Raspberry Pi 5 è tra noi: riuscirà a rilanciarsi e tornare mainstream?

IL “GRANDE VECCHIO” SI RINNOVA CON L’ATTESA (E PREVEDIBILE) NUOVA VERSIONE, LA 5. RIUSCIRÀ A SOPRAVVIVERE ALL’ARMATA DEI MINI-PC?

Attendevamo l’annuncio da tempo e non è pertanto un’improvvisa novità: Raspberry Pi foundation presenta il micro-computer Raspberry Pi 5, una versione riveduta e migliorata della precedente, la 4. Più potenza, più flessibilità, il tutto condito da un prezzo di mercato a loro dire concorrenziale che dovrebbe consentirgli, sulla carta, di rispondere alla carica delle migliaia di Mini PC/Intel NUC che, negli ultimi due anni, lo hanno sbaragliato – almeno per l’uso che promuoviamo su inDomus, la domotica personale.

Nell’ultimo decennio, a prescindere dalla domotica, Raspberry Pi è diventata la board preferita tra educatori, ingegneri, progettisti, retrogamer e professionisti in tutto il mondo. Nonostante le sfide ben pubblicizzate che hanno colpito la catena di fornitura dell’elettronica negli ultimi due anni, sono state vendute in totale oltre 14 milioni di unità di Raspberry Pi 4.

Ora però è tempo di Raspberry Pi 5.
Scopriamolo assieme.

Board

Apparentemente, raspberry Pi 5 non si discosta – affatto – dai predecessori. Stessa forma, più o meno stesse dimensioni, stesso “concept” che tanto l’ha fatto apprezzare a mezzo mondo.

Le caratteristiche della board sono:

• SOC/CPU BCM2712 2.4GHz quad-core 64-bit ARM Cortex-A76
• VideoCore VII GPU, supporting OpenGL ES 3.1, Vulkan 1.2
• 4/8 GB RAM
• Dual 4Kp60 HDMI display output
• 4Kp60 HEVC decoder
• Dual-band 802.11ac Wi-Fi
• Bluetooth 5.0 / Bluetooth Low Energy (BLE)
• High-speed microSD card interface with SDR104 mode support (104 MB/s)
• 2 × USB 3.0 ports, supporting simultaneous 5Gbps operation
• 2 × USB 2.0 ports
• Gigabit Ethernet, with PoE+ support (requires separate PoE+ HAT, coming soon)
• 2 × 4-lane MIPI camera/display transceivers
• PCIe 2.0 x1 interface for fast peripherals
• Raspberry Pi standard 40-pin GPIO header
• Real-time clock
• Power button

“Grossa” novità (almeno rispetto ai predecessori) è proprio l’ultimo punto, il pulsante d’accensione, la quale non sarà quindi più gestita tramite la connessione/disconnessione dell’alimentazione. Non sappiamo se sarà previsto il power-on in caso di ritorno della corrente dopo un outage, ma è possibile che sia così, dato che la presentazione ufficiale segnala la presenza di questo pulsante “in stile PC, che supporta eventi di accensione e spegnimento hard e soft.”

Introdotto anche il chip Renesas DA9091 CI di gestione dell’energia “Gilmour” (PMIC). Questo integra otto alimentatori switch-mode indipendenti per generare le varie tensioni richieste dalla scheda, incluso un alimentatore quad-phase, in grado di fornire corrente per alimentare i core Cortex-A76 e altra logica digitale in BCM2712.

Due elementi del chipset sono stati mantenuti dal Raspberry Pi 4: il chip combinato Infineon CYW43455 fornisce Wi-Fi 802.11ac dual-band e Bluetooth 5.0 con Bluetooth Low-Energy (BLE).

I muscoli

L‘AP (l’application processor, ovvero il processore centrale SOC) BCM2712 è basato su tecnologia a 16 nanometri di Broadcom, derivato dal precedente BCM2711 da 28 nanometri, e presenta numerosi miglioramenti architetturali. Al suo centro c’è un processore Arm Cortex-A76 quad-core a 64 bit, con clock a 2,4 GHz, con cache L2 da 512 KB per core e una cache L3 condivisa da 2 MB. Cortex-A76 è tre generazioni di microarchitettura oltre il vecchio Cortex-A72 (presente all’interno del BCM2711) e offre sia più istruzioni per clock (IPC) che minore energia per istruzione. La combinazione di un core più nuovo, una velocità di clock più elevata e una geometria di processo più piccola produce un Raspberry Pi molto più veloce e che consuma molta meno energia a parità di carico di lavoro.

Il BCM2712 dovrebbe superare i 1000 punti di benchmark (il “vecchio” BCM2711 ne totalizzava soli 852). Il clock infatti passa da 1.5 GHz a 2.4 GHZ (entrambi sono quad-core), oltre a tutte le migliorie di cui sopra.

La CPU più nuova e più veloce è completata da una GPU anch’essa più nuova e più veloce: VideoCore VII di Broadcom, con driver Mesa completamente open source Igalia. Lo scaler video hardware (HVS) VideoCore aggiornato è in grado di gestire due display HDMI 4Kp60 simultanei, passando da un singolo 4Kp60 o un doppio 4Kp30 supportato dal vecchio Raspberry Pi 4; un decoder HEVC 4Kp60 e una nuova Image Sensor Pipeline (ISP), entrambi sviluppati presso Raspberry Pi Foundation, completano il sottosistema multimediale. Per mantenere il sistema alimentato con larghezza di banda della memoria, è presente un sottosistema SDRAM LPDDR4X a 32 bit, che funziona a 4267 MT/s, contro i 2000 MT/s effettivi su Raspberry Pi 4.

Le precedenti generazioni di Raspberry Pi erano costruite su un’architettura AP monolitica: mentre alcune funzioni periferiche erano fornite da un dispositivo esterno (il controller USB e l’hub Via Labs VL805 su Raspberry Pi 4 e l’hub USB Microchip LAN951x e LAN7515 e i chip controller Ethernet sui precedenti prodotti), sostanzialmente tutte le funzioni I/O erano integrate nell’AP stesso. Col tempo, in Raspberry Pi Foundation si sono resi conto che, con la migrazione dell’AP verso nodi di processo progressivamente più nuovi, questo approccio alla fine sarebbe diventato insostenibile sia dal punto di vista tecnico che economico. Raspberry Pi 5, al contrario, è costruito su un’architettura chiplet disaggregata. In questo caso, solo le principali funzioni digitali veloci, l’interfaccia della scheda SD (per ragioni di layout della scheda) e le interfacce più veloci (SDRAM, HDMI e PCI Express) sono fornite dall’AP. Tutte le altre funzioni I/O vengono scaricate su un controller I/O separato, implementate su un nodo di processo più vecchio ed economico e collegate all’AP tramite PCI Express. Tutto questo si traduce in maggiori prestazioni ed efficienza, anche economica, in termini di scala di produzione (e quindi di prezzo finale).

Inoltre, ora è disponibile una coppia di connettori FPC (vedi foto a seguire) nello spazio precedentemente occupato dal jack a quattro poli e dal connettore della fotocamera. Si tratta di interfacce MIPI a quattro corsie, che utilizzano la stessa piedinatura a densità più elevata presente su varie generazioni di schede I/O del modulo di calcolo. Sono interfacce bidirezionali, il che significa che ognuna può connettersi a una fotocamera CSI-2 o a un display DSI. Lo spazio a sinistra della scheda precedentemente occupato dal connettore del display ora contiene un connettore FPC più piccolo che fornisce un’unica linea di connettività PCI Express 2.0 per periferiche ad alta velocità.

Consumi elettrici

Natualmente, questo tipo di micro-computer sono adottati spesso anche per il basso consumo energetico.

Raspberry Pi 5 consuma molta meno energia e funziona a temperature notevolmente inferiori rispetto a Raspberry Pi 4 a parità di carico. Tuttavia, il tetto prestazionale molto più elevato significa che per i carichi di lavoro più intensivi, e in particolare per i carichi di lavoro energivori, il consumo energetico di picco aumenta a circa 12 W di base, contro gli 8 W di Raspberry Pi 4.

Quando si utilizza l’alimentatore di serie USB-C standard da 5 V, 3 A (da 15 W max) su Raspberry Pi 5, per impostazione predefinita viene limitata la corrente USB in downstream a 600 mA, questo per garantire di avere un margine sufficiente per supportare questi carichi di lavoro. Questo è inferiore al limite di 1,2 A su Raspberry Pi 4, ma generalmente è comunque sufficiente per pilotare mouse, tastiere e altre periferiche a basso consumo. Per aumentare il carico in uscita (fino a 16 A di output), magari per supportare drive esterni e altro, è disponibile un alimentatore in grado di arrivare fino a 24 W di assorbimento, in grado di sostenere Raspberry Pi 5 nello scenario illustrato.

Raffreddamento

Sebbene sia concepito per raffreddarsi passivamente, in caso di carichi di lavoro molto importanti  (per esempio, encoding video con un NVR come MotionEye, o Frigate e altri) è suggerita l’adozione di un radiatore con annessa ventola tachimetrica. Certo: anche questo come accessorio.

Altri accessori

Saranno a breve disponibili una serie di accessori:

• un case ad hoc costruito appositamente per il modello 5 (comunque sul mercato ne usciranno molti): Raspberry viene sempre venduto “nudo”, salvo acquistandolo in kit;
• cavi di connessione specifici per i connettori FPC;
• un HAT per l’alimentazione PoE+;
• una HAT per la sconnessione di dischi PCIe M.2;
• una batteria tampone per affrontare l’assenza di corrente.

Considerazioni finali

Sarà Raspberry Pi 5 a rilanciare il progetto, almeno su scala mainstream?

È innegabile che, vuoi per gli effetti sulla catena di approvvigionamento dei componenti di Raspberry Pi 4, vuoi per l’avanzata inesorabile dei Mini PC/Intel NUC, l’appetibilità di Raspberry Pi per il grande pubblico sia scemata in modo radicale. Lo vediamo nella nostra community: se un tempo chiunque volesse dotarsi di un HUB per domotica personale solitamente utilizzava un Raspberry Pi, ora per lo più sceglie un Mini PC.

I perché sono principalmente legati al rapporto prestazioni/prezzo. Ad oggi che scriviamo, è difficile portarsi a casa un Raspberry Pi 4 dotato di microSD di dimensione e qualità dignitosi, case, raffreddamento e alimentatore – quindi in starter kit – a meno di 100 euro: se con soli 30 euro in più (a volte addirittura la stessa cifra) ci si dota di un Mini PC estremamente più potente (uno con processore Alder Lake N95 come questo totalizza 5459 punti contro gli 852 del Raspberry Pi 4…) è chiaro che la scelta sia scontata.

Ma chi è l’utente Raspberry Pi?
Un individuo che desideri una board affidabile, a basso consumo, che non scaldi troppo (raffreddato passivamente!), e che costi assolutamente il giusto.

Se per utilizzare la massima versatilità di Raspberry Pi 5 ho davvero bisogno di un alimentatore da ben 27 Watt e di un dissipatore con ventola tachimetrica, allora davvero c’è da riflettere, perché il prezzo d’acquisto (solo la board dovrebbe costare intorno ai 60 euro, disponibile a fine ottobre 2023) di uno starter kit dovrebbe rimanere intorno a quello di Raspberry Pi 4, se non di più. Se ricordiamo che un tempo Raspberry si acquistava intorno ai 70-80 euro (in starter kit), allora davvero questo nuovo modello potrebbe soffrire degli stessi problemi di appetibilità del modello precedente: se devo avere lo svantaggio di un maggior consumo, di una ventola, di una microSD (comunque fragile), allora piuttosto scelgo un Mini PC che costa analogamente ma che va molte, molte volte più veloce (e ha complessivamente caratteristiche ampiamente superiori).

Anche perché, d’accordo l’AP rivisto con maggiore clock (2.4 GHz) e dall’architettura rivista, ma dubitiamo che i benchmark (quando disponibili) supereranno i 1000-1200 punti base. E qui torniamo al discorso di cui sopra.

Chiaramente, Raspberry Pi 5 è una grande notizia per i maker, per gli smatettoni, per chi fa retrogaming con Batocera, per tutti coloro che realizzano prototipi e molto altro: rimane, sempre e comunque, una delle migliori board in circolazione.

Voi cosa ne pensate?
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Per maggiori info su Raspberry Pi 5, si faccia riferimento alla scheda tecnica e al post di lancio.