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树莓派5来了!438元起售,CPU性能提高2-3倍

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金磊 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

千呼万唤始出来,时隔四年之久,树莓派5(Raspberry Pi 5)终于问世了!



用官方的话术来介绍,就是“硬件方面全面升级”:

  • 搭载了2.4GHz的四核64位Arm Cortex-A76 CPU,比此前版本性能提升2-3倍;
  • 采用了新的 VideoCore VII GPU,支持OpenGL ES 3.1、Vulkan 1.2,图形处理器性能也有了很大提升;
  • 内存和I/O带宽大约是之前树莓派产品的两倍,这意味着更快的处理速度和更流畅的操作体验。

不仅如此,价格方面树莓派5依旧很香,4GB版本售价60美元(约438元),8GB版本售价80美元(约584元)。

或许对于树莓派发烧友们来说,这个版本等待的时间着实有点久了,消息一出,立即引发了大量网友的围观。



而树莓派官方此次对发烧友们也是给足了“偏爱”:

现在开始接受预订,10月底正式上市。
优先考虑出货给个人买家;让“家人们”尝到第一口cherry。

性能全面提升的树莓派5

正如我们刚才提到的,树莓派5此次的性能有了实质性的提升。

而这主要归结于它内置的三个全新的芯片,均是为了树莓派5专门设计。



首先是BCM2712

它是博通(Broadcom)的一款全新16纳米应用处理器(AP),从为树莓派4提供动力的28纳米BCM2711 AP发展而来,具有许多架构增强功能。

BCM2712的核心是四核64位Arm Cortex-A76处理器,工作频率为2.4GHz,每个核心具有512KB L2缓存,以及一个2MB共享L3缓存。

Cortex-A76比Cortex-A72在微架构上领先了三代,既每个时钟周期可以执行更多指令(IPC)又每条指令消耗的能量更低。

更新的核心、更高的时钟速度和更小的工艺几何尺寸的结合,使得树莓派的速度更快,同时对于给定的任务来说消耗的功率更少。

与此同时,新的CPU和新的GPU也是相辅相成,即博通在剑桥开发的VideoCore VII,以及来自Igalia的完全开源的Mesa驱动程序。

树莓派5此次更新了VideoCore硬件视频缩放器(HVS),可同时驱动两个4Kp60 HDMI显示器,而在树莓派4上只能驱动单个4Kp60或两个4Kp30。

为了使系统提供足够的内存带宽,树莓派5还采用了32位LPDDR4X SDRAM子系统,工作频率为4267MT/s,比树莓派4上的2000MT/s提高了许多。



其次是RP1

以前的树莓派产品都是采用一体化的AP架构:虽然某些外围功能是由外部设备提供(例如树莓派4上使用的Via Labs VL805 USB控制器和集线器,早期产品上使用的Microchip LAN951x和LAN7515 USB集线器和以太网控制器芯片),但几乎所有的I/O功能都被集成在AP本身。

但在树莓派发展过程中,他们很早就意识到,随着将AP迁移到不断更新的制程节点上,这种做法最终会在技术和经济上变得不可持续。

因此,树莓派5采用了分解芯片组架构:只有主要的快速数字功能、SD卡接口(出于板布局原因)和最快的接口(SDRAM、HDMI和PCI Express)由AP提供。

所有其他I/O功能都卸载到独立的I/O控制器中,该控制器采用较旧、更便宜的生产工艺制造,并通过PCI Express连接到AP。

RP1是树莓派5的I/O控制器,由树莓派团队设计,它提供两个USB 3.0和两个USB 2.0接口、一个千兆以太网控制器、两个用于相机和显示器显示的四通道MIPI收发器、模拟视频输出、3.3V通用I/O(GPIO)以及常规GPIO复用低速接口(UART、SPI、I2C、I2S和PWM)。

一个四通道PCI Express 2.0接口则是提供了一个16Gb/s链路回到BCM2712。

据了解,RP1是树莓派公司自2016年以来,开发时间最长、最复杂,同时也是树莓派公司有史以来最昂贵(耗资1500万美元)的项目。



最后,是DA9091

刚才提到的BCM2712和RP1,是由芯片组的第三个新组件Renesas DA9091“Gilmour”电源管理IC(PMIC)提供支持。

它集成了八个独立的开关模式电源,以产生电路板所需的各种电压,包括一个四相内核电源,能够提供20安培的电流为Cortex-A76内核和BCM2712中的其他数字逻辑供电。

芯片组中还有另外两个元件是从树莓派4沿用下来的。

英飞凌的CYW43455组合芯片提供双频段802.11ac Wi-Fi和蓝牙5.0以及蓝牙低能量(BLE)。

虽然该芯片本身没有变化,但它配备了一个专用的开关电源轨道以降低功耗,并且通过升级的SDIO接口连接到BCM2712,该接口支持DDR50模式以提供更高的潜在吞吐量。

与以前一样,以太网连接由博通的BCM54213千兆以太网PHY提供。

还有许多配件

除了树莓派5本身,此次公司还一道发布了众多的配件。

例如专为树莓派5设计的外壳,售价为10美元,增加了许多新的可用性和热管理功能。



一体化风扇的流量为2.79(最大)CFM,采用流体动力轴承,具有低噪音和长使用寿命的特点,它通过四针JST插头与树莓派5连接,提供温度控制冷却。

空气通过盖子下面的360度进气口吸入,吹过连接到BCM2712 AP的散热器,并通过连接器开口和基座上的通风孔排出。



在运行相同的工作负载时,树莓派5的功耗明显低于树莓派4,并且运行温度也明显更低。

但是,更高的性能上限意味着对于最密集的工作负载,特别是对于病态“功率病毒”工作负载,峰值功耗增加到约12W,而Raspberry Pi 4的峰值功耗为8W。

当使用标准的5V、3A(15W)USB-C电源适配器为树莓派5供电时,默认情况下必须将下行USB电流限制为600mA,以确保有足够的余量来支持这些工作负载。

这个限制低于树莓派4的1.2A限制,但通常仍足以驱动鼠标、键盘和其他低功耗外围设备。

对于希望驱动高功率外围设备(如硬盘和SSD)同时仍保留峰值工作负载余量的用户,树莓派提供了一款价格为12美元的USB-C电源适配器,其工作模式为5V,5A(25W)。

如果树莓派5固件检测到这种电源供应,它将把USB电流限制提高到1.6A,为下游USB设备提供5W的额外功率,并为板载提供5W的额外功率预算:这对于想要尝试超频树莓派5的用户来说是一个福音。

更多产品相关细节,可以参考:
https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/

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