樹莓派5來了：算力提升2.5倍，支持PCIe，438元起售
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- 2023-10-11 10:25:161514瀏覽
树莓派 5 来了！昨天，开发者社区里突然传来了好消息。
这次发布的树莓派 5（Raspberry Pi 5）距离上一代产品树莓派 4（Raspberry Pi 4）已经过去了四年。作为开发者最喜爱的开发板，新一代的树莓派 5（Raspberry Pi 5）在性能上有了显著提升，但售价也有所增加，4GB 版本售价为60美元，8GB 版本售价为80美元
据树莓派首席执行官 Eben Upton 介绍，该平台在几乎所有方面都进行了升级，提供了不折不扣的全新用户体验。
树莓派 5 配备了前所未有的新功能，计算速度是前代的两倍多，并且是第一台采用英国剑桥内部设计芯片的树莓派计算机。
树莓派官方总结了新一代产品的特性：
2.4GHz 四核 64 位 Arm Cortex-A76 CPU
VideoCore VII GPU是一种支持OpenGL ES 3.1和Vulkan 1.2的图形处理器
需要重写的内容是：双4K60帧HDMI输出
需要进行重写的内容是：4K60帧HEVC解码器
双频 802.11ac Wi-Fi
蓝牙 5.0 / 低功耗蓝牙 (BLE)
支持SDR104模式的高速microSD卡接口
支持同时运行的2个USB 3.0端口，传输速率可达5Gbps
需要被重写的内容是：2个USB 2.0端口
千兆以太网，支持 PoE （需要单独的 PoE HAT，即将推出）
2 × 4 通道 MIPI 摄像头 / 显示收发器
PCIe 2.0 x1 接口，用于快速增加外设
树莓派标准的40针GPIO接头
实时时钟
重新写作：开关按钮
根据原文内容，可以重写为：从PCIe接口、支持OpenGL ES 3.1和Vulkan 1.2的GPU，到主动散热系统，现在的树莓派已经成为一个非常成熟的开发板
树莓派 5 的发布标志着一系列制造创新的引入。其中包括连接器的侵入式回流焊，这项技术提高了产品的机械质量，增加了产量，并且消除了成本高、能耗大的选择性焊接或波峰焊工艺。此外，还有全布线面板单层焊接技术，可以使电路板边缘更整洁。另外，还引入了全新的生产测试方法，这些方法是从 RP2040 微控制器规模测试经验中汲取灵感而来的
与以往不同，官方在产品上架之前就公布了树莓派 5 的大部分特性。从今天开始，人们可以从授权经销商和合作伙伴那里预订这款新产品，预计第一批设备将在10月底发货，有经销商表示是在10月23日
一点历史
树莓派 4 是在 2019 年 6 月 24 日发布的，当时号称为第一个「PC 级」性能的树莓派。它采用主频为 1.5GHz 的四核 Arm Cortex-A72 处理器，比 2012 年的初版树莓派快大约四十倍。Eben Upton 表示，从许多方面来说，那个时机都是完美的：第二年起，数以百万计的学生和开发者开始在家中学习、工作。有不少人尝试依靠树莓派 4 作为他们的主要 PC。
此后的四年时间里，树莓派 4 及其衍生产品 Raspberry Pi 400 和 Compute Module 4 已成为全球爱好者、教育工作者和专业设计工程师的最爱。改进版树莓派 4 的运行速度比原版快 20%，核心时钟速度为 1.8GHz。尽管过去两年中全球电子产业受到了供应链问题的影响，但在此期间树莓派 4 仍然制造并销售了超过 1400 万台。
技术正在快速发展，树莓派开发团队自2016年以来一直在默默对树莓派平台进行全面改革。树莓派5的推出是这一努力的成果：与树莓派4相比，新一代产品的CPU和GPU性能提高了两到三倍；内存和I/O带宽也增加了约两倍；同时，树莓派芯片首次安装在旗舰设备上
新的平台、新的芯片组
三款新芯片均专为树莓派 5 程序设计，树莓派团队表示，它们结合在一起带来了性能的飞跃变化。
需要重写的内容是：BCM2712
需要重寫的內容是：BCM2712 是博通（Broadcom）的一款新型16 奈米製程應用處理器（AP），源自為樹莓派4 提供動力的28 奈米BCM2711 AP，並具有眾多架構增強功能。
它的核心是四核心 64 位元 Arm Cortex-A76 處理器，主頻為 2.4GHz，每核心 512KB 二級快取和 2MB 共享三級快取。 Cortex-A76 是 Cortex-A72 的第三代微架構，提供更多的每時脈指令 (IPC) 和更低的每個指令能耗。更新的核心、更高的時脈速度和更先進的製程的結合產生了速度更快的樹莓派，並且在給定工作負載下消耗的功率要少得多。
同時，GPU 也獲得了強化：Broadcom 的 VideoCore VII。更新後的 VideoCore 硬體視訊縮放器 (HVS) 能夠同時驅動兩個 4Kp60 HDMI 顯示器，相比樹莓派 4 上的單一 4Kp60 或雙 4Kp30 有所提升。 4Kp60 HEVC 解碼器和新的影像感測器管道 (ISP) 均由樹莓派自行開發 ，完善了多媒體子系統。為了保持系統提供記憶體頻寬，樹莓派 5 上有一個 32 位元 LPDDR4X SDRAM 子系統，運行速度為 4267MT/s，高於樹莓派 4 上的 2000MT/s。
RP1
前幾代樹莓派建構在單片AP 架構上：而一些外圍功能由外部設備提供（如樹莓派4 上的Via Labs VL805 USB 控制器和集線器，以及早期的Microchip LAN951x 和LAN7515 USB 集線器和乙太網路控制器晶片等），基本上所有I/O 功能都整合到AP 本身。在樹莓派歷史的早期，我們意識到當把 AP 遷移到逐漸更新的製程節點時，這種方法最終在技術和經濟上都將變得不可持續。
相比之下，樹莓派 5 是基於分離的小晶片（chiplet）架構建構。在這裡，AP 只提供主要的快速數位功能、SD 卡介面（出於電路板佈局原因）和最快的介面（SDRAM、HDMI 和 PCI Express）。所有其他 I/O 功能都被卸載到單獨的 I/O 控制器，在較舊、更便宜的製程節點上實現，並透過 PCI Express 連接到 AP 上。
RP1 是用於樹莓派5 的I/O 控制器，由樹莓派提供RP2040 微控制器的同一團隊設計，並與RP2040 一樣，在台積電（TSMC）成熟的40LP 製程上實現。提供2 個USB 3.0 和2 個USB 2.0 接口，千兆位元乙太網路控制器，兩個用於攝影機和顯示器的四通道MIPI 收發器，類比視訊輸出，3.3V 通用I/O（GPIO），以及常見的GPIO 復用低速介面（UART、SPI、I2C、I2S 和PWM）集合。四通道 PCI Express 2.0 介面提供回傳 需要重寫的內容是：BCM2712 的 16Gb/s 連結。
自2016年開始開發的RP1項目是迄今為止樹莓派歷時最長、最複雜且最昂貴的項目，總投資達1500萬美元。多年來，隨著預期需求的變化，該專案經歷了多次改進。樹莓派5所使用的C0晶片是該晶片的第三個主要修訂版本。儘管其介面與BCM2711有細微差別，但從功能角度來看，它們的設計非常相似，確保了與早期樹莓派設備的高度相容性
DA9091需要進行改寫
需要重寫的內容是：BCM2712 和RP1 由晶片組的第三個新元件Renesas DA9091需要進行改寫「Gilmour」電源管理IC (PMIC) 支援。它整合了八個獨立的開關模式電源，以產生電路板所需的各種電壓，其中包括一個四相核心電源，能夠提供20 安培的電流，為Cortex-A76 核心和需要重寫的內容是： BCM2712 中的其他數位邏輯供電。
與 需要重寫的內容是：BCM2712 一樣，DA9091需要進行改寫 是多年共同開發的成果。與Renesas 愛丁堡團隊的密切合作使樹莓派團隊能夠生產出根據需求進行精確調整的PMIC，獲得兩個經常需要的功能：實時時鐘（RTC），可以由外部超級電容器或可充電鋰錳電池供電，另外，還有一個PC 風格的重新寫作：開關按鈕，支援硬和軟關機和開機。
樹莓派 4 中保留了該晶片組的另外兩個元素。英飛凌 CYW43455 組合晶片提供雙頻 802.11ac Wi-Fi 和藍牙 5.0 以及低功耗藍牙 (BLE)。雖然晶片本身沒有變化，但它配備了專用的開關電源軌以降低功耗，並透過升級的SDIO 介面連接到需要重寫的內容是：BCM2712，該介面支援DDR50 模式以獲得更高的潛在吞吐量。和之前一樣，乙太網路連接由 Broadcom BCM54213 千兆位元乙太網路 PHY 提供。現在它呈 45 度角，這對樹莓派來說是第一次。
外形演進
從外觀上看，樹莓派 5 與其前代產品非常相似。但是，在保留信用卡大小的整體佔地面積的同時，設計團隊藉此機會更新了一些元素，以與新晶片組的功能保持一致。
首先，我們移除了板上的四極複合視訊和類比音訊插孔。現在，我們可以透過RP1生成的複合視頻，透過板底部邊緣的一對0.1英寸間隔的pad來獲得
設計者在以前由四極插孔和相機連接器佔據的空間中配備了一對FPC 連接器。這些是四通道 MIPI 接口，使用與各代計算模組 I/O 板上相同的更高密度引腳排列。它們是雙向收發器接口，這意味著每個接口都可以連接到 CSI-2 攝影機或 DSI 顯示器。主機板左側原來由顯示器連接器佔據的空間現在包含一個較小的 FPC 連接器，為高速週邊提供單通道 PCI Express 2.0 連接。
千兆位元乙太網路插孔在樹莓派 4 右上角短暫停留後，又回到了板右下角的經典位置。它還帶來了四針 PoE 連接器，簡化了開發板的佈局。
最後，樹莓派5 在與前代產品相比的基礎上，增加了一對用於安裝散熱器的孔，以及用於需要被改寫的是：RTC 電池（2 pin） 、Arm 調試和UART（3 pin）的JST 連接器，還有帶有PWM 控制和轉速反饋功能的風扇（4 pin）
配件介紹：
#每代新的旗艦樹莓派產品都伴隨著新的配件體系，樹莓派5 也不例外。佈局的改變、新的介面和更高的峰值性能以及更小的峰值功耗都需要新的配件來支援。
機殼
根據上一代樹莓派4 的美觀造型，T-Zero 製造的更新後的樹莓派5「機箱」售價為10 美元，同時增強了可用性和熱管理功能
整合的2.79（最大）CFM 風扇採用流體動力軸承，噪音低，使用壽命更長，可連接樹莓派5 上的四針JST 連接器，提供溫控冷卻。空氣透過蓋子下方的 360 度槽吸入，吹過連接在 需要重寫的內容是：BCM2712 AP 上的散熱片，然後透過底座上的連接器開孔和通風口排出。
機殼已經進行了加長和固定功能的調整，這樣就可以在不需要取出SD卡的情況下插入樹莓派5開發板。透過移除機箱頂部，現在可以堆疊多個機箱，並且可以使用墊片和GPIO接頭擴展器在風扇頂部安裝HAT
主動散熱器
徑向鼓風機同樣以低噪音和延長使用壽命為目的，推動空氣通過擠壓和銑削鋁散熱器。在典型環境溫度和最大負載情況下，機殼和主動冷卻器都能使樹莓派 5 遠低於功耗牆節點。主動散熱器的散熱性能較好，特別適合超頻玩家使用。
需要被改寫的是：27W USB-C 充電器
樹莓派5 相對於樹莓派4 在運行相同工作負載時，電量消耗更低，溫度更低。然而，更高的效能上限意味著在最密集的工作負載下，尤峰值功耗會增加到約12W，而樹莓派4 僅為8W
當與樹莓派5 一起使用標準的5V, 3A (15W) USB- c 電源供應器時，預設必須將下游USB 電流限制為600mA，以確保有足夠的餘裕支援這些工作負載。這比樹莓派 4 1.2A 的限制要低，但通常足以驅動滑鼠、鍵盤和其他低功耗週邊裝置。
在使用3A適配器時，使用者可以選擇覆蓋電流限制並指定更高的值。在測試中，樹莓派5在典型的高功率USB設備配置和最病態的工作負載下都能表現出良好的工作效果
#需要重寫的內容是：監視器和連接電纜
新的、密度更高的MIPI 連接器引腳佈局意味著需要一個適配器才能將用戶自己的相機和顯示器以及第三方產品連接到樹莓派5。 需要重寫的內容是：為了將使用者自己的相機、顯示器和第三方產品連接到樹莓派5，使用者需要使用一個適配器，因為新的、密度更高的MIPI 連接器引腳佈局不相容
為了支援現有的攝影機和顯示器用戶，樹莓派提供了FPC 攝影機和顯示器電纜，可將高密度格式(現稱mini) 轉換為低密度格式(現稱standard)。這些電纜有 200mm、300mm 和 500mm 長度，價格分別為 1 美元、2 美元和 3 美元。
PoE HAT
#2024 年初，樹莓派將推出全新的 PoE HAT。這款HAT 支援四針PoE 介面的新位置，並採用了L 型外形設計，可以方便地安裝在樹莓派機箱內，不會對機箱造成機械幹擾或破壞氣流
新的PoE HAT在PCB佈局中整合了一個平面變壓器，並利用最佳化的反激變換器架構，在整個0到25W輸出功率範圍內保持高效率
M.2 HAT
#樹莓派最令人興奮的新增功能之一是單通道PCI Express 2.0 介面。此介面用於支援快速外設，位於電路板左側的一個 16 針、0.5 毫米間距的 FPC 連接器上。 重寫後：樹莓派新增功能之一是單通道 PCI Express 2.0 接口，這個接口能夠支援快速週邊。它位於電路板的左側，使用一個16針、0.5毫米間距的FPC連接器
從2024年初開始，樹莓派將提供一對機械適配器板，用於在連接器和M. 2標準配件之間進行轉換，以便使用者能夠連接NVMe固態硬碟和其他M.2格式配件。第一個轉接板符合標準的HAT外形尺寸，可用於安裝較大的設備。第二個轉接板採用與新的PoE HAT相同的L形外形，支援在樹莓派5的機殼內安裝2230和2242格式的裝置
M.2 HAT 原型。最終的硬體將不是這樣的。
需要被改寫的是：RTC 電池
#木莓派購買了松下鋰錳可充電硬幣電池，預先安裝的兩針JST 插頭和黏合劑安裝墊。價格為 5 美元，適合在主電源斷開時為樹莓派 5 實時時鐘（RTC）供電。
需要進行改寫的內容是：更新、更好的樹莓派作業系統
在樹莓派5 項目進入最後階段的同時，軟體團隊致力於開發新版本的樹莓派作業系統，這是樹莓派設備的官方第一方作業系統。這是基於代號為「Bookworm」的最新版本的 Debian (及其衍生版本 Raspbian)，並整合了大量增強功能，特別是在 Raspberry Pi 4 和 5 上從 X11 過渡到 Wayfire Wayland 合成器。
樹莓派作業系統將於 10 月中旬發布，並將成為樹莓派 5 唯一支援的第一方作業系統。
重新寫內容，不改變原意，需要將語言改為中文
https://www.raspberrypi.com/news/introducing-raspberry-pi-5/
以上是樹莓派5來了：算力提升2.5倍，支持PCIe，438元起售的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！