樹莓派5來了！438元起售，CPU性能提高2-3倍

十三 2023-09-29 11:13:19 來源：量子位

金磊 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

千呼萬喚始出來，時(shí)隔四年之久，樹莓派5（Raspberry Pi 5）終于問世了！

用官方的話術(shù)來介紹，就是“硬件方面全面升級(jí)”：

• 搭載了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，圖形處理器性能也有了很大提升；
• 內(nèi)存和I/O帶寬大約是之前樹莓派產(chǎn)品的兩倍，這意味著更快的處理速度和更流暢的操作體驗(yàn)。
• ……

不僅如此，價(jià)格方面樹莓派5依舊很香，4GB版本售價(jià)60美元（約438元），8GB版本售價(jià)80美元（約584元）。

或許對(duì)于樹莓派發(fā)燒友們來說，這個(gè)版本等待的時(shí)間著實(shí)有點(diǎn)久了，消息一出，立即引發(fā)了大量網(wǎng)友的圍觀。

而樹莓派官方此次對(duì)發(fā)燒友們也是給足了“偏愛”：

現(xiàn)在開始接受預(yù)訂，10月底正式上市。

優(yōu)先考慮出貨給個(gè)人買家；讓“家人們”嘗到第一口cherry。

性能全面提升的樹莓派5

正如我們剛才提到的，樹莓派5此次的性能有了實(shí)質(zhì)性的提升。

而這主要?dú)w結(jié)于它內(nèi)置的三個(gè)全新的芯片，均是為了樹莓派5專門設(shè)計(jì)。

首先是BCM2712。

它是博通（Broadcom）的一款全新16納米應(yīng)用處理器（AP），從為樹莓派4提供動(dòng)力的28納米BCM2711 AP發(fā)展而來，具有許多架構(gòu)增強(qiáng)功能。

BCM2712的核心是四核64位Arm Cortex-A76處理器，工作頻率為2.4GHz，每個(gè)核心具有512KB L2緩存，以及一個(gè)2MB共享L3緩存。

Cortex-A76比Cortex-A72在微架構(gòu)上領(lǐng)先了三代，既每個(gè)時(shí)鐘周期可以執(zhí)行更多指令（IPC）又每條指令消耗的能量更低。

更新的核心、更高的時(shí)鐘速度和更小的工藝幾何尺寸的結(jié)合，使得樹莓派的速度更快，同時(shí)對(duì)于給定的任務(wù)來說消耗的功率更少。

與此同時(shí)，新的CPU和新的GPU也是相輔相成，即博通在劍橋開發(fā)的VideoCore VII，以及來自Igalia的完全開源的Mesa驅(qū)動(dòng)程序。

樹莓派5此次更新了VideoCore硬件視頻縮放器（HVS），可同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)4Kp60 HDMI顯示器，而在樹莓派4上只能驅(qū)動(dòng)單個(gè)4Kp60或兩個(gè)4Kp30。

為了使系統(tǒng)提供足夠的內(nèi)存帶寬，樹莓派5還采用了32位LPDDR4X SDRAM子系統(tǒng)，工作頻率為4267MT/s，比樹莓派4上的2000MT/s提高了許多。

其次是RP1。

以前的樹莓派產(chǎn)品都是采用一體化的AP架構(gòu)：雖然某些外圍功能是由外部設(shè)備提供（例如樹莓派4上使用的Via Labs VL805 USB控制器和集線器，早期產(chǎn)品上使用的Microchip LAN951x和LAN7515 USB集線器和以太網(wǎng)控制器芯片），但幾乎所有的I/O功能都被集成在AP本身。

但在樹莓派發(fā)展過程中，他們很早就意識(shí)到，隨著將AP遷移到不斷更新的制程節(jié)點(diǎn)上，這種做法最終會(huì)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上變得不可持續(xù)。

因此，樹莓派5采用了分解芯片組架構(gòu)：只有主要的快速數(shù)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功能都卸載到獨(dú)立的I/O控制器中，該控制器采用較舊、更便宜的生產(chǎn)工藝制造，并通過PCI Express連接到AP。

RP1是樹莓派5的I/O控制器，由樹莓派團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，它提供兩個(gè)USB 3.0和兩個(gè)USB 2.0接口、一個(gè)千兆以太網(wǎng)控制器、兩個(gè)用于相機(jī)和顯示器顯示的四通道MIPI收發(fā)器、模擬視頻輸出、3.3V通用I/O（GPIO）以及常規(guī)GPIO復(fù)用低速接口（UART、SPI、I2C、I2S和PWM）。

一個(gè)四通道PCI Express 2.0接口則是提供了一個(gè)16Gb/s鏈路回到BCM2712。

據(jù)了解，RP1是樹莓派公司自2016年以來，開發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、最復(fù)雜，同時(shí)也是樹莓派公司有史以來最昂貴（耗資1500萬美元）的項(xiàng)目。

最后，是DA9091。

剛才提到的BCM2712和RP1，是由芯片組的第三個(gè)新組件Renesas DA9091“Gilmour”電源管理IC（PMIC）提供支持。

它集成了八個(gè)獨(dú)立的開關(guān)模式電源，以產(chǎn)生電路板所需的各種電壓，包括一個(gè)四相內(nèi)核電源，能夠提供20安培的電流為Cortex-A76內(nèi)核和BCM2712中的其他數(shù)字邏輯供電。

芯片組中還有另外兩個(gè)元件是從樹莓派4沿用下來的。

英飛凌的CYW43455組合芯片提供雙頻段802.11ac Wi-Fi和藍(lán)牙5.0以及藍(lán)牙低能量（BLE）。

雖然該芯片本身沒有變化，但它配備了一個(gè)專用的開關(guān)電源軌道以降低功耗，并且通過升級(jí)的SDIO接口連接到BCM2712，該接口支持DDR50模式以提供更高的潛在吞吐量。

與以前一樣，以太網(wǎng)連接由博通的BCM54213千兆以太網(wǎng)PHY提供。

還有許多配件

除了樹莓派5本身，此次公司還一道發(fā)布了眾多的配件。

例如專為樹莓派5設(shè)計(jì)的外殼，售價(jià)為10美元，增加了許多新的可用性和熱管理功能。

一體化風(fēng)扇的流量為2.79（最大）CFM，采用流體動(dòng)力軸承，具有低噪音和長(zhǎng)使用壽命的特點(diǎn)，它通過四針JST插頭與樹莓派5連接，提供溫度控制冷卻。

空氣通過蓋子下面的360度進(jìn)氣口吸入，吹過連接到BCM2712 AP的散熱器，并通過連接器開口和基座上的通風(fēng)孔排出。

在運(yùn)行相同的工作負(fù)載時(shí)，樹莓派5的功耗明顯低于樹莓派4，并且運(yùn)行溫度也明顯更低。

但是，更高的性能上限意味著對(duì)于最密集的工作負(fù)載，特別是對(duì)于病態(tài)“功率病毒”工作負(fù)載，峰值功耗增加到約12W，而Raspberry Pi 4的峰值功耗為8W。

當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的5V、3A（15W）USB-C電源適配器為樹莓派5供電時(shí)，默認(rèn)情況下必須將下行USB電流限制為600mA，以確保有足夠的余量來支持這些工作負(fù)載。

這個(gè)限制低于樹莓派4的1.2A限制，但通常仍足以驅(qū)動(dòng)鼠標(biāo)、鍵盤和其他低功耗外圍設(shè)備。

對(duì)于希望驅(qū)動(dòng)高功率外圍設(shè)備（如硬盤和SSD）同時(shí)仍保留峰值工作負(fù)載余量的用戶，樹莓派提供了一款價(jià)格為12美元的USB-C電源適配器，其工作模式為5V，5A（25W）。

如果樹莓派5固件檢測(cè)到這種電源供應(yīng)，它將把USB電流限制提高到1.6A，為下游USB設(shè)備提供5W的額外功率，并為板載提供5W的額外功率預(yù)算：這對(duì)于想要嘗試超頻樹莓派5的用戶來說是一個(gè)福音。

更多產(chǎn)品相關(guān)細(xì)節(jié)，可以參考：
https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/