История создания самого маленького и дешёвого компьютера — Raspberry Pi
29 февраля 2012 года стартовали продажи Raspberry Pi 1 Model B, компьютера, который внёс заметный вклад в развитие мейкерства, движения DIY, а так же способствовал популяризации Computer Science во всём мире. В этом посте расскажу о событиях, предшествовавших этой дате.
Налейте себе чашечку чая, возьмите печеньки и устраивайтесь поудобнее, вас ждёт интересная история. Если надоело читать и хотите послушать, то вот ссылка на видео.
Снижение интереса к Computer Science в Великобритании
В середине двухтысячных сотрудники Department of Computer Science and Technology Кембриджского университета заметили снижения интереса молодых людей к компьютерным наукам. В 2000 году 600 абитуриентов подали заявления для поступления на факультет Computer Science, а в 2010 году — всего 300.
Помимо двукратного снижения количества абитуриентов, сотрудники компьютерной лаборатории отмечали не самые приятные изменения в уровне подготовки абитуриентов. Алан Майкрофт (Alan Mycroft), профессор из компьютерной лаборатории Кембриджа, на протяжении многих лет интервьюировал 18-летних абитуриентов, желающих получить степень бакалавра в Computer Science в Кембридже. В ходе интервью, помимо прочего, он задавал вопрос: «Расскажите о самой интересной программе, которую вы написали?». Ответ из 1990 года начинался со слов «Используя компьютер BBC Micro я написал программу, которая...», а ответ из 2000 года — со слов: «Сделал веб-страницу и использовал пакет, чтобы...».
Алан и его коллеги ждали в Кембридже молодых людей, обладающих вычислительным мышлением, умеющих программировать эффективные алгоритмы, но приходили люди, привыкшие использовать сторонние наработки. Сотрудникам компьютерной лаборатории ничего не оставалось, кроме как в буквальном смысле доучивать таких молодых людей на первом курсе. Существовал риск, что система образования Великобритании не сможет удовлетворить спрос со стороны индустрии и подготовить достаточное количество баколавров Computer Science.
Девид Брэбен, известный разработчик компьютерных игр, основатель и генеральный директор Frontier Developments, жаловался на отсутствие подходящих людей на рынке труда. По его словам, разработка компьютерных игр не привлекала молодых людей в то время.
Кембриджские единомышленники
Дэвид Бребэн хотел создать компьютерную игру, чтобы поднять интерес молодых людей к разработке... компьютерных игр. Дэвид искал единомышленников, и в какой-то степени ему это удалось. Проблема снижения интереса молодых людей к Computer Science всерьёз обсуждалась в околоакадемических кругах в целом и в компьютерной лаборатории Кембриджа в частности. В 2008 году поток различных событий, встреч и разговоров свёл за одним столом уже упомянутых Алана Майкрофта, Дэвида Бребэна, а также Джека Ленга (Jack Lang), Эбена Аптона (Eben Upton) и Роберта Маллинса (Robert Mullins).
Эбен Аптон, сотрудник компании Broadcom, рассуждал так: Кембридж — лучшее место в мире для изучения Computer Science, население Великобритании увеличивается, значит абитуриентов должно становить больше, но этого не происходит и их становится меньше. Следовательно, заключал Эбен, молодые люди больше не интересуются компьютерами, а интересуются чем-то другим. Нужно вернуть интерес к компьютерам, и тогда на факультете Computer Science в Кембридже станет больше абитуриентов. Но откуда берётся интерес к компьютерам у молодых людей?
BBC Micro — источник интереса к Computer Science из прошлого
Джек Лэнг в прошлом приложил руку к созданию компьютера BBC Micro, ставшего популярным в Великобритании в 80-е годы благодаря сериалу The Computer Programme. Сериал и компьютер были частью проекта BBC Computer Literacy Project, но разработку самого компьютера BBC заказала кембриджской компании Acron. Проект получился успешным, за всё время было продано полтора миллиона устройств. В каждой британской школе на т.н. уроках «печатания» использовали компьютеры BBC Micro. Джек видел в уроках печатания с использованием BBC Micro большой источник интереса к Computer Science.
В 90-е годы школьная программа Великобритании изменилась. На смену терминалу с мигающим курсором BBC Micro, где нужно было программировать, пришли ПК с графическим интерфейсом Windows, где нужно было создавать презентации в Power Point. Новая школьная программа не развивала вычислительного мышления. В 80-е, чтобы отсортировать список чисел на BBC Micro, школьники изучали алгоритмы сортировки и языки программирования. В 90-е для той же задачи школьники искали в интерфейсе Excel пункт «сортировка». В жизни молодых людей больше не было ничего, что приглашало бы програмировать, поэтому интерес к Computer Science снижался.
Маленький компьютер Эбена Аптона
Чтобы вернуть интерес молодых людей к Computer Science, Эбен предложил создать современный, программируемый компьютер, стоимость которого не превышала бы стоимость школьного учебника. Во время учёбы в Кембридже Эбен создавал небольшие компьютеры в качестве хобби.
Поделки Эбена не были похожи на компьютеры в понимании большинства людей. Например, на картинке изображён компьютер, основанный на микроконтроллере Atmel ATmega644 с частотой процессора 20 MHz. Используя различные хаки, эта штука выводила на экран телевизора компонентное видео 320×240 и примитивную 3D графику. Но этого было недостаточно для завоевания популярности у современных школьников, — требовалось запускать 3D-игры.
Как-то раз Эбен спросил у ребёнка, кем тот хочет стать, когда вырастет. Ребёнок ответил, что хочет стать электротехником. Эбену понравился ответ, ведь ему очень близко это занятие. Но когда Эбен узнал, что у ребёнка дома нет компьютера, зато есть приставка Nintendo Wii, то сильно разочаровался. Скорее всего ребёнок потеряет интерес к электротехнике. Nintendo Wii, как и любая другая консоль, не рассказывает, как она устроена изнутри и не даёт возможности заниматься программированием. Консоль лишь предлагает выбирать что-либо из меню. По этой причине очень важно сделать компьютер программируемым.
Также очень важно сделать компьютер дешёвым. Вспомните время, когда родители подарили вам первый компьютер. Веротяно вы очень осторожно обращались с ним, боялись сломать, ведь это была дорогая вещь. Страх сломать дорогую вещь очень часто ограничивает любопытство и креативность. Дешёвый компьютер, по замыслу Эбена, должен был позволить детям экспериментировать с железом на всю катушку, не опасаясь последствий.
Чтобы знания об устройстве компьютеров стали массовыми, необходимо рассказывать об этом в школах, правда не каждому это может быть интересно. Но ведь не каждый всерьёз интересуется анатомией человеческого тела, но большинство людей имеют представление о том, из чего состоит человеческое тело. То же самое, по задумке, должно быть и с компьютерами.
Алан Майкрофт, Дэвид Бребэн, Джек Ленг и Роберт Маллинс поддержали идею. Помимо компьютера требовалось разработать ПО и образовательные материалы, чтобы внедрить всё это в школьную программу и обучать молодых людей электротехнике, программированию и т.п.
Чуть позже Алан Майкрофт случайно встретил в Лондоне Пита Ломаса, электротехника из Norcott Technologies, которому понравилась идея, сделать маленький, дешёвй, программируемый компьютер. Пит присоединился к группе. За свою жизнь, Пит спроектировал несколько сотен электронных устройств, и видел свою задачу в том, чтобы уменьшить размер будущего компьютера до размеров кредитной карты.
В конце 2008 года появился второй, более мощный прототип, но его по прежнему нельзя было назвать компьютером в понимании большинства людей. Прототип строился на броадкомовских графическом (GPU) и векторном (VPU) процессорах. Чтобы называться компьютером, требовались и другие элементы. Эбен описывал эту разработку как "a lashed-up thing built on top of Broadcom dev boards". Тогда же впервые в email-переписке было упомянуто слово Raspberry, в сленге английского языка означающее «пренебрежительное фырканье».
Основание Raspberry Pi Foundation. Ничего не получалось.
Для продвижения изучения основ Computer Science в школах, в начале 2009 года была учреждена благотворительная организация Raspberry Pi Foundation. Алан Майкрофт, Девид Брэбен, Эбен Аптон, Джек Лэнг, Роберт Маллинс и Пит Ломас стали попечителями (трасти).
С одной стороны слово raspberry (малина) в названии организации продолжало фруктовую традицию именования компьютерных компаний: Apple (яблоко), Apricot Computers (абрикос), Blackberry (ежевика). С другой стороны, это была насмешливая отсылка к непочтительной и пренебрежительной природе проекта в то время. В английском языке существует сленговое выражение blowing a raspberry, советую разобраться в этимологии этого выражения, если хотите глубже проникнуться идеей, заложенной в названии.
Pi — это на самом деле Py, сокращение от названия популярного языка программирования Python. Но Pi в английском языке означает математическую контанту π, равную 3,1415.... Эбен Аптон очень хотел использоваться греческую букву π в качестве логотипа, поэтому настаивал именно на использовании Pi вместо Py в названии.
Если с организацией всё складывалось благополучно, то с привлечением денег были сложности. Идея создания маленького дешёвого компьютера звучала довольно фантастической, ничего подобного в то время не существовало, и мало кто верил, что идея осуществима. В Британии полно сумасшедших, собирающих деньги на строительство телепорта или машины времени, поэтому к идее Raspberry Pi Foundation в обществе относились со скепсисом.
Работающий прототип мог бы сильно развеять скепсис и помочь в привлечении средств, но в первые годы ничего не получалось. Прототипы 2009-2010 годов были сырыми, глючными, большими и дорогими. Это не очень мотивировало, поэтому работа шла вяло до 2011 года.
Закон Мура сработал. Появилась надежда.
Со временем процессоры становятся мощнее и дешевле. Эта простая закономерность, озвученная Гордоном Муром в 1965 году не потеряла актуальность и в 2011 году. Компания Broadcom разработала микроконтроллер BCM2835, который идеально подходил на тот момент для Raspberry Pi Foundation.
Во-первых, энергоэффективный ARM-процессор с тактовой частотой 700 MHz (сопоставимо с Intel Pentium III) позволял запускать Linux-подобную операционную систему, что сильно снижало расходы на проект, т.к. не нужно было создавать операционную систему и программное обеспечение с нуля. Во-вторых, микроконтроллер стоил несколько долларов, что было очень важной точкой отсчёта для создания компьютера стоимостью $25-35 для конечного потребителя. Но существовало одно препятствие: права на BCM2835 принадлежали компании Broadcom, которая разрабатывала его для телевизионных приставок. Эбену Аптону удалось договориться с менеджерами компании об эксклюзивных условиях использования BCM2835 для создания компьютеров Raspberry Pi. Вероятно, договориться помогла благородность миссии, которую продвигала Raspberry Pi Foundation.
Публичное обещание расшевелило Raspberry Pi Foundation
Памятуя об успехе BBC Micro в 80-х (1,5 млн. проданных компьютеров), Джек Лэнг хотел выпустить разрабатываемый в Raspberry Pi Foundation компьютер под брендом BBC Nano. Для этого Девид Брэбен отправился на переговоры в компанию BBC, но договориться не удалось.
Рори Селлан Джонс (Rory Cellan-Jones), редактор BBC, записал и выложил на YouTube видео под названием Raspberry Pi - the £15 computer, на котором Дэвид рассказал об идее и в конце объявил, что компьютер поступит в продажу через 12 месяцев.
Видео набрало 600 тысяч просмотров в первые дни. Тема школьного образования, затронутая Девидом тогда обсуждалась повсеместно. Даже Эрик Шмидт (Eric Schmidt), на тот момент CEO Google, раскритиковал систему образования Великобритании.
С одной стороны, внимание 600 тысяч человек для компьютера, которого ещё не существовало, это успех. С другой стороны, это огромное давление, которое в полной мере ощутили на себе Эбен Аптон и Пит Ломас. По словам Пита, помимо микроконтроллера и памяти, стоимостью в несколько долларов, для полноценного компьютера требовались мелкие компоненты, каждый из которых стоил всего несколько центов. Поначалу их не брали в расчёт, а когда посчитали все затраты, то выяснилось, что все компоненты для создания заявленного компьютера обходятся в $110. Питу и Эбену предстояло решить интереснейшую инженерную задачу и превратить $110 хотябы в $35. Они испробовали все возможные хаки и ели-ели добились цели к декабрю 2011 года.
Первая партия компьютеров Raspberry Pi 1 Model B
У Raspberry Pi Foundation хватало денег на производтво 10 000 компьютеров. Производство заказали в Китае, фабрику нашли через друзей друзей и просто отправили гору электроники стоимостью 250 000£ на квартиру в Шэньчжэне. Никто из основателей Raspberry Pi Foundation не видел этих китайцев раньше и всё было на доверии.
Пока ждали первую партию компьютеров из Китая, в Интернете закипели страсти. Некоторые люди начали обвинять Raspberry Pi Foundation в мошенничестве и требовали предоставить доказательства существования Raspberry Pi.
Пит Ломас изготовил 20 компьютеров Raspberry Pi на заводе Norcott Techlogies в Чешире (Англия) и в канун рождества 10 первых Raspberry Pi появились на eBay. Цена на интернет-аукционе за неделю поднялась до 2000£. Это был первый звоночек надвигающегося спроса.
Второй звоночек прозвенел, когда 60 000 человек скачали виртуальную машину Raspberry Pi за сутки. Но даже тогда некоторые основатели Raspberry Pi Foundation думали, что люди скачивают потому, что бесплатно, а за $35 будет продано не более тысячи компьютеров.
В феврале из Китая пришла первая партия из 2000 готовых к продаже Raspberry Pi 1 Model B. Прожажи начались 29 февраля 2012 года через сайт Raspberry Pi Foundation, а так же сайты дистрибьюторов.
Спрос в первые дни превзошёл самые смелые ожидания. Покупатели обвалили сайт Raspberry Pi Foundation, а также сайты дистрибьюторов. 700 заказов в минуту, 350 000 заказов в первые дни. А ведь было произведено всего 10 000 компьютеров.
Продолжение следует...