Raspberry Pi 5 / Nový výkonný mikropočítač

Nová verzia populárneho jednodoskového mikropočítača prináša v porovnaní s predchádzajúcou verziou RPi 4 dvoj- až trojnásobný nárast výkonu. Podobný medzigeneračný nárast výkonu bol aj medzi RPi 4 a RPi 3. Srdcom mikropočítača je SoC (System on Chip) Broadcom BCM2712, ktorý má štyri jadrá Cortex-A76 (architektúra ARMv8.2) taktované na 2,4 GHz a výkonný grafický procesor (GPU) VideoCore VII s taktovacou frekvenciou 800 MHz. Na doske je aj ďalší procesor, presnejšie koprocesor RP1, ktorý obsluhuje I/O signály pre rozhrania USB, microSD či MIPI, čo sú dva konektory na 22-žilový plochý kábel na pripojenie kamery alebo displeja. Raspberry Pi 4 malo len jeden takýto konektor a využívalo 15-pinové káble, takže budete potrebovať buď redukciu z 15 na 22 pinov, alebo nové káble. Dva konektory umožňujú pripojiť dve kamery. Hardvérová podpora karty microSD sa podpísala na výraznom skrátení nábehu operačného systému, ktorý je uložený na pamäťovej karte. Prenosová rýchlosť je 104 MB/s. Samozrejme, musíte použiť pamäťovú kartu, ktorá takúto rýchlosť zápisu a čítania podporuje. Predchádzajúca verzia RPi 4 podporovala maximálnu prenosovú rýchlosť 50 MB/s.

Podľa verzie dosky je osadená kapacita 4 alebo 8 GB pamäte LPDDR4. Na doske sú však pripravené plôšky aj na prepojky označené 1 GB a 2 GB, čo zrejme naznačuje, že v budúcnosti prídu na trh aj lacnejšie verzie s menšou kapacitou RAM.  Používateľ má k dispozícii dva porty USB 3.0 a dva porty USB 2.0, gigabitový eternet a dva konektory micro HDMI na pripojenie displejov, pričom každý z monitorov môže mať rozlíšenie 4K a bude pracovať s maximálnou frekvenciou 60 fps. Ak ste k staršej doske RPi 4 pripojili dva monitory so 4K rozlíšením, bola obnovovacia frekvencia 30 Hz. Frekvencia 60 Hz sa pri tejto doske dala využiť len v prípade, ak ste mali pripojený len jeden 4K monitor alebo dva monitory s rozlíšením 1080p. GPU podporuje OpenGL ES 3.1, Vulkan 1.2 a takisto dekódovanie videa HEVC (4K@60fps), H264 (1080@60 dekódovanie a 1080@30 kódovanie).

Za nárastom výkonu je nielen vyššia taktovacia frekvencia, ale aj výkonnejšie jadrá ARM Cortex A76. Predchodca Raspberry Pi mal jadrá A72 a taktovaciu frekvenciu 1,4 GHz. Grafické jadro využívalo taktovaciu frekvenciu 500 MHz. Výkonnejší čip si, samozrejme, vyžaduje vyšší príkon a lepšie chladenie. Doska sa napája cez konektor USB-C a vyžaduje zdroj s napätím 5 V, ktorý je schopný dodať prúd 5 A. Ak použijete zdroj 5 V/3 A, určený pre Raspberry Pi 4, systém síce nabehne, ale zobrazí sa upozornenie o nedostatočne dimenzovanom napájaní. Originálny 27 W zdroj má napäťové profily 45,1 V/5 A, 9 V/3 A, 12 V/2,25 A a 15 V/1,8 A. Na scenáre náročnejšie na výpočtový výkon, napríklad na prehrávanie videa, budete potrebovať buď aktívny chladič s ventilátorom, alebo robustný pasívny chladič, prípadne rebrované kovové puzdro priliehajúce na čip. Skrinky pre RPi 4 však nie sú mechanicky kompatibilné s RPi 5 pre iné rozloženie čipov, takže na puzdrá s chladičmi si chvíľu počkáme. Doska má header na pripojenie ventilátora. Raspberry dodáva aj originálny chladič s ventilátorom, na ktorom sú už na príslušných miestach nalepené plôšky hmoty s vysokou vodivosťou tepla, takže stačí len dva upevňovacie tŕne originálneho chladiča zacvaknúť do otvorov v doske plošného spoja. Pri bežnej práci teplota čipu nepresiahla 60 °C. Ak to so záťažou preženiete, výkon procesora sa obmedzí a na obrazovke bliká ikona teplomera. Ak teda plánujete nové Raspberry výkonovo zaťažiť, treba si čím skôr zaobstarať vhodný chladič.

Aj komunikačné možnosti nového Raspberry sú bohaté: Wi-Fi IEEE 802.11ac 2,4/5 GHz, blue­tooth 5.0, BLE. Gigabitový eternet si na tejto doske svoj názov skutočne zaslúži. Konektory GPIO zostali rovnaké, takže mnoho projektov vytvorených pre staršie dosky sa dá preniesť na novú výkonnejšiu dosku. Treba však počítať s tým, že konektory na pripojenie kamery sa zmenili. Veľmi užitočná novinka je obvod reálneho času, ktorý môžete napájať z externej batérie. Pribudol aj konektor PCIe 2.0.

Pri testovaní som použil bezdrôtovú klávesnicu a myš Logitech, pripojené cez spoločný USB dongle. Na pamäťovej karte som vytvoril obraz najnovšej verzie operačného systému Raspberry OS, ktorého základom je Debian Linux. Tlačidlo na boku dosky umožňuje mikropočítač zapnúť. Ak toto tlačidlo stlačíte počas behu systému, zobrazí sa dialóg, v ktorom môžete potvrdiť softvérové vypnutie. V stand-by režime doska odoberá približne 1 W. Trochu som mal obavy, či hliníkový chladič prekrývajúci modul bezdrôtovej komunikácie nebude tieniť miniatúrnu anténu na plošnom spoji, ale tieto obavy sa nepotvrdili.

Keďže ani nové Raspberry Pi 5 nemá na doske úložný priestor, operačný systém, aplikácie aj údaje sú pri štandardnej konfigurácii na karte microSD. Maximálna rýchlosť zápisu a čítania je 104 MB/s a limitovaná je aj kapacita. Na niektoré aplikačné scenáre je preto lepšie, aby Raspberry Pi nabootovalo z externého disku SSD pripojeného cez rozhranie USB 3.0. Na zmenu spúšťacieho pamäťového média je potrebné v súbore/boot/config.txt nastaviť príznak program_usb_boot_mode na hodnotu 1 príkazom. echo program_usb_boot_mode=1 | sudo tee -a /boot/config.txt

Aby ste mohli tento príkaz zadať cez terminálovú aplikáciu, museli by ste najskôr vytvoriť obraz operačného systému na pamäťovej karte a z tejto karty nabootovať. Úvodná konfigurácia však nejaký čas trvá. Preto Raspberry Pi Imager umožňuje vytvoriť na pamäťovej karte jedno­účelový zavádzač, ktorý urobí zmenu nastavenia tak, aby sa hľadal bootovateľný USB disk, a ak sa nenájde, spustí sa bootovanie z karty microSD. V ponuke teda nevyberte operačný systém, ale voľbu Misc Utility Images - Bootloader Select USB Boot. Raspberry z tejto karty nabootuje za jednu či dve sekundy a zmení konfiguráciu. Úspešnú zmenu konfigurácie indikuje rýchlym blikaním zelenej LED, a ak máte pripojený monitor, celá plocha obrazovky bude zelená. Potom stačí kartu microSD vybrať, pomocou aplikácie Raspberry Pi Imager vytvoriť obraz operačného systému na USB disku a z disku nabootovať. Pri testovaní sme na systéme, ktorý namiesto pamäťovej karty nabootoval a beží z disku SSD pripojeného cez USB, editovali video v aplikácii Kdenlive s pripojeným 4K monitorom. Používateľské rozhranie bolo oveľa plynulejšie a renderovanie niekoľkonásobne rýchlejšie, než keby sme pracovali na SD karte.