không quan tâm đến chất lượng màn hình? Ưu tiên pin lớn và sử dụng màn hình rẻ hơn. Bạn muốn có màn hình tốt nhất có thể nhưng vẫn ổn với thời gian chạy 3- giờ? Đầu tư vào một bảng điều khiển chất lượng cao và bộ sạc dự phòng tiêu chuẩn. Yêu cầu lựa chọn cổng rộng rãi? In 3D một hộp đựng tùy chỉnh với bất kỳ đầu nối nào bạn cần.

Quan trọng hơn, bạn có thể thay đổi quyết định sau này. Nâng cấp từ Pi 4 lên Pi 5 bằng cách hoán đổi một thành phần. Dung lượng pin tăng gấp đôi bằng cách lắp đặt một cục sạc dự phòng lớn hơn. Thêm màn hình cảm ứng bằng cách thay thế mô-đun hiển thị. Máy tính xách tay thương mại buộc bạn phải đưa ra những quyết định ban đầu; Máy tính xách tay Pi coi các thông số kỹ thuật như những cuộc đàm phán đang diễn ra.

Thực tế{0}}Thỏa hiệp trên thế giới: Đánh giá trung thực

Xây dựng một máy tính xách tay Pi có nghĩa là phải chấp nhận những hạn chế đáng kể mà những người đam mê đôi khi đánh giá thấp. Các vấn đề là có thật, được ghi lại và thường gây khó chịu.

Tuổi thọ pin thực sự bị ảnh hưởng.CrowView Note 14, sử dụng pin 5000mAh với Pi 5, mang lại 3-4 giờ với khối lượng công việc nhẹ. Việc sử dụng nhiều hơn sẽ giảm thời lượng xuống còn 2-3 giờ. Người đánh giá XDA-Developers thử nghiệm thiết lập này đã thẳng thắn tuyên bố: "Pin 5000mAh tích hợp chỉ có thể tồn tại trong 3-4 giờ với khối lượng công việc nhẹ và con số này sẽ giảm xuống nếu tôi thử chạy nhiều ứng dụng cùng một lúc." Điều này không thể cạnh tranh với các máy tính xách tay thương mại có thời gian chạy 8-12 giờ.

Chế độ ngủ không tồn tại.Đóng nắp máy tính xách tay không làm treo hệ thống như máy tính xách tay Windows hoặc Mac. Pi vẫn được cấp nguồn đầy đủ, tiêu hao pin nhanh chóng hoặc tắt hoàn toàn và yêu cầu khởi động lại hoàn toàn. Một người dùng diễn đàn than thở: "Pi không có chế độ ngủ/tạm dừng, khá tiện dụng trên máy tính xách tay". Hạn chế cơ bản này khiến máy tính xách tay Pi trở thành lựa chọn kém để sử dụng-và-ở nơi mà bạn mong đợi-thuận tiện ngay lập tức.

Quản lý nhiệt đòi hỏi sự chú ý tích cực.Chạy khối lượng công việc lớn mà không được làm mát đầy đủ sẽ gây ra hiện tượng tiết lưu nhiệt. Khuyến nghị chính thức bao gồm quạt, tản nhiệt hoặc thậm chí cả vỏ được thiết kế đặc biệt để tản nhiệt. Một nhà sản xuất cho biết Pi 4 ở Pi{3}}Top của họ chỉ hoạt động tốt "khi lắp một bộ tản nhiệt và phần Perspex của vỏ máy bị trượt ra." Làm mát thụ động là chưa đủ; bạn phải thiết kế để sưởi ấm.

Hiệu suất theo sau máy tính xách tay thương mại đáng kể.Ngay cả Pi 5 với CPU lõi tứ 2,4 GHz và RAM lên tới 16 GB cũng không thể sánh được với bộ xử lý máy tính xách tay hiện đại cho các tác vụ chuyên sâu. Khả năng phát lại video gặp khó khăn trên 720p trên hệ điều hành Raspberry Pi cơ bản. Nhiều tab trình duyệt gây ra độ trễ đáng chú ý. Chơi game ngoài các tựa game cổ điển hoặc game indie cơ bản là không thực tế. Nếu quy trình làm việc của bạn yêu cầu chỉnh sửa video, kết xuất 3D hoặc chạy phần mềm chuyên nghiệp dành riêng cho Windows, thì máy tính xách tay Pi sẽ làm bạn thất vọng.

Khả năng tương thích của Windows vẫn còn có vấn đề.Nhiều người dùng đã thử chạy Windows 11 ARM trên Pi 5 với hy vọng truy cập được các ứng dụng Windows tiêu chuẩn. Kết quả tỏ ra đáng thất vọng: WiFi không hoạt động, Ethernet không hoạt động, âm thanh không hoạt động, PCIe không hoạt động và hỗ trợ đồ họa không đầy đủ. Có các giải pháp thay thế (bộ chuyển đổi USB-sang-Ethernet, card âm thanh USB) nhưng tạo ra trải nghiệm giật cục. Như một người đăng trên diễn đàn đã kết luận: "Nếu không có [trình điều khiển phù hợp] thì nó thậm chí còn không ở mức POC [bằng chứng về khái niệm]."

Chi phí vượt quá mong đợi.Tổng chi phí xây dựng cho một máy tính xách tay Pi chức năng thường đạt $250-450 khi tính tất cả các thành phần: Bảng Pi ($35-120), màn hình ($40-100), bàn phím và bàn di chuột ($20-50), quản lý pin và nguồn ($30-60), vỏ hoặc khung máy ($30-100), cùng với thẻ SD, cáp và các bộ phận linh kiện. Một chiếc Chromebook hoặc máy tính xách tay Windows bình dân mới có giá 200-300 USD mang lại hiệu suất, thời lượng pin và khả năng sử dụng tốt hơn. Trường hợp tài chính chỉ có ý nghĩa lâu dài hoặc khi định giá những lợi ích vô hình.

Lắp ráp đòi hỏi kỹ năng kỹ thuật.Bất chấp những nỗ lực hết mình của các nhà sản xuất bộ công cụ, việc tạo ra một chiếc máy tính xách tay Pi không phải là việc cắm-và-chạy. Cáp ruy băng bị đứt do chèn nhiều lần. Tải mã lên sai Arduino sẽ làm hỏng trackpad. Ứng dụng dán nhiệt có vấn đề. Một nhà xây dựng đang thực hiện chuyển đổi máy tính xách tay đã cảnh báo: "Tôi không muốn ngăn cản mọi người sử dụng lại máy tính xách tay cũ, nhưng họ nên biết rằng đó không phải là một công việc dễ dàng và sẽ mất rất nhiều thời gian và tiền bạc để hoàn thành." Các bản dựng DIY đặc biệt yêu cầu hàn, in 3D, kiến ​​thức về mạch điện cơ bản và sự kiên nhẫn khi khắc phục sự cố.

Đây không phải là vấn đề nhỏ hoặc những hạn chế dễ dàng bị loại bỏ. Chúng là những hạn chế cơ bản của nền tảng. Bất kỳ ai đang cân nhắc sử dụng máy tính xách tay Pi đều phải đánh giá một cách trung thực xem liệu những thỏa hiệp này có phù hợp với trường hợp sử dụng của họ hay không. Trong nhiều trường hợp, máy tính xách tay thương mại đơn giản là hoạt động tốt hơn.

Ai thực sự được hưởng lợi

Với những hạn chế thực sự, ai nên xây dựng một chiếc máy tính xách tay Pi? Câu trả lời không phải là "tất cả mọi người" hay "không ai"-mà là những nhóm dân cư cụ thể có nhu cầu cụ thể.

Các nhà giáo dục dạy các môn STEMtìm thấy giá trị đặc biệt Sự kết hợp giữa tính di động, quyền truy cập GPIO và kiến ​​trúc minh bạch khiến cho việc học thực hành trở nên-không thể thực hiện được với phần cứng thương mại. Học sinh xem máy tính hoạt động như thế nào thay vì chỉ sử dụng chúng. 76 bài học của CrowPi2 bao gồm các bài học từ lập trình cơ bản đến các dự án điện tử phức tạp. Giáo viên cho biết mức độ tương tác cao hơn khi học sinh xây dựng và hiểu các công cụ của mình thay vì coi thiết bị như hộp đen.

Đang phát triển các khu vực có nguồn điện không ổn địnhđược hưởng lợi từ các nền tảng mô-đun, có thể sửa chữa được. Hiệp hội Máy tính Zimbabwe đã triển khai các hệ thống Pi đặc biệt vì quyền truy cập ở cấp độ thành phần-cho phép sửa chữa mà không cần sự hỗ trợ của nhà cung cấp. Khi việc quyên góp máy tính xách tay từ các quốc gia giàu có không thành công (và họ thực sự thất bại), trường học không thể sửa chữa chúng. Hệ thống Pi bị hỏng và được sửa chữa. Sự khác biệt quyết định việc giáo dục máy tính tiếp tục hay dừng lại.

Các nhà sản xuất và những người đam mê phần cứngcần các chân GPIO và các tùy chọn tùy chỉnh. Nếu dự án của bạn liên quan đến cảm biến, động cơ, dải đèn LED hoặc thiết bị điện tử tùy chỉnh thì việc có một nền tảng di động lập trình và điều khiển phần cứng sẽ đồng thời thay đổi mọi thứ. Máy tính xách tay thương mại yêu cầu bo mạch bên ngoài và các thiết bị ngoại vi cồng kềnh; Máy tính xách tay Pi tích hợp thiết bị điện tử trực tiếp.

Sinh viên học khoa học máy tính và kỹ thuậtđạt được các kỹ năng tổng hợp từ sự tham gia-ở cấp độ thành phần. Khoản đầu tư ban đầu để xây dựng một máy tính xách tay Pi sẽ mang lại lợi nhuận cho hàng chục dự án trong tương lai. Học cách hoạt động của trình điều khiển hiển thị, cách hoạt động của mạch quản lý pin hoặc cách gỡ lỗi các sự cố phần cứng tạo ra kiến ​​thức nền tảng mà các máy tính xách tay thương mại cố tình ẩn đằng sau các hộp đóng và các công cụ độc quyền.

Mọi người cam kết thực hiện các nguyên tắc-được-sửa chữatìm máy tính xách tay Pi phù hợp với giá trị của chúng. Các nhà sản xuất máy tính xách tay thương mại tích cực vận động hành lang chống lại luật sửa chữa và thiết kế các thiết bị hỏng hóc không thể sửa chữa được. Máy tính xách tay Pi thể hiện triết lý ngược lại: mọi bộ phận được thiết kế để hiểu, sửa đổi và thay thế. Đây không chỉ mang tính ý thức hệ mà còn thực tế khi bạn tính toán chi phí dài hạn-và tác động đến môi trường.

Du khách đến những nơi xa xôiđôi khi cần tính toán ngoại tuyến với các tài nguyên giáo dục. Thiết bị Pi Connect cung cấp quyền truy cập vào Wikipedia, Khan Academy và các tài liệu giáo dục khác mà không cần internet. Cấu hình pin được tối ưu hóa cho mục đích sử dụng kéo dài hỗ trợ nghiên cứu thực địa, những chuyến thám hiểm dài ngày hoặc những khu vực có nguồn điện không thường xuyên. Máy tính xách tay thương mại mang lại khả năng sử dụng ngay lập tức tốt hơn nhưng không thể phù hợp với cấu hình tùy chỉnh cho các trường hợp cụ thể.

Những người đam mê công nghệ có ý thức về ngân sách-ở những khu vực có thuế nhập khẩuthỉnh thoảng thấy máy tính xách tay Pi dễ tiếp cận hơn. Một người dùng diễn đàn Thổ Nhĩ Kỳ giải thích: "Ở Thổ Nhĩ Kỳ có một thứ gọi là 'thuế Tayyip'. Khi bạn mua một thứ gì đó cho mình, về cơ bản bạn phải trả gấp đôi hoặc đôi khi thậm chí gấp ba lần (tính theo giá trị)." Thuế nhập khẩu cao đối với các thiết bị điện tử thành phẩm nhưng tỷ lệ linh kiện thấp hơn có thể khiến việc xây dựng DIY trở nên hợp lý về mặt kinh tế, mặc dù chi phí cơ bản cao hơn ở những nơi khác.

Mô hình tự bộc lộ: Máy tính xách tay Pi phù hợp với những người coi trọng việc học tập, khả năng sửa chữa, tùy chỉnh hoặc tính toán vật lý hơn là hiệu năng thô, thời lượng pin hoặc sự tiện lợi tức thì. Nếu những ưu tiên đó phù hợp với ưu tiên của bạn thì nền tảng sẽ mang lại giá trị đích thực. Nếu không, hãy mua một chiếc máy tính xách tay thương mại và tránh sự thất vọng.

Con đường phía trước: Tiến hóa Kit

Hệ sinh thái máy tính xách tay Raspberry Pi tiếp tục phát triển, giải quyết những hạn chế trước đó trong khi vẫn duy trì các nguyên tắc cốt lõi.

thiết kế dựa trên mô-đun điện toán-cải thiện sự hội nhập. CM4 và CM5 sử dụng nhiều hệ số hình dạng phù hợp với máy tính xách tay- hơn so với bo mạch Pi tiêu chuẩn. Thiết kế của ArgonOne đặt CM5 vào một khung máy được thiết kế phù hợp với khả năng làm mát tích hợp, bố trí cổng hợp lý và chất lượng xây dựng chuyên nghiệp. Điều này đánh dấu sự trưởng thành từ các thí nghiệm DIY đến các sản phẩm được thiết kế.

Quản lý pin tốt hơnxuất hiện khi các nhà sản xuất học hỏi từ những thất bại ban đầu. Bộ dụng cụ mới hơn bao gồm mạch sạc thích hợp, chỉ báo mức chính xác và bảo vệ phóng điện an toàn. Một số thiết kế triển khai tính năng quản lý năng lượng thông minh tự động giảm tốc độ xung nhịp để kéo dài thời gian chạy-các tính năng cơ bản mà máy tính xách tay thương mại đã có trong nhiều năm nhưng máy tính xách tay Pi đời đầu lại thiếu.

Hỗ trợ phần mềm được cải thiệnlàm cho hệ thống trở nên hữu dụng hơn. FydeOS, một bản phân phối dựa trên Chrome-, chạy cực kỳ tốt trên phần cứng Pi vì được tối ưu hóa cho bộ xử lý ARM-có công suất thấp. Người đánh giá XDA thử nghiệm tính năng này trên Pi 5 nhận thấy nó "hoạt động cực kỳ tốt" khi hệ điều hành Pi tiêu chuẩn phải vật lộn với nhiều tab. Các hệ điều hành thay thế ngày càng nhắm mục tiêu cụ thể đến máy tính xách tay Pi, cải thiện trải nghiệm-có sẵn{7}}.

Tính sẵn có của bộ công cụ được tạo sẵnlàm giảm rào cản gia nhập. Trong khi những người DIY khó tính vẫn sử dụng vỏ in 3D và các bộ phận hàn, các sản phẩm như CrowPi2, CrowView Note 14 và ArgonOne Up xuất xưởng dưới dạng máy tính xách tay hoàn chỉnh, đầy đủ chức năng. Thời gian lắp ráp giảm từ vài ngày xuống còn vài giờ hoặc thậm chí vài phút đối với các tùy chọn-được tạo sẵn hoàn chỉnh. Điều này dân chủ hóa khả năng tiếp cận của học sinh, phụ huynh và nhà giáo dục ngoài những người đam mê điện tử.

Hỗ trợ cộng đồng ngày càng tăngcung cấp tài liệu tốt hơn và tài nguyên khắc phục sự cố. Diễn đàn hiện chứa nhật ký xây dựng chi tiết kèm theo ảnh, danh sách bộ phận với các nguồn thông tin hữu ích đã biết-và hướng dẫn khắc phục sự cố cho các sự cố thường gặp. Kho lưu trữ GitHub chia sẻ các trường hợp có thể in được-3D, chương trình cơ sở tùy chỉnh và cấu hình phần mềm. Khoảng cách kiến ​​thức giữa những người áp dụng sớm và những người mới được thu hẹp sau mỗi dự án được ghi lại.

Áp lực giá từ các lựa chọn thay thế thương mạibuộc các nhà sản xuất bộ dụng cụ phải biện minh cho chi phí. Khi có Chromebook trị giá 200 đô la, bộ máy tính xách tay Pi trị giá 400 đô la cần có các đề xuất giá trị rõ ràng ngoài "đó là Pi". Các tính năng giáo dục, chương trình giảng dạy STEM, quyền truy cập GPIO, khả năng sửa chữa theo mô-đun-những tính năng này trở thành điểm khác biệt chứ không chỉ riêng hiệu suất hay giá cả. Các phân khúc thị trường theo lẽ tự nhiên: nhu cầu điện toán thuần túy dành cho máy tính xách tay thương mại; học tập, chế tạo và sửa đổi đều hướng tới nền tảng Pi.

Tương lai có thể bao gồm các biến thể chuyên biệt hơn. Các tổ chức giáo dục có thể yêu cầu các phiên bản được tối ưu hóa cho các môn học cụ thể: sinh học với cảm biến để giám sát môi trường, vật lý với GPIO để tự động hóa thí nghiệm, khoa học máy tính với bộ nhớ mở rộng cho môi trường phát triển lớn. Các ứng dụng công nghiệp có thể sử dụng vỏ chắc chắn và kéo dài tuổi thọ pin cho công việc tại hiện trường. Các biến thể cá nhân có thể ưu tiên tính thẩm mỹ, bàn phím cơ hoặc cấu hình tập trung vào chơi game.

Máy tính xách tay Pi sẽ không thay thế các thiết bị thương mại-và cũng không nên thử. Chúng chiếm một phân khúc riêng biệt, nơi giá trị học tập, quyền sửa chữa, tùy chọn tùy chỉnh và khả năng tính toán vật lý vượt xa thông số kỹ thuật thô và thời gian chạy pin. Khi hệ sinh thái trưởng thành, phân khúc này phát triển được xác định rõ ràng hơn và được phục vụ tốt hơn.

Lý do thực tế khiến mọi người xây dựng những thứ này

Loại bỏ những lời biện minh về chi phí, đường cong học tập hoặc thông số kỹ thuật và một sự thật đơn giản hơn xuất hiện: mọi người chế tạo máy tính xách tay Raspberry Pi vì hành động chế tạo tiết lộ hoạt động bên trong của máy tính theo cách mà các sản phẩm thương mại ẩn giấu một cách có hệ thống.

Mọi máy tính xách tay thương mại đều được hoàn thiện. Bạn mở hộp, bật nó lên và nó hoạt động. Sự thuận tiện này đi kèm với giao dịch: bạn không bao giờ thấy nó hoạt động như thế nào. Màn hình kết nối thông qua cáp ruy băng độc quyền với bảng logic mà bạn không thể truy cập. Pin tích hợp với mạch sạc mà bạn không thể sửa chữa được. Bàn phím gắn với các đầu nối tùy chỉnh mà bạn không thể thay thế. Về cơ bản, thiết bị này vẫn mờ đục.

Xây dựng một máy tính xách tay Pi đảo ngược điều này. Bạn chọn màn hình, nghiên cứu độ phân giải, loại bảng điều khiển và phương thức kết nối. Bạn chọn pin, tính dung lượng so với kích thước so với thời gian sạc. Bạn chọn bàn phím, xem xét bố cục, cảm giác và giao thức giao diện. Bạn nối dây quản lý nguồn, tìm hiểu về mạch điều chỉnh điện áp và mạch bảo vệ. Bạn cài đặt hệ điều hành, hiểu quá trình khởi động và hệ thống tập tin. Bạn gỡ lỗi, truy tìm đường dẫn tín hiệu và kiểm tra kết nối.

Cuối cùng, bạn không chỉ có được một chiếc máy tính xách tay-mà bạn còn có được mô hình tinh thần về cách thức hoạt động của máy tính xách tay ở mọi cấp độ. Kiến thức này chuyển giao. Khi bất kỳ máy tính nào có vấn đề, bạn hiểu được nguyên nhân tiềm ẩn vì bạn đã lần ra những con đường đó. Khi các dự án yêu cầu những khả năng cụ thể, bạn sẽ nhận ra thành phần nào cung cấp chúng vì bạn đã đánh giá những sự cân bằng đó. Khi công nghệ thay đổi, bạn thích nghi vì bạn hiểu các nguyên tắc hơn là ghi nhớ các quy trình.

Đây là lý do tại sao các thành viên diễn đàn thừa nhận "điều đó không có ý nghĩa về mặt kinh tế" và "bạn chỉ nên mua một chiếc máy tính xách tay giá rẻ" vẫn tự mình xây dựng máy tính xách tay Pi. Tòa nhà là điểm. Máy tính xách tay chỉ đơn giản là một vật chứng tỏ bạn hiểu hệ thống.

Một nhà xây dựng đã nắm bắt được điều này một cách hoàn hảo trong một bài đăng trên Instructables về máy tính xách tay lai Pi{0}}Arduino của họ: "Đây không phải là một dự án quá khó khăn vì yêu cầu mã tối thiểu... Tại thời điểm này, máy tính xách tay đã có đầy đủ chức năng, tôi hầu như sử dụng máy tính xách tay của mình hàng ngày để ghi chú, nó hoạt động rất hiệu quả cho việc này." Máy tính xách tay phục vụ đầy đủ các nhu cầu cơ bản, nhưng những nhu cầu đó có thể được đáp ứng bởi bất kỳ thiết bị trị giá 300 USD nào. Điều mà các sản phẩm thương mại không thể đáp ứng: sự hiểu biết thu được từ việc sáng tạo hơn là tiêu thụ công nghệ.

Điều này có lẽ giải thích sự thành công trên Kickstarter của máy tính xách tay Pi cao cấp-mặc dù giá của chúng gần bằng hoặc vượt xa-các lựa chọn thay thế thương mại có hiệu suất tốt hơn. ArgonOne Up ở mức giá 420-450 USD cạnh tranh với Chromebook thực tế và máy tính xách tay Windows giá rẻ mang lại thông số kỹ thuật, thời lượng pin và khả năng tương thích phần mềm vượt trội. Nhưng những thiết bị đó không thể cung cấp những gì mà các nhà chế tạo máy tính xách tay Pi thực sự tìm kiếm: kiểm soát công nghệ của họ và hiểu biết về hoạt động của nó.

Những người đam mê đăng nhật ký xây dựng, các nhà giáo dục chọn nền tảng Pi mặc dù có các lựa chọn thay thế tốt hơn, các sinh viên dành hàng giờ để gỡ lỗi chương trình cơ sở trên bàn di chuột-không điều gì là phi lý hoặc nhầm lẫn. Họ đang theo đuổi một chức năng tối ưu hóa khác với thước đo trên bảng thông số kỹ thuật. Họ đang trả tiền cho sự phát triển của cơ quan, kiến ​​thức và năng lực thay vì chỉ sức mạnh tính toán.

Bạn có nên xây dựng một cái không?

Câu trả lời thực tế phụ thuộc hoàn toàn vào những ưu tiên và sự sẵn sàng chấp nhận sự đánh đổi đáng kể của bạn.

Xây dựng một máy tính xách tay Pi nếu bạn:

Muốn học về điện tử, lập trình và tích hợp hệ thống thông qua trải nghiệm thực tế-

Coi trọng quyền sửa chữa và quyền sở hữu-lâu dài đối với hiệu quả tức thời

Cần chân GPIO cho các dự án phần cứng và máy tính vật lý

Dạy các môn STEM và muốn học sinh hiểu sâu về hệ thống

Làm việc trong những môi trường có tính mô-đun và-khả năng sửa chữa tại hiện trường rất quan trọng

Ưu tiên các tùy chọn tùy chỉnh hơn các cấu hình được tiêu chuẩn hóa

Nhận thấy bản thân quá trình xây dựng có giá trị bất kể sản phẩm cuối cùng

Mua một máy tính xách tay thương mại nếu bạn:

Cần tuổi thọ pin đáng tin cậy vượt quá 6-8 giờ

Muốn có chức năng ngủ/thức ngay lập tức

Yêu cầu phần mềm chuyên nghiệp chạy độc quyền trên Windows hoặc macOS

Hiệu suất đáng giá để chỉnh sửa video, chơi game hoặc các ứng dụng chuyên sâu

Thích sự thuận tiện cắm{0}}và-chạy hơn là xử lý sự cố kỹ thuật

Cần sức mạnh tính toán tối đa trong phạm vi ngân sách

Muốn bảo trì tối thiểu và chỉ mong mọi thứ hoạt động

Nhận thức quan trọng: đây không phải là những lựa chọn tốt hơn hay tồi tệ hơn mà về cơ bản là các công cụ khác nhau phục vụ các nhu cầu khác nhau. Máy tính xách tay Pi đồng thời có nhiều khả năng hơn (GPIO, tính mô-đun, khả năng sửa chữa) và kém khả năng hơn (pin, hiệu suất, phần mềm) so với các lựa chọn thay thế thương mại. Những hạn chế nào quan trọng và khả năng nào kích thích bạn sẽ quyết định lựa chọn đúng đắn.

Đối với nhiều người, những đánh giá trung thực hướng tới máy tính xách tay thương mại. Nếu bạn chủ yếu cần điện toán thuận tiện, đáng tin cậy cho các tác vụ tiêu chuẩn thì ưu điểm của nền tảng Pi không bù đắp được những hạn chế thực sự của chúng. Mua Chromebook hoặc máy Windows bình dân và dành thời gian làm việc thay vì xây dựng công cụ.

Đối với những người khác, sự lựa chọn vẫn rõ ràng bất chấp những thỏa hiệp. Học sinh học thiết bị điện tử nhận thấy giá trị giáo dục xứng đáng với thời lượng pin kéo dài 3- giờ. Nhà sản xuất cần GPIO chấp nhận các giới hạn về hiệu suất. Người ủng hộ quyền-được sửa chữa ưu tiên khả năng sửa chữa hơn là sự thuận tiện. Nhà giáo dục coi trọng các hệ thống minh bạch dạy máy tính hơn là che giấu nó.

Thành công nhanh chóng trên Kickstarter của ArgonOne Up, các lần lặp lại liên tục của CrowPi và các chủ đề diễn đàn chứa đầy cả cảnh báo và nhật ký xây dựng đều đưa ra cùng một kết luận: Máy tính xách tay Pi chiếm một vị trí cụ thể, bền vững. Họ phục vụ một nhóm cử tri thực sự với những nhu cầu thực tế mà các sản phẩm thương mại không giải quyết được.

Xây dựng một cái nếu những nhu cầu đó phù hợp với bạn. Bỏ qua nó nếu họ không. Chỉ cần hiểu những gì bạn thực sự đang lựa chọn giữa: một thiết bị được tối ưu hóa cho việc tính toán ngay lập tức so với một nền tảng được tối ưu hóa để hiểu về tính toán. Cả hai đều hợp lệ. Cả hai đều hữu ích. Không phổ biến chính xác.

Câu hỏi không phải là liệu việc xây dựng một máy tính xách tay Raspberry Pi có "hợp lý" hay không mà phụ thuộc hoàn toàn vào những gì bạn đánh giá cao. Câu hỏi đặt ra là liệu bạn có phải là kiểu người thấy việc hiểu các công cụ của họ có giá trị hơn là chỉ sử dụng chúng hay không. Nếu bạn đã đọc đến đây, có lẽ bạn đã biết câu trả lời.