Raspberry Piの仕組み

ホーム コンピューティングの短くも魅力的な歴史

初期のコンピューターは部屋全体を占有していましたが、1970 年代には、MOS Technology の MOS 6502 マイクロプロセッサーのような小型マイクロプロセッサーが入手可能になり、家庭用にコンピューターを製造できるようになりました。 80 年代の大部分で最も人気のある家庭用コンピューターは Commodore 64 で、発売当初は 595 ドルで販売されていました。

Apple II や Tandy TRS-80 などの一部のモデルにはモニターが付属していましたが、Ataris、Sinclairs、Commodore 64 を含むほとんどのモデルは、テレビに直接接続するキーボードでした。多くの製品には内部ストレージがなく、作業内容を磁気的に保存するにはテープやフロッピー ディスク ドライブなどの外部デバイスを購入する必要がありました。 RAM の範囲は 1 KB ～ 64 KB (現代の標準からするとわずかな量) でしたが、このデバイスを使用することで、グラフィック ゲームを作成してプレイしたり、ワードプロセッサを実行したり、コンピュータを介して複雑な計算を実行したりすることができました。これらのことは、一般の人には不可能でした。前にやってください。

Ataris や Commodores などのゲーム コンソールとしても機能するコンピュータでは、ゲーム カートリッジを挿入できました。しかし、ユーザーは BASIC (当時の他のほとんどのプログラミング言語よりもユーザーフレンドリーなプログラミング言語) のさまざまな形式でプログラムを作成することもできました。購入できるソフトウェアがほとんどなかった時代には、あらかじめ作成されたプログラムが含まれている本や雑誌を購入して、再入力して自宅のシステムで実行することも、独自のプログラムを作成することもできました。どちらを選んだとしても、その過程で少なくとも少しはプログラミングを学んだことになります。

このデバイスを使用すると、コマンド ラインで作業したり、プログラミング環境を起動したり、必要に応じてバックエンド オペレーティング システムに慣れることができました。 Commodore 64 には、現代のグラフィカル ユーザー インターフェイス (GUI) の前身である初歩的なグラフィカル メニュー システムが搭載されていましたが、それでも今日よりもコンピュータについて詳しく知る必要がありました。これらのシステムのいくつかは、ゲームを通して子供も大人も同様に魅了しましたが、マシンを最大限に活用するためにプログラミングを学ぶことも奨励しました。

90 年代にコンピューターがますます複雑になり、事前に作成された大量のソフトウェアが利用可能になるにつれて、コンピューターは完全に機能する解読不能なブラック ボックスに変化しました。最新の GUI では、オペレーティング システムのバックエンド プロセスが隠蔽されています。ゲームやその他のソフトウェアは侵入できず、プログラムを作成してコンパイルするには特別なソフトウェアをインストールする必要があります。 IT の分野で働いているか、IT を勉強している場合を除き、コマンド ラインにアクセスしたり、独自のソフトウェアを作成したりする必要はありません。

この進化は、私たちを現在の危機に導くのに役立ちました。人々がコンピュータの内部の仕組みをいじる必要性が減り、より日常的な用途 (オフィス ソフトウェアの使用、電子メールの送信、インターネット サーフィンなど) に焦点が移ってきました。 PC はテレビと同じくらい私たちの日常生活の中心となっているため、多くの親は子供たちに家族の高価なコンピューターを不必要にいじらせたくないと考えています。 Raspberry Pi は、子供を含む誰もが遊べるプログラム可能なデバイスを提供することで、私たちをこの苦境から救ってくれる可能性があります。

Raspberry Pi コンポーネント

Raspberry Pi デバイスは、実装されたチップとポートが露出したマザーボードのように見えます (コンピューターを開いて内部ボードを見た場合にのみ表示されると予想されるものです) が、入力を接続するために必要なすべてのコンポーネントが備わっています。 、出力、およびストレージデバイスを接続してコンピューティングを開始します。

デバイスには、モデル Aとモデル Bの 2 つのモデルがあります。唯一の本当の違いは、より高価なモデル B にイーサネットと追加の USB ポートが追加されていることです。

Raspberry Pi ボード上のさまざまなコンポーネントは次のとおりです。

WiFiやオーディオ入力など、不足している機能の多くは、必要に応じて USB ポートまたは USB ハブを使用して追加できます。次へ: デバイス自体とその互換性のあるオペレーティング システムの詳細。

Raspberry Pi デバイスの詳細

Raspberry Pi のサイズはおよそ 3.4 インチ x 2.1 インチ (8.6 センチ x 5.3 センチ) ですが、このような小さなデバイスとしてはかなり強力です。これは、モバイルデバイス用の安価で小型のプロセッサがすぐに入手できるようになったことで可能になりました。モバイルデバイスは、比較的低温を保ち、電力を急速に消費しない能力を備えた小さなシェルに、適切な量の処理機能とマルチメディア機能を詰め込む必要があります。

この理由から、財団は ARM アーキテクチャ (携帯電話や同様のデバイスで一般的に使用されるプロセッサ アーキテクチャ) のチップを選択しました。このチップは 256 MB のRAMを備え、700 MHz で動作し、1080p 対応 GPU を備えています。利用可能な ARM チップは他にもありますが、グループが Broadcom チップを選択した理由の 1 つは、Eben Upton 氏と同社との関係 (彼は同社で働いています) です。 Broadcom は少量の注文に対してバルクレートを提供する用意があるため、同財団はこのチップを同等の競合他社のプロセッサよりもはるかに有利な価格で購入することができます。

初期の家庭用コンピューターの多くと同様、このデバイスには周辺機器や内部ストレージ スペースが付属しておらず、ユーザーは入力、出力、およびストレージ周辺機器を接続する必要があります。少なくとも、出力用のテレビまたはモニター、入力用のキーボード (場合によってはマウス)、OS を格納してデータを保存する SD カード、電源、および必要なケーブルが必要です。ストレージを追加するために外付けハードドライブを追加することもできますが、OS はデフォルトで SD から起動するため、SD カードが引き続き必要になります。

デバイスと互換性のあるオペレーティング システムはすべてLinuxディストリビューションです。 Linux が選択されたのは、少なくとも部分的にはメモリ オーバーヘッドが低いためで、内蔵の永続ストレージを持たない単純なデバイス上で完全に機能する OS を実行できるようになりました。 Linux は通常は無料であり、ディストリビューションにはいくつかのプログラミング言語がすでにインストールされていることが多いため、CS 学習ツールとして大きな可能性を秘めています。

Linux のオープンソースの性質は、開発者が時流に乗ってコンテンツを提供するため、ソフトウェアの普及に役立ちます。 Raspberry Pi財団の当初の目的は、デバイスとそれを中心とした学習カリキュラムの両方を作成することでしたが、同グループはその範囲を縮小し、コンピューターの作成に集中し、熱心で意欲的なオープンソース プログラミング コミュニティにソフトウェアを作成してもらうことにしました。

Raspberry Pi のプログラマビリティとシンプルさは、多くのプログラマーやシステム愛好家を生み出した昔のコンピューターによく似ています。ただし、これらのコンピューターとは異なり、このデバイスは Web サーフィンに使用できます。インターネットのおかげで、デバイスでできることを昔よりも簡単に見つけることができるようになります。 Raspberry Pi サイトにはユーザー フォーラムがあり、チュートリアルやその他の資料はオンラインで簡単に入手できます。もちろん、ネットワーク接続を可能にするには、モデル B のイーサネット コネクタまたは USB 経由で接続された外部 WiFi デバイスのいずれかが必要です。

なぜ他のものではなく Raspberry Pi を選ぶのでしょうか?

Raspberry Pi には競合他社がいくつかありますが、財団は人々に Raspberry Pi のアイデアを模倣することを奨励しているため、競合他社という言葉は適切ではないかもしれません。これらには、BeagleBoard と PandaBoard (どちらも会社名とその主要デバイスの名前です) が含まれます。どちらも非営利団体ですが、Raspberry Pi Foundation とは若干異なる目標を持っています。 BeagleBoardは成人のハードウェアいじり好きを対象としており、 PandaBoard はモバイル ソフトウェア プログラミング プラットフォームを手頃な価格で提供することを目指しています。

Raspberry Pi と同様に、どちらも ARM プロセッサを搭載したエクスポーズド ボードであり、HD ビデオ対応です。ただし、BeagleBoard と PandaBoard には、Raspberry Pi よりも多くのコネクタと接続ヘッダー (追加のハードウェアをはんだ付けして使用できるボードの一部) があり、どちらのデバイスも少し大きくなっています。以下はコンポーネントの完全なリストではありませんが、Pi とは異なる機能をいくつか示します。

BeagleBoardおよびBeagleBoard-xM

PandaBoard と PandaBoard ES

意図された教育目的において、Raspberry Pi には他のものに比べて 2 つの大きな利点があります。まず、完全に動作するコンピューターとして考えられていました。 OSが入ったSDカードを挿入し、周辺機器と電源を接続するだけで準備完了です。 BeagleBoard と PandaBoard は、初期セットアップのためにホスト コンピューターに接続する必要があり、同様の処理能力を備えていますが、完全に機能させるにはもう少しノウハウが必要です。

第二に、他のデバイスは Raspberry Pi よりもはるかに高価です。たとえば、2012 年 4 月の価格は、2 つの主要な BeagleBoard モデルが 125 ～ 149 ドル、2 つの PandaBoard モデルがそれぞれ 174 ～ 182 ドルでした。これらの価格は、Raspberry Pi の基本価格の 25 ドルや 35 ドルとは大きく異なります。これは、他のデバイスがあなたに合わないという意味ではありません。仕様を調べて、どのマシンが自分のニーズに最も適しているかを判断するだけです。その機能と価格を考慮すると、Raspberry Pi はコンピューティング能力を大衆に提供する態勢が整っているように思えます。

ハードウェアは別として、現在のコンピューターでプログラミングを学びたい人は誰でも、ソフトウェア ベースの教育リソースを利用できます。

Pi は子供たちのプログラミングにどのように役立ちますか?

学生は学校でコンピュータープログラミングのクラスを受講することができるが、これらのコースはほとんどの場所で全員に義務付けられているわけではなく、高校から始めることが多いが、アプトン氏らは子供たちにもっと早く始めてほしいと考えている。英国における高度なスキル不足の原因の 1 つとして喧伝されている英国情報通信技術 (ICT) プログラムと同様、コンピュータ教育の大部分はプログラミングではなく操作に重点が置かれています。

しかし、80 年代と同じように、ゲームやその他のマルチメディア素材への興味は、多くの子供や若者にとってプログラミングへの入り口となりえます。この事実を利用したソフトウェアベースの学習ツールが利用可能であり、プログラミングの基礎を教えるために使用されています。 1 つは MIT で作成された Scratch 言語です。

Scratch は、難しい言語構文を学ばなくても、子供たちがインタラクティブなマルチメディア プロジェクトを作成するために使用できる、グラフィカル ベースのドラッグ アンド ドロップ言語です。小中学生向けに設計されていますが、大学のコンピューティング入門コースでも採用されています。

もう 1 つのドラッグ アンド ドロップ ツールは、 Aliceです。これもカーネギー メロン大学でオブジェクト指向プログラミングを教えるために開発され、学生にアニメーションやゲームを作成してもらいます。また、 Koduと呼ばれるXbox 360ベースのビジュアル言語もあり、これを使用すると、ゲーム コントローラーを入力デバイスとして使用してゲームを構築できます。子供でも大人でも、コードを入力したりデバッグしたりすることなく、これらの環境を使用してプログラミングの概念を学ぶことができます。

実際のコードを教えるツールの 1 つがKids Rubyです。これは、名前が示すように、子供たちに Ruby プログラミング言語を教えます。最初のレッスンを数ページ読んだら、プログラム ウィンドウの片側に簡単なコードを数行書き、実行ボタンを押すと反対側で結果が表示されます。レッスンが複雑になるにつれて、徐々にコーディングを学習していきます。 Kids Ruby チームは Raspberry Pi 上でも動作させることができたので、新しいデバイスでのプログラミングに興味のある子供にとっては素晴らしいスタートになるかもしれません。

Raspberry Pi チームは、子供たちがデバイスをより利用しやすくするために、このような教育ベースのソフトウェアの開発に期待しています。このデバイスがより多くの子供たちにプログラミングに興味を持たせる可能性がある 1 つの方法は、単純にプログラミング プラットフォームを子供たちが利用できるようにすることです。彼らは再び、コードを書いたりいじったりするための自分のコンピュータを所有する機会を得るかもしれません。 25 ドルから 35 ドルという価格は、高価なファミリー コンピュータの修理作業よりも納得のいく交換費用です。その価格であれば、現在コンピュータを所有していない家族を持つ恵まれない子供たちも利用できるかもしれない。学校はすでに関心を示しているため、購入できない子供たちでも教室で触れて練習できるかもしれません。

自分だけの Raspberry Pi を手に入れたいですか?

ラズベリーパイはどこで買えますか?

財団は当初、このデバイスを2011年11月に発売する予定だったが、設計と開発の遅れ、一部の必要な部品の調達に予期せぬ問題が発生し、製造と流通にいくつかの不具合が発生した。初期ロットの製造は海外で行われましたが、既存のデバイスの流通と、将来の Raspberry Pi の注文の製造および販売には、英国に本拠を置く RS Electronics と Element 14/Farnell の 2 社が選ばれました。

モデル B デバイスは 10,000 台限定で、2012 年 2 月下旬 (最終的に製造が完了する前) に販売可能になりました。それらはすぐに完売し、トラフィックが集中して小売店の Web サイトがダウンしました。これらの最初のデバイスは 2012 年 3 月末までに中国からイギリスに発送され、幸運な購入者への発送は 2012 年 4 月 14 日に始まりました。

デバイスの完成と出荷の間にギャップを引き起こした問題の 1 つは、Raspberry Pi にConformité Européenne (CE) マークが必要かどうかをめぐる論争でした。このスタンプは、欧州連合 (EU) 内で合法的に販売するためにさまざまな製品に必要です。同財団は、初期バージョンがCEマークを取得していないBeagleBoardと同様に未完成の製品であるとグループが考えていたため、認証は必要ないと考えていたが、販売代理店2社はCEマークを取得していた。いずれの場合も、デバイスは電磁両立性 (EMC) テストに合格し、CE マークを取得しました。

幸運にも最初のバッチに参加できなかった場合は、どちらかのメーカーの待機リストに登録することができます。同財団は、「One Laptop Per Child」組織のような、1 つあげれば 1 つもらえるチャリティー オプションの導入も検討しています。デバイスはすでに信じられないほど安価であるため、一括割引の予定はありません。

これを書いた時点では、実際の小売価格はモデル B で 35 ドル、モデル A で 25 ドルでした。しかし、潜在的な関税、消費税、配送料、および周辺機器や接続ケーブルの価格。しかし、同等のすべてのデバイスのコストが高く、同様の周辺機器も必要であるという事実、および完全なインボックスホームコンピュータシステムのコストがさらに高いことを考慮すると、Raspberry Pi は代替デバイスよりもまだ安価です。

Raspberry Piのレビューと将来性

最初の注文日に完売し、その後サイトがクラッシュしたことからもわかるように、このデバイスの人気と需要は制作者の予想をはるかに上回っていました。 Raspberry Pi財団には、このデバイスに関心を持つと予想されるグループ（学校や愛好家だけでなく、病院やその他の組織）以外からも多くの問い合わせや要望が寄せられました。

このデバイスを最初に使用した幸運な数名からのレビューは、その速度、ビデオの品質、教育の可能性などを称賛するもので、ほとんどが肯定的なものでした。学校の子供たちのグループもそれを試してみましたが、デバイスを返すのを嫌がりました 。

人々はすでに、Raspberry Pi 上で動作する便利なソフトウェア、あるいは本当にクールなソフトウェアを手に入れようと努力しています。デバイス上で実行されているアプリケーションのビデオは、RaspberryPi.org で見つけることができます。これには、OpenELEC の XBMC メディア センター アプリケーション、VNC リモート デスクトップ ソフトウェア、Quake 3、さらには古い ZX Spectrum コンピュータ用のエミュレータも含まれます。また、Raspberry Pi フォーラムでは、Pi を使用して他のレトロ コンピューター エミュレーター、ロボット車両コントローラー、キッチン コンピューター、新しいオンライン マルチプレイヤー ゲーム、ホーム サーバー、その他の多くのハイテク ソフトウェアやハードウェアを作成するといううわさが流れています。

Raspberry Pi は、コストと電力要件が低く、比較的強力なコンピューティング機能とマルチメディア機能を備えているため、発展途上国の機関や人々の関心も集めています。このような場所では、先進工業国ほどコンピュータ機器が簡単に入手できず、電気代も高価です。誰もが安価にコンピューティングを利用できるようになれば、世界中でより多くの人々がコンピューター サイエンスに参加できるようになるだけでなく、リソースが不足している分野で有用なイノベーションがもたらされ、技術の進歩へのアクセスが増加する可能性があります。

このデバイスは確かに子供だけのものではありません。用途を思いついた場合は、それを購入し、少し工夫するだけでアイデアを実装できます。

ロボットがいるとしよう。

著者のメモ

私は 1980 年代に、初期のゲーム機の 1 つでプログラミングをしながら育ちました。兄と私は、兄が 12 歳、私が 13 歳のときに、親戚数人が出資して Atari 800XL をプレゼントされました。私たちは二人ともすぐに BASIC でプログラミングを始めました (ディグダグかカラテカで争っていなかった頃)。私は主に非常に単純なテキスト アドベンチャー (自分で選べる本やお気に入りの Infocom テキストベースのゲームなど) を書き、兄はグラフィックスと 8 ビット音楽をプログラムしました。

そこではコンピューターが一時的に非常に高価になり、90 年代半ばまでは自分のコンピューターを買う余裕がありませんでした。しかし、コンピューターとの出会いには 10 年近くの空白がありましたが、初期の頃のコンピューター体験が私のプログラミングへの興味に火をつけ、今ではそれを生業としています。 Raspberry Pi が普及し、私が幼少期に持っていたのと同じ種類の素晴らしい教育ツールを多くの子供たちに提供できることを心から願っています。