- Raspberry Pi 5は、ほとんどのベンチマークでPi 4より2〜3倍高速で、2023年10月の発売後は性能が必要なプロジェクトの第一選択肢になる可能性が高い
- 性能向上は、BCM2712 SoC、2.4GHz動作のARM A76 4コア、より高速なDRAM・VideoCore・WiFi・SDインターフェイス、デュアルMIPIとデュアル4K 60Hz HDMI出力によるもの
- ギガビットイーサネットはそのままだが、ARMの暗号化拡張対応によりAES性能が45倍に向上し、TLSを多用する環境で暗号化のボトルネックを減らせる
- 性能向上に伴って消費電力と発熱の負担も増え、Pi 5は最大12Wを消費し、ヒートシンクやファンによるアクティブ冷却が必要になる場合がある
- 公式のPCIe 2.0 x1公開、RP1サウスブリッジ、電源ボタン、RTC、USB-C Power Delivery対応により、デスクトップ・ストレージ・カメラ・ディスプレイ用途での活用範囲が広がる
Pi 4比でおよそ2倍に向上した性能
- Raspberry Pi 5はRaspberry Pi 4を2台分並べたような速度を出し、価格上昇は5ドルと紹介されている
- 速度が必要なプロジェクトにPi 4を使おうとしていたユーザーは、Pi 5の販売開始まで数週間待ったほうがよいかもしれない
- 性能向上の中心にあるのは新しいBroadcom BCM2712 SoC
- Pi 5はARM A76 4コアを2.4GHzで動作させる
- Pi 4はARM A72 4コアを1.8GHzで動作させる
- CPUはPi 4比でおおむね2〜3倍有利
- DRAMクロックは2倍に向上
- VideoCoreはより効率的になり、ピクセル処理速度もおよそ2倍レベル
- 新しいWiFiコントローラーは同じ無線チップで約2倍のスループットを実現
- SDカードインターフェイスも2倍高速に動作でき、起動時間は10秒未満、およそ8秒近くまで短縮できる可能性がある
ディスプレイ、カメラ、暗号化とネットワーク
- Pi 5にはMIPIカメラ/ディスプレイラインが2系統あり、ステレオイメージングやカメラと外部ディスプレイの同時利用が可能
- HDMIは4K 60Hzディスプレイ2台を駆動できる
- 全体的な2倍改善から外れる部分もある
- ギガビットイーサネットは引き続きギガビットイーサネットのまま
- この制限にぶつかるユーザーには外部ネットワークアダプターが必要
- 新しいBroadcom SoCはARMの暗号化拡張をサポート
- AESのような処理ではPi 4比で45倍高速
- ほぼあらゆる場所でTLSが使われる環境でも、暗号化性能がボトルネックになりにくい
- 非公式テストでも全体的にPi 4より約2倍高速に感じられ、Pi 400よりはるかに俊敏なレベル
電力、発熱、ケース設計
- Pi 5は同じ作業量ではPi 4より効率的だが、より高い性能を引き出せるため最大消費電力は増える
- Pi 5のピーク電力は12W
- Pi 4のピーク電力は8W
- 電源供給と熱対策は、Pi 5利用時のコストと設計条件に含まれる可能性がある
- 新しい電源サブシステムはDA9091電源管理ICを使用
- 8つの独立した電圧を生成
- BCM2712 SoCに20Aを供給可能
- Raspberry PiとRenesasが共同開発したチップ
- リアルタイムクロックユニットも内蔵
- USB-C Power Deliveryをサポートし、十分な電力を供給できる電源アダプターを見つけやすくなった
- 電源ボタンを標準搭載し、従来必要だった電源ボタン改造の必要性を減らした
- 発熱はPi 5の主要な制約
- ヒートシンクが必要になる場合がある
- ファン付きのアクティブ冷却ソリューションが必要になることもある
- ボードにはファンヘッダーがある
- Raspberry PiはPi 5向けケースも再設計
- ファンを追加
- 取り外し可能なカバーと底面の通気口を追加
- 小さなアクリル片が電源ボタンキャップ兼電源状態インジケーターの役割を果たす
公式PCIeとNVMeの可能性
- Pi 5でデスクトップ用途として最も目立つ新機能は、公式のPCIeレーン対応
- Pi 4はUSBコントローラーとSoCの間でPCIeを使っており、これを横取りするハックが存在した
- CM4ではUSBとPCIeのどちらかを選べたが、ボードを自作設計する必要があった
- Pi 5ではハックなしでPCIeを利用できる
- ただしアダプターは必要
- 単一のPCIe 2.0レーンがフラットフレックスコネクターとして公開されている
- 使用する周辺機器に合ったアダプターボードが必要
- Jeff Geerlingのテストでは、Raspberry Piのプレビュー版ハードウェアアダプターでNVMeドライブを接続
- 公式対応のPCIe 2.0では450MB/sを記録
/boot/config.txtの1行を変更して非対応のPCIe 3.0モードを有効にすると、ほぼ900MB/sを記録- PCIe 3.0は認定済み動作ではないが、多くの場合で動作したという結果
RP1カスタムコントローラーの役割
- Pi 5のデュアルMIPI、デュアルUSB 3.0、デュアルUSB 2.0、周辺機器帯域幅の改善は、Raspberry Pi独自のRP1インターフェイス/サウスブリッジチップによるもの
- Eben UptonはRP1をチップレットアーキテクチャに近いものだと説明している
- Broadcomが微細プロセスでSoCを作り、Raspberry Piはより大きく安価なプロセスで残りのI/Oを処理する
- RP1が担当する機能は以下の通り
- Ethernet
- USB
- MIPI
- アナログ映像出力
- USART
- I2C
- I2S
- PWM
- GPIO
- SDRAM、SDカード、HDMIはRP1の担当ではない
- Pi 5はSoCとRP1の間のバックボーンとしてPCIe 4レーンを使用
- リンク帯域幅は16Gb/s
- PCIeは独自プロトコルではないため、Raspberry PiとBroadcomは比較的緩やかに協力できる
- SoCに余分なPCIeチャネルがあったため、最終ユーザー向けにPCIeを公開できた
消えたポートと新しいコネクター
- Pi 5では大きな黄色のコンポジットビデオ出力端子が廃止
- 代わりに、はんだ付けして使えるラインが公開されている
- 従来のオーディオ出力ジャックは完全に削除
- 高音質オーディオが必要ならHDMIオーディオ出力やHATに頼る必要がある
- 追加の接続要素は以下の通り
- 4ピンヘッダーのPoE
- 3ピンヘッダーのARMデバッグ/UART
- RTC維持用のJSTバッテリーコネクター
- ヒートシンクやファンの装着を考慮し、プロセッサー周辺に取り付け穴が追加された
- MIPIカメラ/ディスプレイ用フラットフレックスコネクターは、Pi 4の幅広タイプではなくPi Zeroで見られた細いタイプを採用
製品ポジションと供給計画
- Pi 5はシングルボードコンピューター市場全体をひっくり返す製品ではないが、Pi 4より少なくとも2倍優れており、価格上昇も小さい
- 過去にPi 4が大きなプレミア価格で取引されていた時期を思えば、Pi 5は良好な価格帯にある
- より高速なLinux SBCも市場にはあるが価格は高く、Pi 5のバリュープロポジションは依然として強い
- Raspberry Piのドキュメントとソフトウェアサポートも強み
- Raspberry Piは2023年の残り期間中に100万台弱のPi 5を生産し、店頭に供給する計画
- 速度が必要で発熱を処理できるなら、Raspberry Pi 5を選ばない理由はほとんどない
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
「Pi 5に必要な電力を供給できる電源を見つけるのがずっと簡単になった」というのは、概ね間違いではないかと思う
Pi 4は5V 3A、つまり15Wを使い、規格上15Wを超えるには電圧を上げる方向なのに、Pi 5は電流を上げた
5V 5A USB-PD電源アダプターはほとんど見当たらず、9V 3Aを5V 5Aに降圧するバックコンバーターのドングルはいくらくらいするのか気になる
電源アダプターが対応していても、高品質なケーブルでなければ電圧降下が大きく、低電圧警告が出る可能性がある
現時点では公式電源アダプターか、後から出る公式PoE+ HATを勧める
現在見かける5V 5A電源アダプターの価格は£11.90
ローンチ動画の一つでこのトレードオフに触れていて、3A電源しかない場合は下流USBの電力が制限されるだけで、それ以外は動作するとのこと
USB-PD R3.1は固定電圧、プログラマブル電源（PPS）、調整可能電圧電源（AVS）に対応し、固定電圧方式の標準電力範囲（SPR）は5V、9V、15V、20Vで3Aと5Aをサポートするとされている
AnandTechが正しいなら、これ以上はっきりさせるのは難しく、PPSも参考になる。前述のAnker充電器は3.3V〜11Vで5Aを提供するので、5A対応のe-markerケーブルさえあれば、5V 5Aはその範囲にぴったり収まる
Pi 5がPPSネゴシエーションに対応しているかは分からないが、対応しているなら充電器との互換性は上がるはず。Pi 5にバックコンバーターのようなものが入っているべきだったという点には同意するが、規格非準拠というより、規格の一般的ではない使い方に近い
Pi 4でも適当なUSB充電器を使おうとすると苦労するし、バッテリー内蔵の機器でもないから
5V 5A電源アダプターを使わない場合、USBポートがそれぞれ600mAに制限されるだけで、それでも問題なく使える
Raspberry Piはかなり高くなってきている
記憶が正しければ初期モデルは**$30程度**だったと思うが、今では$80以上を求められる
自分を含め、ここにいる多くの人は、より高性能であまり安くないモデルも好むはず。Raspberry Piの中核的な利点は、共通標準のように使える拡張可能な小型コンピューターである点だと思っていて、価格はそれほど気にしないが、CPUとI/O性能でよく足を引っ張られる
スマートフォンで見られるように、似たようなSoCははるかにうまくやれる。同時に、多くのユーザーや用途では、今のように高くなるよりもっと安価であるべきなのも確か
プレミアム高性能モデルを売って低価格モデルを補助する形もあり得たと思う
Pi 3サーバーをそういう機器に置き換える予定で、ARMを扱わなくて済む点が大きな利点
旧モデルは今でも買えるし、発売時より安くなっている。その代わり、今ではより高いお金を払って、より高性能なモデルを買う選択肢ができた
v4が必要なら、価格は下がっているところ
自分はRISC-Vボードを待っている。少なくともRPiボードと違って、まともなドキュメントが手に入るはずだから
Pi 5が出たら、安いPi 4を拾うつもり
定価で在庫のあるPi 4を見つけて、何か得した気になっていたのに……くそ
消費電力も8Wだけで、Pi 5は12Wなので冷却の心配も少ない。Pi 4が良い選択になるプロジェクトは今でも非常に多い
ただし汎用コンピューターとしては、Pi 5はPi 4では少し厳しかったいくつかの用途で、競争力のある水準に近づいている。Webブラウジングや軽い開発作業のようなミニワークステーション用途なら、Pi 5は十分検討できそうで、Pi 4でややもっさり感じられた部分が改善されそう
人々は本当に RPi に性能を期待しているのだろうか？
魅力は、十分に実用的で、十分にオープンで、周辺機器やいじれる要素が多いところにあるのではないかと思う。あるいは、自分の感覚がずれているのかもしれない
今では趣味の開発をほぼ Raspi 機に移していて、Raspberry Pi 400をメイン作業機として使い、複数の 3、4 モデルでプロジェクトを進めている
1台の Pi に開発ツール、入出力などすべてを入れて、プロジェクトを独立した形でパッケージ化できる点がとても良い
新しいプロジェクトを始めるなら、別の Pi をセットアップしてすぐに進めればいい
より高性能なモデルがあれば、自分の作業をもっと Pi 上に移せる。VS Code なども動きはするが最高というほどではなく、Pi 4 では多くのことがほぼ素晴らしい水準に近い
Pi 5 はそのバランスを変えるのに十分そうに見える
バッテリーパックでも動かせるので、お気に入りの Starbucks でタブレットから接続して開発することもできる
起動時間が8秒だなんて、自分の Commodore 64 より2秒遅いだけだ
皮肉を少し抑えると、より良いシステムなのは確かだろうが、コアが 1.8GHz ではなく 2.4GHz で動くからといって、消費電力を無視できるわけではない
オーバークロックと同じ問題がある。クロックは上げられるが、基板のはんだが溶けたりパッケージ下の PCB が剥離したりする前にコアを制限しなければならないので、パッケージから逃がせる熱には限界がある
Broadcom の人たちはこれを考慮していると思うが、「クロックが33%速いからデータも33%多く処理できるね」と単純には言えない
性能競争ではなく、35ドルの価格帯を維持してほしかった
結局、私の考えでは Pi の本質は安いことというより、良い価値を保ちながら十分に有能であることだ
価格設定には隠れた複雑さが多いはずで、価格を12.5%下げて35ドルにするために、機能や性能を12.5%よりはるかに大きく犠牲にしなければならない可能性も高い
新しい Broadcom SoC がついに ARM 暗号化拡張をサポートするとは素晴らしいし、もっと早くそうなるべきだった
Pi 5 は本当に良いが、ヒートシンクが必要という点は自分にとってまったく別の話に感じる
4 と 5 が併存している間は問題ない。実験するのはとても良いことだが、低消費電力で汎用的に使えるという価値も大きいと思う
ヒートシンクなしで実行して温度制限に達し、CPU がスロットリングしても Pi 4 より速いという点をあえて強調していた
ただし、アクティブ冷却が必要ないだけだ
言及されている冷却方式がヒートシンクであれファンであれ、その両方であれ、本体のサイズと重量に大きく影響するのか気になる
ボードに取り付けたときにほとんど目立たないファンで、負荷中の機器を現実的に冷却できるのだろうか？
いずれにせよ素晴らしい製品で、新機能や仕様向上が継続して入っているのを見るのはうれしい
ただし通気用の穴は必要だ
公式 Pi ケースの中に収まるよう設計されていて、外からはアクティブ冷却の跡は見えないが、騒音はかなりはっきり感じられる