Raspberry Pi 5: veloce quanto due Pi 4s messe assieme

Il nuovo single-board computer Raspberry Pi 5 è stato ufficialmente presentato a fine settembre scorso. Come abbiamo visto nell’articolo dedicato alla presentazione della nuova scheda Raspberry, l'”aggiornamento” appena svelato non fa strappare i capelli ma si propone comunque come un buon passo avanti. Soprattutto per chi sta cercando le prestazioni.

Se stavate per acquistare una o più Raspberry Pi 4 per un progetto che richiede performance, il suggerimento è di attendere ancora qualche settimana fintanto che la nuova scheda non sarà disponibile su scala globale.

Raspberry Pi 5: prestazioni raddoppiate rispetto alla generazione precedente

Nell’ambito di qualsiasi benchmark, infatti, Raspberry Pi 5 si mostra due o tre volte più veloce di una Pi 4. Questi risultati sicuramente molto incoraggianti sono figli dell’utilizzo del SoC Broadcom BCM2712, che basa il suo funzionamento su quattro core ARM A76 a 2,4 GHz. Un netto miglioramento rispetto ai core ARM A72 a 1,8 GHz della precedente scheda Pi 4. Grazie all’implementazione delle estensioni crittografiche ARM, la crittografia AES diventa addirittura 45 volte più veloce.

Anche la memoria DRAM opera al doppio della velocità di clock, la sezione grafica offre prestazioni all’incirca raddoppiate mentre il nuovo controller WiFi presente all’interno del SoC Broadcom consente un throughput doppio. Anche l’interfaccia della scheda SD può funzionare al doppio della velocità, riducendo i tempi di avvio a circa 8-10 secondi.

Le due linee MIPI per fotocamera/display permettono attività di imaging sulla scheda o la gestione simultanea di una fotocamera e di un display esterni. La scheda Raspberry 5 è inoltre in grado di gestire due display HDMI 4K a 60 Hz.

Il rovescio della medaglia: potenza maggiore

Stando a quanto comunicato dalla fondazione Raspberry, la nuova scheda costa di per sé una manciata di euro in più (in dollari non più di cinque). Tuttavia, Raspberry Pi 5 può richiedere fino a 12W di potenza rispetto agli 8W della scheda Pi 4. Così, gli utenti potrebbero dover investire su un alimentatore più aggiornato e studiare modalità per gestire il calore generato quando il sistema risulta impegnato in modo significativo.

Raspberry Pi 5 scalda e in alcune situazioni potrebbe addirittura risultare necessario prevedere l’aggiunta di una soluzione di raffreddamento attiva, basata quindi su una ventola. Lo stesso case ufficiale per Raspberry Pi 5 prevede infatti proprio un dissipatore attivo nella parte superiore e una serie di aperture, anche nell’area inferiore.

La buona notizia, tuttavia, è che Raspberry Pi 5 integra un sottosistema di alimentazione rinnovato: il chip di gestione di alimentazione DA9091 è in grado di generare otto tensioni separate e fornire 20A al SoC. Sviluppato in collaborazione con Renesas, il chip DA9091 include un’unità di clock in tempo reale, supporta Power Delivery tramite USB-C e facilita la scelta dell’alimentatore più adattato. Il pulsante di accensione, inoltre, spazza finalmente via tutte le “soluzioni artigianali” sviluppate dai vari maker nel corso degli anni.

La grande novità: il supporto PCIe

Con Raspberry Pi 5, gli utenti possono sfruttare una singola corsia PCIe 2.0, resa disponibile tramite un connettore flat-flex. C’è bisogno quindi di un adattatore per collegare il connettore con le varie periferiche che si desiderano utilizzare.

Jeff Geerling ha scoperto che sebbene Raspberry Pi 5 non sia certificata per supportare scambi di dati via PCIe 3.0, l’interfaccia funziona quasi sempre alle velocità proprie di questo standard più aggiornato. Con un’unità SSD NVMe collegata alla Raspberry Pi 5, Geerling ha rilevato 450 MB/s utilizzando l’impostazione predefinita. Modificando una sola riga nel file /boot/config.txt,  il ricercatore ha potuto raggiungere quasi 900 MB/s. In questo modo si attiva automaticamente la modalità PCIe 3.0, non supportata in via ufficiale.

Architettura a chiplet

Secondo Eben Upton, CEO di Raspberry Pi, la sua azienda è stata tra le prime a proporre quello che oggi viene chiamato un modello di architettura a chiplet. Nel 2016, Raspberry Pi era già molto avanti: il componente personalizzato chiamato RP1 (interface/southbridge chip) svolge diverse funzioni chiave, contribuendo a migliorare le prestazioni e le caratteristiche della scheda.

Upton lo descrive come parte integrante del modello a chiplet: RP1 è responsabile dell’interfaccia tra il SoC Broadcom e le altre componenti della scheda. Fornisce inoltre supporto per funzioni specifiche come l’interfaccia PCIe, gestione dell’alimentazione oltre ad altre caratteristiche di connettività e controllo.

Il SoC Broadcom può essere pensato come un dispositivo “a grana molto fine” che si occupa di offrire la potenza computazionale alla scheda Raspberry. Tale chip viene poi combinato, grazie a RP1, per gestire tutto il resto: Ethernet, USB, MIPI, video analogico, USART, I2C, I2S, PWM e GPIO. Il collegamento tra SoC e chip RP1 avviene tramite PCIe (16 Gbps).

L’immagine in apertura è tratta dal post di Raspberry e ritrae una scheda Pi 5 con il dissipatore attivo.