Malček, hiter kot blisk!

Novi Raspberry Pi 5 je tako kot njegovi predhodniki nekaj posebnega, neponovljivega. Računalniški navdušenci smo tokrat novo različico, predvsem zaradi covida, čakali kar štiri leta. Kako deluje in zakaj je v vsem nekajkrat hitrejši od svojega predhodnika?

Raspberry Pi 5 je odličen britanski inženirski izdelek, ki gre v korak s časom, tako kot njegovi predhodniki. Ko sem 28. septembra brskal po spletu, me je novica, ki jo je na spletni strani Raspberrypi.com pravkar objavil predsednik uprave podjetja Raspberry Pi iz Cambridgea, Eben Upton, skoraj sesedla. Čeprav je še v začetku letošnjega leta v intervjujih zatrjeval, da Raspberry Pi 4 letos še ne bo dobil naslednika, je bil ta že na voljo. Vendar konec septembra le za medije, za vse ostale pa konec oktobra oziroma ravno zdaj, ko berete ta članek.

Raspberry Pi 5, pogled z vrha.

Zakaj je nekaj posebnega?

Raspberry piji so namenjeni tako domačim uporabnikom kot razvijalcem strojne in programske opreme, zato je tudi peta različica ohranila standardni 40-polni razširitveni priključek, prek katerega lahko povežemo doma narejena ali kupljena dodatna vezja za različne namene. Denimo, če dodamo tipalo za merjenje temperature, vlage in zračnega tlaka, lahko Raspberry Pi 5 spremenimo v priročno vremensko postajo. Lahko ga uporabimo tudi kot glavni računalnik raziskovalnega robota s stereoskopskim vidom, saj ima v primerjavi s starejšimi različicami zdaj na voljo dve kombinirani vtičnici MIPI s hitrostjo do 1,5 Gb/. Prek teh lahko vsakega s posebnim ploskim kablom povežemo z digitalno kamero ali s prikazovalnikom, in to s trikrat večjo hitrostjo kot na Raspberry Pi 4. Lahko uporabimo tudi obstoječe kamere in prikazovalnike, ki smo jih uporabljali s starejšimi raspberry pi, vendar moramo za to dokupiti ustrezen kabel.

Dovolj dober namizni računalnik

Že leta 2016 je ob takrat novem Raspberry Pi 3 postalo jasno, da bomo z leti dobili poceni namizne računalnike z arhitekturo ARM, ki se bodo lahko po zmogljivosti enakovredno kosali s peceji Intela in AMD. In celo z Applovimi maci, ki so že pred dvema letoma z Intelove arhitekture presedlali na ARM. V tem pogledu nas Raspberry Pi 5 v kombinaciji z Raspberry Pi OS ne razočara, saj ima kot vsak PC ali mac vgrajeno nadvse uporabno tipko za vklop in izklop pa tudi priključek za litijevo baterijo, ki poganja uro realnega časa tudi med odklopom z električnega napajanja. Nov je tudi priključek za ventilator za uravnavanje hitrosti vrtenja, pritrjen na aluminijast hladilnik, ki odvaja odvečno toploto z najbolj vročih čipov.

A podobnost s PC in z macom ni zgolj zunanja! Zagon operacijskega sistema Raspberry Pi OS iz kartice mikro SD traja le okoli 19 sekund, medtem je zagon iz zunanjega SSD, povezanega prek vtičnice USB 3.0, okoli štiri sekunde hitrejši.

Raspberry Pi 5, pogled s strani.

Prijetno presenečeni smo bili tudi pri odpiranju menijev ter odpiranju in premikanju odprtih oken po namizju, ki poteka povsem gladko in hitro. Zadnja različica Raspberry Pi OS je že prilagojena hitrejšemu grafičnemu jedru, saj ima vgrajenih kopico prijetnih grafičnih elementov, ki vse bolj spominjajo na tiste v Mac OS X in Windows. Pri preklapljanju med odprtimi okni lahko vidimo pomanjšano vsebino oken, postavljeno v trirazsežni prostor.

Čeprav se Raspberry Pi 5 po zmogljivosti lahko kosa kvečjemu z najmanj zmogljivimi novimi PC in Applovimi maci, je od njih vsaj dvakrat cenejši in več kot dovolj hiter za brskanje po spletu, gledanje filmov in videa v ločljivosti 4K ter domače pisarniško delo. Različica s 4 GB DDR4X-4267 SDRAM stane pri pooblaščenih distributerjih 60 dolarjev (okoli 75 evrov), različica z 8 GB RAM DDR4X-4267 SDRAM pa 80 dolarjev (okoli 100 evrov). Več kot 8 GB SDRAM, po besedah Ebena Uptona iz enega od intervjujev, objavljenih na Youtubu, sistem v enem čipu BCM2712AP ne podpira, kar verjetno pomeni, da ga več ne more osveževati. Ob tem dodajmo, da je 4 GB za večino uporabnikov in obstoječe programske opreme trenutno dovolj.

Za normalno uporabo nujen hladilnik z ventilatorjem ceno poviša še za okoli pet dolarjev, medtem bomo za 5-amperski 5-voltni napajalnik odšteli še okoli 20 dolarjev. Na voljo je so tudi plastična ohišja, za katera bomo odšteli okoli 15 dolarjev.

Priklop zunanje antene

V blokovskih naseljih z neštetimi dostopnimi točkami Wi-Fi vgrajena antena Wi-Fi/bluetooth nemalokrat ne zadošča, zato si lahko pomagamo z vgradnjo poceni zunanje antene. Delovanje in zgradba brezžičnega komunikacijskega modula Wi-Fi/bluetooth sta pri Raspberry Pi 4 in Raspberry Pi 5 vsaj na zunaj skoraj enaka. Pri obeh se ta skriva pod kovinskim pokrovom v levem zgornjem kotu tiskanega vezja, takoj pod 40-polnim razširitvenim priključkom.

Mesto, kamor lahko prispajkamo priključeno zunanjo anteno, ob čemer moramo povezavo z notranjo anteno prekiniti.

Če si na tem mestu natančno ogledamo tiskano vezje, opazimo, da na levi strani kovinskega pokrova, takoj ob robu tiskanega vezja, izhaja tanka vezica, ki ima na prvem zavoju kontakt, s katerim jo lahko prek mostička z ničelno upornostjo povežemo z večjim kontaktom. Prek tega lahko antenski signal povežemo z zunanjo anteno, pri čemer potrebujemo le še maso, ki je lahko prispajkajmo na kovinski pokrov modula. Namesto tega lahko vgradimo tudi miniaturno vtičnico, a moramo prej še postrgati nekoliko izolacije iz tiskanega vezja, da lahko prispajkamo maso. Omenimo še, da Raspberry Pi 4 z že vgrajenim priključkom za zunanjo anteno lahko kupimo tudi na ebay.com, pri Raspberry Pi 5 pa boste anteno vsaj za zdaj morali priključiti sami.

Kako deluje?

Ko sta orange pi in rock pi v začetku letošnjega leta predstavila svoji petici s Rockchipovim sistemom v enem čipu RK3588 s kar osmimi procesorskimi jedri, od katerih so štiri procesorska (ARM cortex-A76) in štiri koprocesorska (ARM cortex-A55), ter z grafičnim jedrom ARM mali, smo mnogi ugibali, ali se bodo za uporabo tega čipa odločili tudi razvijalci raspberry pi. Bil sem med tistimi, ki so verjeli, da bo namesto tega Broadcom razvil posodobljeno različico sistema v enem čipu BCM2711, ki ga uporablja Raspberry Pi 4. In res, dobili smo BCM2712AP, ki je srce Raspberry Pi 5.

Prav tako kot njegova starejša brata Raspberry Pi 3 in 4 ima 64-bitno arhitekturo in lahko poganja 64-bitne različice operacijskih sistemov, kot so Raspberry Pi OS, Android, Debian, Ubuntu, in poskusno različico Windows 11 za ARM, ki jo prav tako lahko prenesemo in namestimo s spleta.

Raspberry Pi 5 ima štiri nova procesorska jedra ARM cotex-A76, ki delujejo pri taktu 2,4 GHz (naviti naj bi se jih dalo celo do 5 GHz). Vsako od njih ima poleg majhnega prvonivojskega predpomnilnika še 512 kB drugonivojskega (skupaj 2 MB), vsa skupaj pa še 2 MB tretjenivojskega predpomnilnika. Podobne predpomnilniške arhitekture poznamo v vseh sodobnih procesorjih in sistemih v enem čipu. Za primerjavo povejmo, da je Raspberry Pi 4 prav tako 4-jedrn, a so njegova jedra starejša cortex-A72 in v zadnjih različicah tiktakajo pri frekvenci 1,8 GHz.

Močno posodobljeno je tudi Broadcomovo grafično jedro VC7 (800 MHz), ki poslej omogoča hkratno predvajanje dveh videov ločljivosti 4K ali več na dveh monitorjih in podpira protokola Open GL ES 3.1 in Vulkan 1.2. VC7 je naslednik VC6, ki je vgrajen v Raspberry Pi 4.

Za komunikacijo s kartico mini SD, ki navadno služi kot glavni in zagonski podatkovni pogon, je zdaj na voljo tudi protokol SDR104, ki omogoča hitrosti prenosa podatkov do 104 MB/s. Meritve dejanske hitrosti prenosa podatkov pokažejo okoli dvakratno pohitritev v primerjavi z Raspberry Pi 4.

Dodan je vhodno-izhodni krmilnik RP1

K izjemni hitrosti delovanja v primerjavi z njegovimi predhodniki pomembno prispeva tudi vhodni-izhodni krmilnik za počasne naprave, RP1. Ta se nahaja v posebnem čipu tik za štirimi priključki USB. Čeprav so pri podjetju Raspberry Pi dolgo razmišljali, ali bi funkcionalnost krmilnika raje realizirali v BCM2712AP, so se naposled tudi zaradi lažjega odvajanja odvečne toplote raje odločili za dodaten mikrokrmilniški čip RP1. Ta med drugim omogoča tudi vzporedni prenos podatkov prek vsakega od dveh priključkov USB 3.0 s hitrostjo do 5 Gb/s. To je še posebej pomembno, če želimo povezati zunanji pogon SSD. Pri zadnjem prve meritve hitrosti prenosa podatkov kažejo vrednosti okoli 390 MB/s, medtem ko Raspberry Pi 4 dosega vrednosti okoli 280 MB/s, kar ponovno dokazuje, da je petica v vsakem pogledu hitrejša od štirice.

Poleg omenjenih dveh priključkov USB 3.0 ima Raspberry Pi 5 na voljo še dva USB 2.0 za priklop počasnejših naprav. Tudi največja hitrost prenosa podatkov prek ožičenih ethernetnih omrežij ostaja 1 Gb/s. Za brezžično povezljivost skrbi enak modul Wi-Fi/bluetooth kot pri Raspberry Pi 4, ki lahko deluje na frekvenčnih pasovih 2,4 in 5 GHz.

Aluminijasto ohišje namesto ventilatorja

Raspberry Pi 4 in 5 ne moreta optimalno delovati brez dovolj zmogljivega hlajenja, a šumenje in ropot iztrošenih ventilatorjev hitro pokvarita užitek ob gledanju filmov in videa ali poslušanju glasbe. Aluminijasto ohišje, ki ga lahko kupimo v svetovnih spletnih trgovinah z računalniško opremo, ni bistveno dražje od plastičnega, vendar je izdelano tako, da iz čipov, ki se najbolj segrevajo, odlično odvaja toploto, zato celota ne potrebuje ventilatorja. Sam tako ohišje uporabljam za Raspberry Pi 4 b, zato lahko povem, da se pri temperaturi prostora 27 stopinj Celzija njegov sistem v čipu, v katerem so procesorska jedra ARM cortex-A72 in grafično jedro VC6, ob nizki obremenitvi segrejejo le do okoli 40 stopinj Celzija, pri stoodstotni pa sežejo le do nekaj več kot 50 stopinj. Naj povem še, da tudi med poletno pripeko temperatura ni presegla 58 stopinj.

V aluminijastem ohišju s sorazmerno veliko površino in z dobro toplotno prevodnostjo rasberryju pi ni nikoli vroče!

Žal aluminijasto ohišje, ki je sicer tudi odličen električni prevodnik, blokira tudi večino radijskega signala brezžičnega modula Wi-Fi/bluetooth. Če za komunikacijo namesto brezžičnih Wi-Fi in bluetooth ne uporabljate ožičenega etherneta, je tako edina rešitev vgradnja zunanje antene, o kateri lahko več preberete v okvirčku Priklop zunanje antene.

Kdor ga ima, kaj velja?

Ne glede na to, da je Raspberry Pi 5 požel veliko več zanimanja kot Orange Pi 5 ali Rock Pi 5 ali SBC risc-v s podobno hitrimi sistemi v enem čipu, je prednost Raspberry Pi 5 v združljivosti za nazaj in vse več programske opreme za vsakdanjo rabo, ki je v nasprotju s tisto za običajne PC in mace – brezplačna. Da bi raspberry pi postal novi računalnik za množice, kot je konec 80. let preteklega stoletja to postal IBM PC, mu manjka še veliko dodatnih zmogljivosti, a je vseeno na dobri poti. O Raspberry Pi 5 bomo zato tudi v prihodnjih številkah Monitorja še pisali.