Raspberry Pi выпустила плату пятого поколения с новой архитектурой, основанной на новом чипе собственной разработки и более производительном процессоре Broadcom.

Raspberry Pi 5 основан на новом 16-нм процессоре Broadcom BCM2712 со специальным контроллером ввода-вывода RP1.

BCM2712 представляет собой четырехъядерный 64-разрядный процессор Arm Cortex-A76 с тактовой частотой 2,4 ГГц, кэшем L2 объемом 512 КБ на ядро ​​и общим кэшем L3 емкостью 2 МБ, что обеспечивает удвоенную производительность по сравнению с предыдущим чипом.

Плата мощностью 12 Вт, поставка которой запланирована на конец октября, будет стоить 60 долларов за вариант с 4 ГБ и 80 долларов за версию с 8 ГБ. Чтобы решить проблему нехватки поставок, все устройства Raspberry Pi 5, проданные до конца года, будут ограничены для продажи поштучно частным лицам, говорит Эбен Аптон, генеральный директор Raspberry Pi.

В новой дезагрегированной архитектуре почти все функции ввода-вывода перенесены на отдельный контроллер ввода-вывода RP1, разработанный собственными силами по 40-нм техпроцессу 40LP с низким энергопотреблением и подключенный к центральному процессору через PCI Express.

RP1 поддерживает два интерфейса USB 3.0 и два интерфейса USB 2.0, контроллер Gigabit Ethernet, два четырехканальных приемопередатчика MIPI для камеры и дисплея, аналоговый видеовыход, ввод-вывод общего назначения 3,3 В (GPIO); и обычный набор низкоскоростных интерфейсов с мультиплексированием GPIO (UART, SPI, I2C, I2S и PWM).

Четырехканальный интерфейс PCI Express 2.0 обеспечивает обратную связь с BCM2712 со скоростью 16 Гбит/с. Он создан на основе 28-нм точки доступа BCM2711, используемой для Raspberry Pi 4, и содержит интерфейс SD-карты и быстрые цифровые интерфейсы для памяти и графического процессора.

RP1 находился в разработке последние семь лет в рамках проекта стоимостью 15 миллионов долларов.

«RP1 — это с большим отрывом самая продолжительная, самая сложная и (стоимостью 15 миллионов долларов) самая дорогая программа, которую мы когда-либо реализовывали здесь, в Raspberry Pi. За прошедшие годы он претерпел существенные изменения, поскольку наши прогнозируемые требования изменились: ступень C0, используемая в Raspberry Pi 5, является третьей основной версией кремния. И хотя его интерфейсы во многом отличаются от интерфейсов BCM2711, они были разработаны так, чтобы быть очень похожими с функциональной точки зрения, обеспечивая высокую степень совместимости с более ранними устройствами Raspberry Pi», — сказал Аптон.

Процессор дополняется более быстрым графическим процессором VideoCore VII, разработанным в Кембридже. При этом используются драйверы Mesa с полностью открытым исходным кодом от Igalia. Обновленный аппаратный видеоскалер VideoCore (HVS) способен одновременно управлять двумя HDMI-дисплеями 4Kp60 по сравнению с одним 4Kp60 или двумя 4Kp30 на Raspberry Pi 4. Декодер HEVC 4Kp60 и новый конвейер датчика изображения (ISP), оба разработаны в Raspberry Pi. , завершаем мультимедийную подсистему.

«За четыре года, прошедшие с тех пор, Raspberry Pi 4 и его производные Raspberry Pi 400 и Compute Module 4 стали фаворитами энтузиастов, преподавателей и профессиональных инженеров-конструкторов по всему миру. Современные компьютеры Raspberry Pi 4 работают на 20% быстрее, чем стартовый вариант, с тактовой частотой ядра 1,8 ГГц. И, несмотря на широко разрекламированные проблемы, которые повлияли на цепочку поставок электроники за последние два года, за это время мы произвели и продали более 14 миллионов единиц Raspberry Pi 4», — сказал Аптон.

«С 2016 года — эпохи Raspberry Pi 3 — мы спокойно работаем над гораздо более радикальной переработкой платформы Raspberry Pi», — сказал он. «У нас производительность процессора и графического процессора в два-три раза выше; примерно в два раза больше памяти и пропускной способности ввода-вывода; и впервые у нас есть чип Raspberry Pi на флагманском устройстве Raspberry Pi».

На плате теперь используется пара разъемов FPC вместо четырехполюсного разъема и разъема камеры. Это четырехканальные интерфейсы MIPI, использующие ту же распиновку с более высокой плотностью контактов, что и на различных поколениях плат ввода-вывода вычислительных модулей; и они являются двунаправленными (приемопередатчиками) интерфейсами, что означает, что каждый из них может подключаться либо к камере CSI-2, либо к дисплею DSI.

Пространство слева от платы, ранее занимаемое разъемом дисплея, теперь содержит разъем FPC меньшего размера, который обеспечивает одну линию подключения PCI Express 2.0 для высокоскоростных периферийных устройств.

Два других элемента набора микросхем были сохранены из Raspberry Pi 4. Комбинированный чип Infineon CYW43455 обеспечивает двухдиапазонный Wi-Fi 802.11ac и Bluetooth 5.0 с Bluetooth Low-Energy (BLE); хотя сам чип не изменился, он оснащен специальной шиной переключаемого источника питания для снижения энергопотребления и подключен к BCM2712 через обновленный интерфейс SDIO, который поддерживает режим DDR50 для более высокой потенциальной пропускной способности.

Как и прежде, подключение к Ethernet обеспечивается платой Broadcom BCM54213 Gigabit Ethernet PHY.

Производство Raspberry Pi 5

Плата Raspberry Pi 5 производится в британском технологическом центре Sony в Пенкоэде, Южный Уэльс. «Мы твердо верим в преимущества производства нашей продукции в нескольких часах езды от нашего центра инженерного проектирования в Кембридже: десятилетие частого взаимодействия с командой Sony помогло нам понять, как разрабатывать продукты, которые можно создавать надежно и дешево. и в огромных масштабах», — сказал Аптон.

При этом впервые используется интрузивное оплавление разъемов для улучшения механического качества продукта, увеличения производительности и исключения процессов селективной или волновой пайки.

Параллельно с заключительным этапом программы Raspberry Pi 5 наша команда разработчиков программного обеспечения была занята разработкой новой версии Raspberry Pi OS, официальной операционной системы для устройств Raspberry Pi. Он основан на самой последней версии Debian (и его производной Raspbian) под кодовым названием «Bookworm» и включает в себя многочисленные улучшения, в частности переход от X11 к композитору Wayfire Wayland на Raspberry Pi 4 и 5.

ОС Raspberry Pi выйдет в середине октября и станет единственной поддерживаемой операционной системой от первого лица для Raspberry Pi 5.