Raspberry Pi 5 登場: コンピューティング能力が 2.5 倍向上、PCIe をサポート、価格は 438 元から

Raspberry Pi 5 が登場!昨日、開発者コミュニティから突然良いニュースが届きました。

今回発売されたRaspberry Pi 5は、前世代製品であるRaspberry Pi 4から4年が経過しました。開発者のお気に入りの開発ボードとして、新世代の Raspberry Pi 5 はパフォーマンスが大幅に向上しましたが、価格も上昇しました。4GB バージョンの価格は 60 米ドル、8GB バージョンの価格は 60 米ドルです。$80

Raspberry Pi CEO の Eben Upton 氏によると、プラットフォームはほぼあらゆる面でアップグレードされ、妥協のない新しいユーザー エクスペリエンスを提供します。

前例のない新機能が満載された Raspberry Pi 5 は、前世代の 2 倍以上の速度を誇り、英国ケンブリッジの社内設計チップを搭載した最初の Raspberry Pi コンピューターです。

Raspberry Pi 公式は、新世代製品の機能を要約しました:

• 2.4GHz クアッドコア 64 ビット Arm Cortex -A76 CPU

• VideoCore VII GPU は、OpenGL ES 3.1 および Vulkan 1.2 をサポートするグラフィック プロセッサです

• 書き換える必要があるのは次のとおりです: Dual 4K60 フレーム HDMI 出力

• 書き換える必要がある内容は次のとおりです: 4K60 フレーム HEVC デコーダー

• デュアルバンド 802.11ac Wi-Fi

• Bluetooth 5.0 / Bluetooth Low Energy (BLE)

• SDR104 モードで高速 microSD カード インターフェイスをサポート

• 最大 5Gbps の伝送速度で同時に動作する 2 つの USB 3.0 ポートをサポート

• 書き換える必要がある内容は次のとおりです: 2 つの USB 2.0 ポート

• ギガビット イーサネット、PoE 対応 (別途 PoE HAT が必要、近日公開予定)

• 2 × 4 チャンネル MIPI カメラ/ディスプレイ トランシーバー

• PCIe 2.0 x1 インターフェイスによる周辺機器の迅速な追加

• Raspberry Pi 標準 40 ピン GPIO コネクタ

• リアルタイム クロック

• 書き換え: スイッチ ボタン

元の内容によれば、次のように書き換えることができます: PCIe インターフェイスから、OpenGL ES 3.1 および Vulkan 1.2 GPU をサポート、アクティブな冷却システムまで、Raspberry Pi は非常に成熟した開発ボードになりました。

Raspberry Pi 5 のリリースは、一連の製造革新の導入を示しています。これらには、コネクタの侵入リフローはんだ付けが含まれます。これは、製品の機械的品質を向上させ、歩留まりを向上させ、コストがかかり、エネルギーを消費する選択的はんだ付けまたはウェーブはんだ付けプロセスを排除する技術です。さらに、完全に配線されたパネル用の単層はんだ付け技術があり、回路基板のエッジをよりきれいにすることができます。さらに、RP2040 マイクロコントローラーのスケール テストの経験に触発された新しい製造テスト方法も導入されており、これまでとは異なり、製品が店頭に並べられる前に公式が Raspberry Pi 5 を発表しました。特徴。本日より、認定再販業者およびパートナーからこの新製品を予約注文できるようになり、デバイスの最初のバッチは 10 月末に出荷される予定ですが、一部の再販業者は 10 月 23 日になると言っています

ちょっとした歴史

Raspberry Pi 4 は 2019 年 6 月 24 日にリリースされました。当時、これは最初の「PC レベル」として知られていました。パフォーマンス Raspberry Pi。 1.5 GHz で動作するクアッドコア Arm Cortex-A72 プロセッサを搭載しており、これは 2012 年のオリジナル Raspberry Pi よりも約 40 倍高速です。 Eben Upton 氏は、多くの点でタイミングが完璧だったと述べています。翌年から、何百万もの学生と開発者が自宅で勉強し、仕事をし始めました。プライマリ PC として Raspberry Pi 4 に依存しようとしている人がかなりいます。

それ以来 4 年間で、Raspberry Pi 4 とその派生製品である Raspberry Pi 400 および

Compute Module 4

は愛好家、教育者の間で人気を博し、専門家の間でも人気になりました。設計エンジニア。改良された Raspberry Pi 4 は、オリジナルよりも 20% 高速に動作し、コアクロック速度は 1.8 GHz です。世界のエレクトロニクス業界は過去 2 年間にわたってサプライチェーンの問題の影響を受けてきましたが、この期間中に 1,400 万台を超える Raspberry Pi 4 が製造および販売されました。 テクノロジーは急速に発展しており、Raspberry Pi 開発チームは 2016 年から密かに Raspberry Pi プラットフォームの見直しを行ってきました。 Raspberry Pi 5 の発売はその成果であり、Raspberry Pi 4 と比較して、新世代製品の CPU と GPU のパフォーマンスは 2 ～ 3 倍に向上し、メモリと I/O 帯域幅も約 2 倍増加しました。同時に、Raspberry Pi チップが初めてフラッグシップ デバイスに搭載されました

新しいプラットフォーム、新しいチップセット

3 つの新しいチップは特別にRaspberry Pi 5 プログラミング用に設計されており、Raspberry Pi チームは、これらを組み合わせることでパフォーマンスが飛躍的に向上すると述べています。

書き換える必要がある内容は次のとおりです: BCM2712

書き直す必要があるのは次のとおりです: BCM2712 は、Broadcom の新しい 16nm プロセスのアプリケーション プロセッサ (AP) であり、Raspberry Pi 4 を駆動する 28nm BCM2711 AP から派生し、多数のアーキテクチャ上の機能強化が施されています。

その中核となるのは、2.4GHz クロックのクアッドコア 64 ビット Arm Cortex-A76 プロセッサであり、コアあたり 512KB の L2 キャッシュと 2MB の共有 L3 キャッシュを備えています。 Cortex-A76 は Cortex-A72 の第 3 世代マイクロアーキテクチャであり、クロックあたりの命令数 (IPC) が増加し、命令あたりのエネルギー消費量が低くなります。新しいコア、より高いクロック速度、より高度なプロセスの組み合わせにより、Raspberry Pi はより高速になり、特定のワークロードに対して消費電力がはるかに少なくなります。

一方、GPU も強化されました。Broadcom の VideoCore VII です。更新された VideoCore ハードウェア ビデオ スケーラー (HVS) は、2 つの 4Kp60 HDMI ディスプレイを同時に駆動でき、Raspberry Pi 4 のシングル 4Kp60 またはデュアル 4Kp30 よりも改善されています。 4Kp60 HEVC デコーダと新しいイメージ センサー パイプライン (ISP) は両方とも Raspberry Pi によって社内開発され、マルチメディア サブシステムを完成させます。システムで利用可能なメモリ帯域幅を維持するために、Raspberry Pi 5 には 32 ビット LPDDR4X SDRAM サブシステムがあり、Raspberry Pi 4 の 2000MT/s から 4267MT/s で動作します。

RP1

前世代の Raspberry Pi はモノリシック AP アーキテクチャに基づいて構築されていましたが、一部の周辺機能は外部デバイス (Raspberry Pi 4 Labs の Via など) によって提供されていました。 VL805 USB コントローラおよびハブ、初期の Microchip LAN951x および LAN7515 USB ハブおよびイーサネット コントローラ チップなど）、基本的にすべての I/O 機能が AP 自体に統合されています。 Raspberry Pi の歴史の初期に、AP を徐々に新しいプロセス ノードに移行すると、このアプローチは最終的には技術的にも経済的にも持続不可能になることに私たちは気づきました。

対照的に、Raspberry Pi 5 はディスクリート チップレット アーキテクチャに基づいて構築されています。ここで、AP は、主要な高速デジタル機能、SD カード インターフェイス (ボード レイアウト上の理由から)、および最速のインターフェイス (SDRAM、HDMI、および PCI Express) のみを提供します。他のすべての I/O 機能は個別の I/O コントローラーにオフロードされ、古い安価なプロセス ノードに実装され、PCI Express 経由で AP に接続されます。

RP1 は、Raspberry Pi 5 用の I/O コントローラーです。Raspberry Pi 用の RP2040 マイクロコントローラーを提供するのと同じチームによって設計されています。RP2040 と同様、TSMC の成熟した 40LP プロセスに基づいています。 2 つの USB 3.0 インターフェイスと 2 つの USB 2.0 インターフェイス、ギガビット イーサネット コントローラー、カメラとディスプレイ用の 2 つのクアッド チャネル MIPI トランシーバー、アナログ ビデオ出力、3.3 V 汎用 I/O (GPIO)、および共通の GPIO 多重化低速コレクションを提供します。インターフェイス (UART、SPI、I2C、I2S、PWM)。クアッドレーン PCI Express 2.0 インターフェイスは、BCM2712 に「書き換えが必要なもの: 16Gb/s リンク」を提供します。

2016 年から開発された RP1 プロジェクトは、これまでで最も長く、最も複雑で、最も高価な Raspberry Pi プロジェクトであり、総投資額は 1,500 万米ドルです。長年にわたり、予想されるニーズの変化に応じて、プロジェクトには数多くの改良が加えられてきました。 Raspberry Pi 5 で使用されている C0 チップは、チップの 3 番目のメジャー リビジョンです。インターフェースは BCM2711 とは若干異なりますが、機能的な観点から見ると設計は非常に似ており、初期の Raspberry Pi デバイスとの高度な互換性が確保されています

DA9091 を書き直す必要があります

書き直す必要があるのは: BCM2712 と RP1 は、チップセットの 3 番目の新しいコンポーネントである Renesas DA9091、書き換えが必要な「Gilmour」電源管理 IC (PMIC) によってサポートされています。 8 つの独立したスイッチモード電源を統合して、ボードに必要なさまざまな電圧を生成します。これには、Cortex-A76 コアに 20 アンペアを供給できる 4 相コア電源が含まれます。書き換えが必要なのは次のとおりです。 他のデジタル ロジックに電力を供給します。 BCM2712にあります。

書き直す必要があるものと同様に、BCM2712、DA9091 も書き直す必要があります。これは長年の共同開発の結果です。エディンバラのルネサス チームとの緊密な連携により、Raspberry Pi チームはニーズに合わせて正確に調整された PMIC を作成することができ、頻繁に要求される 2 つの機能を実現しました。1 つは外部スーパーキャパシタによって駆動できるリアルタイム クロック (RTC) です。充電式リチウムマンガン電池、さらに PC スタイルの書き換え機能があります。スイッチ ボタンはハードおよびソフトのシャットダウンと起動をサポートします。

このチップセットの他の 2 つの要素は Raspberry Pi 4 にも保持されています。 Infineon CYW43455 コンボ チップは、デュアルバンド 802.11ac Wi-Fi、Bluetooth 5.0、および Bluetooth Low Energy (BLE) を提供します。チップ自体は変更されていませんが、消費電力を削減するために専用のスイッチング パワー レールが装備されており、アップグレードされた SDIO インターフェイスに接続されています。書き換える必要があるのは、より高い潜在的なスループットを実現する DDR50 モードをサポートする BCM2712 です。以前と同様に、イーサネット接続は Broadcom BCM54213 ギガビット イーサネット PHY によって提供されます。 Raspberry Pi では初めてとなる 45 度の角度になりました。

外観の進化

外から見ると、Raspberry Pi 5 は前モデルと非常によく似ています。ただし、全体的なクレジット カード サイズの設置面積を維持しながら、設計チームは新しいチップセットの機能に合わせていくつかの要素を更新する機会を利用しました。

まず、ボード上の 4 極コンポジット ビデオ ジャックとアナログ オーディオ ジャックを取り外しました。これで、設計者がクアッド ジャックとカメラ コネクタ (FPC コネクタのペア) によって占有されていたスペースに設計者が装備した、ボードの下端にある 0.1 インチ間隔の 1 対のパッドを介して、RP1 によって生成されたコンポジット ビデオを取得できるようになりました。これらは、すべての世代のコンピューティング モジュール I/O ボードにあるものと同じ高密度ピン配置を使用するクアッド レーン MIPI インターフェイスです。これらは双方向トランシーバー インターフェイスであり、各インターフェイスを CSI-2 カメラまたは DSI ディスプレイに接続できることを意味します。マザーボードの左側のディスプレイ コネクタが以前占めていたスペースには、高速周辺機器にシングル レーン PCI Express 2.0 接続を提供する小型の FPC コネクタが含まれるようになりました。

Raspberry Pi 4 の右上隅にしばらく留まっていたギガビット イーサネット ジャックは、ボードの右下隅の古典的な位置に戻りました。また、4 ピン PoE コネクタも備えているため、ボード レイアウトが簡素化されます。

最後に、前世代と比較して、Raspberry Pi 5 にはラジエーターを取り付けるための 2 つの穴が追加されており、書き換える必要があるものは次のとおりです: RTC バッテリー (2 ピン) 、Arm デバッグ用の JST コネクタと UART ( PWM 制御および速度フィードバック機能を備えたファン (3 ピン)、およびファン (4 ピン)

#アクセサリの紹介:

新世代の主力 Raspberry Pi 製品には、新しいアクセサリ システム、Raspberry Pi 5 も例外ではありません。レイアウトの変更、新しいインターフェース、より高いピークパフォーマンスとより小さなピーク消費電力はすべて、サポートする新しいアクセサリを必要とします。

シャーシ

前世代の Raspberry Pi 4 の優れた外観を基にして、T-Zero は、改良された Raspberry Pi 5 の「シャーシ」を 10 ドルで作成しました。使いやすさと熱管理

統合された 2.79 (最大) CFM ファンは流体動圧ベアリングを使用して低ノイズと長寿命を実現し、Raspberry Pi に接続できます。 5 は温度制御された冷却を提供します。空気はカバーの下の 360 度スロットから吸い込まれ、書き換えが必要なもの: BCM2712 AP に取り付けられたヒートシンクに吹き付けられ、ベースのコネクタ開口部と通気口から排気されます。

Raspberry Pi 5 開発ボードを SD カードを取り外さずに挿入できるように、シャーシが長くなり、固定機能の調整が行われました。ケースの上部を取り外すことで、複数のケースを積み重ねることができ、スペーサーと GPIO ヘッダー エクステンダーを使用してファンの上に HAT を取り付けることができます

アクティブ ヒートシンク

Raspberry Pi 5 は、シャーシやアクティブな冷却を必要とせずに、一般的なクライアントのワークロードを処理できるように設計されています。ユーザーがスロットルなしで継続的な重い負荷に耐えるためにケースなしでボードを使用したい場合は、5 ドルのアクティブ クーラーを追加するオプションがあります。アクティブ クーラーは 2 つの新しい取り付け穴を介して回路基板に取り付けられ、ケース ファンと同じ 4 ピン JST コネクタに接続されます。

ラジアルブロワーは、押出成形およびフライス加工されたアルミニウムラジエーターに空気を送り込み、低騒音と長寿命を実現します。シャーシとアクティブ クーラーの両方により、一般的な周囲温度と最大負荷条件下で、Raspberry Pi 5 が電源壁ノードよりも十分低い位置に保たれます。アクティブ ラジエーターは放熱性能が優れているため、オーバークロック プレーヤーに特に適しています。

書き直す必要があるのは: 27W USB-C 充電器

同じワークロードを実行する場合、Raspberry Pi 5 は Raspberry Pi 4 よりも多くの電力を消費します。は低いです。ただし、パフォーマンスの上限が高いということは、最も集中的なワークロードの下ではピーク消費電力が約 12 W まで増加することを意味します。これに対し、Raspberry Pi 5 で標準使用した場合の Raspberry Pi 4 の消費電力はわずか 8 W です。5V、3A (15W) USB を使用する場合は、 C 電源アダプタを使用する場合、これらのワークロードをサポートするのに十分なヘッドルームを確保するには、ダウンストリーム USB 電流をデフォルトで 600mA に制限する必要があります。これは、Raspberry Pi 4 の 1.2A 制限よりも低いですが、通常、マウス、キーボード、およびその他の低電力周辺機器を駆動するには十分です。

一部のユーザーは、ハード ドライブや SSD などの高出力周辺機器を駆動できるようにしたいと考えており、またピーク時のワークロードに対応できる余裕も必要としています。 Raspberry Pi には、5V 5A (25W) 動作モードをサポートする 12 ドルの USB-C 電源アダプターが付属しています。 Raspberry Pi 5 ファームウェアがこの電源を検出すると、USB 電流制限が 1.6A に増加し、ダウンストリーム USB デバイスに追加の 5 W の電力と、追加の 5 W のオンボード電力バジェットが提供されます。これは薄型軽量ノートブックの消費電力に相当すると思われます。

3A アダプターを使用する場合、ユーザーは電流制限をオーバーライドしてより高い値を指定するオプションがあります。テストでは、Raspberry Pi 5 は、一般的な高出力 USB デバイス構成と最も異常なワークロード下で良好に動作しました。

書き直す必要があるのは、監視カメラと接続ケーブルです。

新しい高密度の MIPI コネクタのピン配列は、ユーザー自身のカメラやディスプレイ、サードパーティ製品を Raspberry Pi 5 に接続するためにアダプターが必要であることを意味します。 書き直す必要があるのは次のとおりです: ユーザー独自のカメラ、モニター、サードパーティ製品を Raspberry Pi 5 に接続するには、新しい高密度 MIPI コネクタのピン配置に互換性がないため、ユーザーはアダプターを使用する必要があります

既存のカメラとディスプレイ ユーザーをサポートするために、Raspberry Pi は、高密度フォーマット (現在はミニと呼ばれています) を低密度フォーマット (現在はスタンダードと呼ばれています) に変換する FPC カメラとディスプレイ ケーブルを提供します。ケーブルの長さは 200mm、300mm、500mm があり、価格はそれぞれ 1 ドル、2 ドル、3 ドルです。

PoE HAT

2024 年初頭に、Raspberry Pi は新しい PoE HAT を発売します。この HAT は、4 ピン PoE インターフェイスの新しい位置をサポートし、L 字型フォーム ファクター設計を採用しています。これは、シャーシに機械的干渉を引き起こしたり、エアフローを損傷したりすることなく、Raspberry Pi シャーシに簡単に取り付けることができます。新しい PoE HAT は、PCB レイアウトに平面トランスを統合し、最適化されたフライバック コンバータ アーキテクチャを利用して、0 ～ 25 W の出力電力範囲全体にわたって高効率を維持します

M.2 HAT

Raspberry Pi への最も魅力的な追加機能の 1 つは、シングル レーン PCI Express 2.0 インターフェイスです。このインターフェイスは高速周辺機器をサポートするために使用され、ボードの左側にある 16 ピン、0.5 mm ピッチ FPC コネクタ上にあります。 書き換え後: Raspberry Pi の新機能の 1 つは、高速周辺機器をサポートできるシングルチャネル PCI Express 2.0 インターフェイスです。これはボードの左側にあり、16 ピン、0.5 mm ピッチ FPC コネクタを使用します。

2024 年初めから、Raspberry Pi はコネクタとコネクタの間で使用するための 1 組のメカニカル アダプタ ボードを提供する予定です。 M.2 標準アクセサリにより、ユーザーは NVMe SSD やその他の M.2 フォーマットのアクセサリを接続できます。最初のアダプター プレートは標準 HAT フォーム ファクターに準拠しており、より大型の機器の設置に使用できます。 2 番目のアダプター ボードは、新しい PoE HAT と同じ L 字型フォーム ファクターを採用し、Raspberry Pi 5 シャーシへの 2230 および 2242 フォーマットのデバイスの取り付けをサポートします

M.2 HAT プロトタイプ。最終的なハードウェアはこのようにはなりません。

書き直す必要があるのは: RTC バッテリー

Raspberry Pi は、2 ピン JST がプレインストールされているパナソニックのリチウム マンガン充電式コイン電池を購入しました。プラグと接着剤取り付けパッド。価格は 5 ドルで、主電源が切断されたときに Raspberry Pi 5 リアルタイム クロック (RTC) に電力を供給するのに適しています。

書き直す必要があるのは、より新しく優れた Raspberry Pi オペレーティング システムです。

Raspberry Pi 5 プロジェクト内最終段階では、ソフトウェア チームは、Raspberry Pi デバイス用の公式ファーストパーティ オペレーティング システムである Raspberry Pi OS の新しいバージョンに取り組んでいます。これは、コード名「Bookworm」と呼ばれる Debian (およびその派生 Raspbian) の最新バージョンに基づいており、特に X11 から Raspberry Pi 4 および 5 の Wayfire Wayland シンセサイザーへの移行など、多くの機能強化が組み込まれています。

Raspberry Pi OS は 10 月中旬にリリースされる予定で、Raspberry Pi 5 でサポートされる唯一のファーストパーティ オペレーティング システムになります。

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

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