Raspberry Pi 5 se představuje

Posted on by aidmin

AI překlad z https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/

Dnes s radostí oznamujeme uvedení na trh Raspberry Pi 5, které se očekává koncem října. S cenou 60 dolarů za variantu s 4 GB pamětí a 80 dolarů za model s 8 GB (plus místní daně) byl téměř každý aspekt platformy vylepšen, což přináší uživatelům zážitek bez kompromisů. Raspberry Pi 5 přináší nové funkce, je více než dvojnásobně rychlejší než jeho předchůdce a je prvním počítačem Raspberry Pi, který používá čip navržený přímo zde v Cambridge ve Velké Británii.

Hlavní rysy zahrnují:

  • 2,4GHz čtyřjádrový 64bitový Arm Cortex-A76 procesor
  • Grafický čip VideoCore VII s podporou OpenGL ES 3.1 a Vulkan 1.2
  • Duální výstup pro zobrazení HDMI® s podporou 4Kp60
  • Dekodér HEVC s podporou 4Kp60
  • Dvoupásmové 802.11ac Wi-Fi®
  • Bluetooth 5.0 / Bluetooth Low Energy (BLE)
  • Rozhraní pro microSD kartu s vysokou rychlostí a podporou režimu SDR104
  • 2 × USB 3.0 porty s podporou simultánního provozu až 5Gbps
  • 2 × USB 2.0 porty
  • Gigabitové Ethernetové připojení s podporou PoE+ (vyžaduje samostatný PoE+ HAT, dostupný brzy)
  • 2 × 4kanálové MIPI transceivery pro kameru/displej
  • Rozhraní PCIe 2.0 x1 pro rychlé periferie
  • Standardní 40pinový GPIO konektor pro Raspberry Pi
  • Reálný čas (RTC)
  • Tlačítko pro zapnutí/vypnutí

Na rozdíl od nedávného zvyku ohlašujeme Raspberry Pi 5 před tím, než se produkt dostane na police. Jednotky jsou k dispozici k předobjednání u mnoha našich schválených prodejních partnerů a první kusy očekáváme k odeslání koncem října.

Jsme nesmírně vděční komunitě tvůrců a nadšenců, kteří vytváří Raspberry Pi takovým, jaké je. Byli jste mimořádně trpěliví během problémů se dodavatelským řetězcem, které nám v posledních dvou letech práci natolik ztížily. Rádi bychom vám poděkovali: všechny Raspberry Pi 5, které prodáme, budeme alespoň do konce roku vyhrazeně věnovat pro jednotlivce na prodej jednotlivých kusů, abyste mohli být ti první, kteří se k nim dostanou.

Trocha historie

Dlouhá cesta nás zavedla až do června 2019, kdy jsme představili Raspberry Pi 4, první počítač Raspberry Pi skutečné třídy PC. S čtyřjádrovým procesorem Arm Cortex-A72 s taktem 1,5 GHz byl přibližně čtyřicetkrát rychlejší než původní model Raspberry Pi z roku 2012. V mnoha ohledech byl časování dokonalé: v březnu následujícího roku se školy zavřely a miliony školáků po celém světě byly poslány studovat doma. Desetitisíce z nich mohly spoléhat na Raspberry Pi 4 jako svůj hlavní počítač.

Během čtyř let od té doby se Raspberry Pi 4 a jeho varianty Raspberry Pi 400 a Compute Module 4 staly oblíbenými mezi nadšenci, pedagogy a profesionálními designéry po celém světě. Moderní počítače Raspberry Pi 4 běží o 20 % rychleji než původní model, s jádrem taktovaným na 1,8 GHz. A navzdory dobře známým výzvám, které ovlivnily dodavatelský řetězec elektroniky v posledních dvou letech, jsme za tu dobu vyrobili a prodali více než 14 milionů kusů Raspberry Pi 4.

Ale čas nezůstává stát, a ani chuť naší komunity po větší výkonnosti. A od roku 2016 – v době Raspberry Pi 3 – jsme v klidu pracovali na mnohem radikálnější přestavbě platformy Raspberry Pi. Dnes se toto úsilí ovoce, s uvedením na trh Raspberry Pi 5: ve srovnání s Raspberry Pi 4 máme mezi dvakrát a třikrát větší výkon CPU a GPU; přibližně dvojnásobnou paměťovou kapacitu a šířku pásma I/O; a poprvé máme čipy Raspberry Pi na vlajkovém zařízení Raspberry Pi.

Nová platforma, nový čip

Tři nové čipy, každý navržen speciálně pro program Raspberry Pi 5, se spojily k dosažení zásadního zvýšení výkonu.

BCM2712 je nový aplikovaný procesor (AP) s technologií 16 nanometrů od společnosti Broadcom, odvozený z 28-nanometrového AP BCM2711, který pohání Raspberry Pi 4, s mnoha architektonickými vylepšeními. Jeho jádrem je čtyřjádrový 64bitový procesor Arm Cortex-A76 s frekvencí 2,4 GHz, s 512 KB vyrovnávací paměti L2 na každé jádro a sdílenou mezipamětí L3 o velikosti 2 MB. Cortex-A76 je tři mikroarchitektonické generace před Cortex-A72 a nabízí jak vyšší počet instrukcí na hodinu (IPC), tak nižší spotřebu energie na instrukci. Kombinace novějšího jádra, vyšší frekvence a menší geometrie procesu vede k výrazně rychlejšímu Raspberry Pi, které spotřebovává mnohem méně energie při dané zátěži.

Náš novější, rychlejší CPU doplňuje novější, rychlejší GPU: Broadcom VideoCore VII, vyvinutá zde v Cambridge, s plně otevřenými ovladači Mesa od našich přátel v Igalia. Aktualizovaný VideoCore hardware video scaler (HVS) je schopen ovládat současně dva 4Kp60 HDMI displeje, oproti jednomu 4Kp60 nebo dvěma 4Kp30 na Raspberry Pi 4. Dekodér HEVC 4Kp60 a nový Image Sensor Pipeline (ISP), oba vyvinuté u společnosti Raspberry Pi, doplňují multimediální subsystém. Pro udržení dodávky paměťového pásma systému máme 32bitový podsystém LPDDR4X SDRAM, běžící na 4267MT/s, oproti efektivním 2000MT/s na Raspberry Pi 4.

RP1

Předchozí generace Raspberry Pi byly postaveny na monolitické architektuře AP: zatímco některé periferní funkce byly poskytovány externím zařízením (kontrolér a hub USB Via Labs VL805 na Raspberry Pi 4 a čipy USB hubu a řadiče Ethernet Microchip LAN951x a LAN7515 na dřívějších produktech), většina funkcí vstupu a výstupu byla integrována přímo do AP. Poměrně brzy v historii Raspberry Pi jsme si uvědomili, že s postupným přechodem AP na stále novější procesní uzly by se tato metoda nakonec stala technicky i ekonomicky neudržitelnou.

Raspberry Pi 5 je na rozdíl od toho postaven na architektuře disasociovaných čipletů. Zde jsou pouze hlavní rychlé digitální funkce, rozhraní pro SD kartu (z důvodů uspořádání desky) a ty nejrychlejší rozhraní (SDRAM, HDMI a PCI Express) poskytovány AP. Všechny ostatní funkce vstupu a výstupu jsou přesunuty na samostatný řadič I/O, implementovaný na starším, levnějším procesním uzlu, a připojený k AP pomocí rozhraní PCI Express.

RP1 je naším řadičem I/O pro Raspberry Pi 5, navrženým týmem stejným jako RP2040 mikrokontrolér, a implementovaným, podobně jako RP2040, na zralém procesním uzlu 40LP od společnosti TSMC. Poskytuje dvě rozhraní USB 3.0 a dvě rozhraní USB 2.0; řadič Gigabit Ethernetu; dva čtyřlinkové MIPI přenosovače pro kameru a displej; analogový video výstup; 3,3V vstupy/výstupy pro obecné účely (GPIO); a běžnou sadu GPIO-multiplexovaných rozhraní s nízkou rychlostí (UART, SPI, I2C, I2S a PWM). Čtyřlinkové rozhraní PCI Express 2.0 poskytuje 16Gb/s spojení zpět k BCM2712.

RP1 se vyvíjel od roku 2016 a je o značný kus déle běžícím, nejsložitějším a (s nákladem 15 milionů dolarů) nejdražším programem, který jsme kdy na Raspberry Pi podnikli. V průběhu let prošel podstatným vývojem, protože se měnily naše plánované požadavky: krok C0, který je použit u Raspberry Pi 5, je třetí hlavní revizí čipu. Ačkoli se jeho rozhraní v jemných detailech liší od těch u BCM2711, byly navrženy tak, aby byly z funkčního hlediska velmi podobné, což zajistí vysokou míru kompatibility s předchozími zařízeními Raspberry Pi.

DA9091

BCM2712 a RP1 jsou podporovány třetím novým prvkem čipsetu, integrovaným obvodem pro správu napájení Renesas DA9091 „Gilmour“ (PMIC). Tento integruje osm samostatných spínaných zdrojů napájení pro generování různých napětí potřebných pro desku, včetně čtyřfázového jádra, schopného dodávat 20 ampérů proudu pro napájení jader Cortex-A76 a další digitální logiky v BCM2712.

Stejně jako BCM2712, i DA9091 je výsledkem víceletého společného vývoje. Úzká spolupráce s týmem Renesas v Edinburghu nám umožnila vytvořit PMIC, který je přesně naladěn naše potřeby. A podařilo se nám vměstnat dvě často požadované funkce: hodiny reálného času (RTC), které mohou být napájeny externím superkondenzátorem nebo dobíjecí litiomanganovou baterií; a napájecí tlačítko v počítačovém stylu, podporující tvrdé a měkké vypínání a zapínání.

Další dvě součásti čipsetu zůstaly zachovány z Raspberry Pi 4. Kombinovaný čip Infineon CYW43455 poskytuje dvoupásmové Wi-Fi 802.11ac a Bluetooth 5.0 s Bluetooth Low-Energy (BLE). I když samotný čip zůstal nezměněn, je dodán s dedikovaným spínaným zdrojem napájení pro nižší spotřebu energie a je připojen k BCM2712 pomocí vylepšeného rozhraní SDIO, které podporuje režim DDR50 pro vyšší potenciální propustnost. Ethernetové připojení je opět zajištěno pomocí gigabitového Ethernetového PHY čipu Broadcom BCM54213; ten nyní sedí v úhlu 45 stupňů, což je první takový případ pro Raspberry Pi, a zdroj trvalého zklamání pro nadšence pro ortogonální uspořádání a CTO (Softwarový) Gordona Hollingwortha.

Vývoj formátu

Na povrchu připomíná Raspberry Pi 5 své předchůdce. Avšak, zachovávajíce celkový rozměr kreditní karty, využili jsme příležitosti k aktualizaci některých prvků designu, aby odpovídaly schopnostem nového čipsetu.

Z desky jsme odstranili čtyřpólový kompozitní video a analogový audio jack. Kompozitní video, nyní generované RP1, je stále dostupné z páru 0,1“ vzdálených plošek na spodním okraji desky.

Nyní máme dvojici FPC konektorů, na místě dříve zabíraném čtyřpólovým jackem a konektorem kamery. Jedná se o čtyřlinková MIPI rozhraní, využívající stejnou vyšší hustotu pinových vývodů, jakou najdeme u různých generací desek I/O modulu Compute Module; a jsou to rozhraní s obousměrným přenosem signálu, což znamená, že každý z nich může být připojen buď k CSI-2 kameře, nebo k DSI displeji. Místo na levé straně desky, dříve zabírané konektorem displeje, nyní obsahuje menší FPC konektor, který poskytuje jednočlánkové připojení PCI Express 2.0 pro periferie s vysokou rychlostí.

Klasický konektor pro Gigabitový Ethernet se vrátil na své tradiční místo v pravém dolním rohu desky, po krátkém pobytu v pravém horním rohu u Raspberry Pi 4. A s ním se vrátil čtyřpinový konektor pro PoE (Power over Ethernet), zjednodušující uspořádání desky za cenu neslučitelnosti s našimi stávajícími PoE a PoE+ moduly.

Nakonec jsme přidali dvojici montážních otvorů pro chladič, stejně jako JST konektory pro RTC baterii (dvě piny), ladění Arm a UART (tři piny), a ventilátor s PWM řízením a zpětnou vazbou otáček (čtyři piny).

Navrženo v Cambridgi, vyráběno ve Walesu

Stejně jako všechny vlajkové produkty Raspberry Pi, je i Raspberry Pi 5 vytvářeno ve společnosti Sony UK Technology Centre v Pencoedu, na jihu Walesu. Spolupracujeme se společností Sony od uvedení prvního počítače Raspberry Pi v roce 2012, a jsme pevně přesvědčeni o přínosech výroby našich produktů v dojezdové vzdálenosti několika hodin od našeho střediska pro inženýrský design v Cambridgi: deset let časté interakce s týmem společnosti Sony nám pomohlo pochopit, jak navrhovat produkty, které lze spolehlivě, levně a ve velkém měřítku vyrábět.

Raspberry Pi 5 přináší několik inovací v oblasti výroby. Jednou z nich je intruzivní reflow pro konektory, který zlepšuje mechanickou kvalitu produktu, zvyšuje výstup a odstraňuje nákladný a energeticky náročný proces selektivního nebo vlnového pájení z výrobního toku. Další zahrnují plně routované oddělení panelu pro čistší hrany desky a nový přístup k výrobnímu testování inspirovaný našimi zkušenostmi s testováním mikrokontroléru RP2040 ve velkém měřítku.

Příslušenství, příslušenství, příslušenství

Každý nový vlajkový produkt Raspberry Pi je doprovázen novým příslušenstvím, a Raspberry Pi 5 není výjimkou. Změny v rozložení, nová rozhraní a mnohem vyšší maximální výkon (a menší nárůst maximální spotřeby) nás přiměly přepracovat některá stávající příslušenství a vytvořit zcela nová.

Kryt

Aktualizovaný kryt pro Raspberry Pi 5, za cenu 10 dolarů, navazuje na estetiku svého předchůdce Raspberry Pi 4, ale přidává celou řadu nových funkcí zlepšujících použitelnost a řízení teploty.

Integrovaný ventilátor s maximálním výkonem 2,79 CFM, s ložisky s fluidní dynamikou vybranými pro nízký hluk a prodlouženou životnost, je připojen ke čtyřpinovému JST konektoru na Raspberry Pi 5 a poskytuje řízené chlazení podle teploty. Vzduch je nasáván otvorem se 360stupňovým zorným polem pod víčkem, foukán přes chladič připojený k čipu BCM2712 a vypuzen otvory konektorů a ventilačními otvory v podstavci.

Prodloužili jsme kryt a upravili způsoby uchycení tak, aby bylo možné vložit desku Raspberry Pi 5 bez nutnosti vyjmutí SD karty. A odstraněním horní části krytu je nyní možné skládat více krytů, stejně jako montovat HAT moduly na vrchol ventilátoru pomocí distančních podložek a prodloužení GPIO konektoru.

Stejně jako všechny naše plastové produkty, je nový kryt vyroben našimi přáteli ve společnosti T-Zero ve West Midlands ve Velké Británii.

Aktivní chladič

Raspberry Pi 5 bylo navrženo tak, aby zvládalo typické zátěže od klientů bez pouzdra a bez aktivního chlazení. Uživatelé, kteří chtějí desku používat bez pouzdra při nepřetržitém vysokém zatížení, a to bez omezení výkonu, mají možnost přidat aktivní chladič za 5 dolarů. Ten se připevňuje k desce pomocí dvou nových montážních otvorů a připojuje se ke stejnému čtyřpinovému JST konektoru jako ventilátor v krytu.

Radiální foukací ventilátor, opět vybraný pro nízký hluk a prodlouženou životnost, vane vzduch přes extrudovaný a frézovaný hliníkový chladič. Jak kryt, tak aktivní chladič jsou schopny udržet Raspberry Pi 5 daleko pod teplotním bodem brzdného chlazení pro běžné okolní teploty a extrémní zatížení. Chlazení aktivního chladiče je trochu lepší, což jej činí zejména vhodným pro přetaktování.

Napájecí zdroj USB-C 27W

Raspberry Pi 5 spotřebovává výrazně méně energie a běží výrazně chladněji než Raspberry Pi 4 při provádění identického zatížení. Nicméně, mnohem vyšší výkonový strop znamená, že pro nejintenzivnější zátěže a zejména pro patologické zátěže typu „virus výkonu“, se maximální spotřeba zvyšuje na přibližně 12W, oproti 8W u Raspberry Pi 4.

Při použití standardního 5V, 3A (15W) USB-C adaptéru pro napájení Raspberry Pi 5 musíme z výchozího stavu omezit proud na dolních USB portech na 600mA, aby bylo zajištěno dostatečné zajištění pro tyto zátěže. To je nižší než limit 1,2A u Raspberry Pi 4, nicméně obvykle stále postačuje pro provoz myší, klávesnic a dalších nízkoenergetických zařízení.

Pro uživatele, kteří chtějí napájet vysokovýkonná zařízení, jako jsou pevné disky a SSD disky, a zároveň si ponechat rezervu pro špičkové zátěže, nabízíme adaptér s USB-C za 12 dolarů, který podporuje režim provozu 5V, 5A (25W). Pokud firmware Raspberry Pi 5 detekuje tento zdroj, zvyšuje limit proudu na USB na 1,6A, což poskytuje dalších 5W pro připojená zařízení a 5W navíc pro interní energetický rozpočet: výhoda pro ty z vás, kteří se chtějí věnovat experimentům s přetaktováním Raspberry Pi 5.

Je třeba poznamenat, že uživatelé mají možnost překročit nastavený limit proudu a zvolit vyšší hodnotu, dokonce i při použití adaptéru s 3A. V našich testech jsme zjistili, že v tomto režimu funguje Raspberry Pi 5 perfektně s typickými konfiguracemi vysoce výkonných USB zařízení a to až na ty nejnáročnější zátěže.

Kabely pro kameru a displej

Nový, vyšší hustotou pinů na konektorech MIPI, je vyžadován adaptér pro připojení vlastních kamer a displejů, stejně jako produktů od třetích stran, k Raspberry Pi 5.

Pro podporu stávajících majitelů kamer a displejů nabízíme FPC kabely pro kameru a displej, které převádějí z vyšší hustoty formátu (nyní označované jako „mini“) na starší formát nižší hustoty (nyní označovaný jako „standard“). Tyto kabely jsou k dispozici v délkách 200mm, 300mm a 500mm, a jejich cena je 1 dolar, 2 dolary a 3 dolary.

Kamera Module 3, vysokokvalitní kamera, kamera s globálním závěrkem a dotykový displej budou dodávány s kabelem jak standardním na standardní, tak i mini na standardní v délce 200mm.

PoE+ HAT

Od začátku roku 2024 budeme nabízet nový PoE+ HAT. Tento podporuje nové umístění čtyřpinového PoE konektoru a má L-tvar, který mu umožňuje umístit se do krytu Raspberry Pi 5 bez mechanického zásahu nebo omezení průtoku vzduchu.

Nový PoE+ HAT integruje do rozložení desky plánární transformátor a využívá optimalizovanou architekturu flyback konvertoru pro udržení vysoké účinnosti při výstupech v rozsahu od nuly do 25W.

M.2 HAT moduly

Jedním z nejzajímavějších přídavků do výbavy Raspberry Pi 5 je rozhraní PCI Express 2.0 s jedním pruhem. Má za úkol podporovat rychlá periferie a je přístupné na 16pinovém FPC konektoru s roztečí 0,5 mm na levé straně desky.

Od začátku roku 2024 budeme nabízet pár mechanických adaptérů, které převádějí mezi tímto konektorem a podmnožinou standardu M.2, což umožní uživatelům připojit NVMe SSD disky a další příslušenství ve formátu M.2. První z nich, který odpovídá standardnímu formátu HAT, je určen pro montáž větších zařízení. Druhý, který sdílí L-tvar nového PoE+ HAT, umožňuje montáž zařízení ve formátech 2230 a 2242 uvnitř krytu Raspberry Pi 5.

Průvodce pro začátečníky s Raspberry Pi, 5. vydání

S novým vzhledem a cenou doporučenou výrobcem ve výši 19,99 liber (24,99 dolarů) přináší toto nové vydání našeho nejprodávanějšího průvodce pro začátečníky s Raspberry Pi podrobný manuál pro počítače a příslušenství Raspberry Pi. Bylo komplexně aktualizováno tak, aby pokrylo Raspberry Pi 5 a nadcházející vydání operačního systému Raspberry Pi OS založeného na Debian Bookworm.

RTC baterie

Nakonec, ale rozhodně ne na posledním místě, jsme získali dobíjecí litiomanganovou článkovou baterii Panasonic s předinstalovaným dvoupólovým JST konektorem a lepicí podložkou. Je k dispozici za cenu 5 dolarů a je vhodná k napájení reálného času (RTC) Raspberry Pi 5 v případě odpojení hlavního napájecího zdroje.

Novější a lepší Raspberry Pi OS

Paralelně s finálními fázemi programu Raspberry Pi 5 byl náš tým softwarových inženýrů pilně zapojen do vývoje nové verze Raspberry Pi OS, oficiálního operačního systému první strany pro zařízení Raspberry Pi. Tento systém je založen na nejnovějším vydání Debianu (a jeho odnože Raspbian) s kódovým označením „Bookworm“ a přináší mnoho vylepšení, především přechod z X11 na kompozitor Wayfire Wayland na modelech Raspberry Pi 4 a 5.

Raspberry Pi OS bude uveden na trh v polovině října a bude jediným podporovaným operačním systémem první strany pro Raspberry Pi 5. Neustále se sem vraťte, budeme vám přinášet další informace o novém operačním systému, který budete moci stáhnout krátce předtím, než se Raspberry Pi 5 objeví na pultech koncem října.

Poděkování

Přivedení Raspberry Pi 5 k životu bylo sedmiletým úsilím v hodnotě 25 milionů dolarů, ve kterém se zapojily desítky organizací a stovky jednotlivců. Seznam těch, kteří přispěli k Raspberry Pi 5 a jeho složeným programům na vývoj čipů, naleznete zde.