Raspberry Pi 5 kommt

Der Raspberry Pi 5 steht kurz vor seiner Veröffentlichung und verspricht eine erhebliche Leistungssteigerung im Vergleich zu seinem Vorgänger, dem Raspberry Pi 4. Die fünfte Generation des beliebten Mini-Computers wird mit einem schnelleren Prozessor, einer Vielzahl neuer Schnittstellen wie PCI Express und einem eigens entwickelten I/O-Chip ausgestattet sein. Zusätzlich wird der neue Raspberry Pi 5 einen Ein-/Aus-Schalter, einen schnelleren SD-Kartenleser und sogar einen PCI-Express-Steckplatz bieten. Es ist jedoch zu beachten, dass der Raspberry Pi 5 etwas teurer sein wird und möglicherweise eine stärkere Stromversorgung sowie neue Gehäuse erfordert. Insgesamt ist der Raspberry Pi 5 eine leistungsstärkere und vielseitigere Option für verschiedene Projekte, jedoch könnten der Raspberry Pi 4 oder sogar ältere Modelle für viele Anwendungen immer noch ausreichend sein. Der Raspberry Pi 5 wird voraussichtlich im Oktober 2023 erhältlich sein.

• Zusammenfassung Pi 5
• Der neue Chip BCM2712
• Leistungstabelle und Vergleich Pi 5 vs. Pi 4
• Messwerte und Stromverbrauch
• Lautstärke
• Temperaturmessung
• Fazit

Bildgalerie zum Raspberry Pi 5

Hier ist eine Übersicht über den Raspberry Pi 5:

• Der Raspberry Pi 5 ist der neueste Einplatinencomputer der Raspberry Pi Foundation, der im September 2023 vorgestellt wurde.
• Er hat einen leistungsstarken Quad-Core-Prozessor mit 2,4 GHz, bis zu 8 GB RAM, Dual-Band-WLAN, Bluetooth 5, Gigabit-Ethernet, USB 3.0 (3.2 Gen 1) und HDMI-Anschlüsse.
• Unterstützt auch die neueste Version von Raspberry Pi OS, die auf Debian 11 basiert und viele Verbesserungen und neue Funktionen bietet.
• Der Raspberry Pi 5 ist ideal für den 3D-Druck geeignet, da er eine hohe Rechenleistung und Speicherkapazität bietet, um komplexe Modelle zu erstellen und zu verarbeiten.
• Er kann auch direkt mit einem 3D-Drucker verbunden werden, um ihn zu steuern und zu überwachen, ohne einen separaten Computer zu benötigen.
• Er ermöglicht auch die Nutzung von Cloud-Diensten und Online-Plattformen für den 3D-Druck, wie z.B. Thingiverse oder Tinkercad, um Modelle zu teilen und herunterzuladen.
• Der Raspberry Pi 5 ist ein vielseitiges und kostengünstiges Gerät, das den 3D-Druck für Hobbyisten, Maker und Profis zugänglicher und erleichtert.

Der neue Chip BCM2712

Der BCM2712 SoC, der weiterhin von Raspi-Partner Broadcom geliefert wird, bietet eine beeindruckende Leistungssteigerung. Die vier ARM-Kerne, die jetzt vom leistungsfähigeren Typ Cortex-A76 sind, liefern eine Rechenleistung, die zwei- bis dreimal höher ist als die des BCM2711. Mit einer Taktrate von 2,4 GHz (30 bis 60 Prozent höher als zuvor) können sie mehr Befehle gleichzeitig verarbeiten. Außerdem können die Kerne des BCM2712 viermal so große Caches nutzen, was die Leistung weiter verbessert. Der LPDDR4X-Speicher arbeitet rund 78 Prozent schneller, was zu einer insgesamt reaktionsschnelleren und effizienteren Leistung führt. Zusätzlich sind die CPU-Kerne nun mit Beschleunigern für Verschlüsselungsfunktionen wie AES ausgestattet, was die Leistung von OpenSSL und VPNs steigert.

Die GPU VideoCore VII (VC7) des Raspberry Pi 5 ist ein echtes Kraftpaket! Mit einer Taktsteigerung von 60 Prozent im Vergleich zu seinem Vorgänger, dem VC6, bietet sie eine beeindruckende Grafikleistung. Sie ist kompatibel mit OpenGL ES3.1 und Vulkan 1.2, was bedeutet, dass sie die neuesten Grafiktechnologien unterstützt und eine reibungslose Darstellung von anspruchsvollen 3D-Anwendungen ermöglicht. Obwohl die Hardware-Videodecoder nicht stark verbessert wurden und die modernen Codecs VP9 und AV-1 nicht unterstützen, können die leistungsstarken CPU-Kerne des Raspberry Pi 5 diese Aufgaben mühelos bewältigen.

Eine weitere bemerkenswerte Funktion des Raspberry Pi 5 ist die Integration, wie beim Pi 4 von zwei MicroHDMI-Buchsen. Dadurch können gleichzeitig zwei 4K-Displays mit einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hertz angeschlossen werden. Das eröffnet ganz neue Möglichkeiten für Multi-Monitor-Setups und immersive visuelle Erlebnisse. Zusätzlich bietet der Raspberry Pi 5 HDR-Unterstützung, die für lebendige und kontrastreiche Bilder sorgt. Mit all diesen Leistungssteigerungen und erweiterten Funktionen ist der Raspberry Pi 5 ein wahrer Alleskönner und eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, sei es im Bereich der Gamings, Medienwiedergabe oder IoT-Projekte.

Beim Raspberry Pi 5 haben die Entwickler ganze Arbeit geleistet! Mit der Integration vieler Schnittstellen in den RP1-Chip wird der USB-Controller des Raspberry Pi 4 überflüssig. Aber das ist bisher nicht alles – der Raspberry Pi 5 wird nicht nur zwei USB-3.0-Ports mit einer beeindruckenden Datentransferrate von 5 Gbit/s unterstützen, sondern auch Gigabit-Ethernet, Dual-Band-WLAN und Bluetooth 5.0 beibehalten. Das bedeutet, dass du mit dem Raspberry Pi 5 noch mehr Möglichkeiten hast und deine Projekte mit unglaublicher Geschwindigkeit und Konnektivität vorantreiben kannst. Es ist wirklich aufregend, was dieser kleine Computer alles zu bieten hat!

Eine aufregende neue Möglichkeit bietet der zusätzliche PCI-Express-Anschluss des Raspberry Pi 5, der eine Lane der zweiten Generation (PCIe 2.0 x1) bereitstellt und Übertragungsraten von bis zu 500 MByte/s ermöglicht. Es ist jedoch zu beachten, dass eine M.2-SSD nicht direkt angeschlossen werden kann, sondern nur über einen Adapter namens Hardware Attached on Top (M.2 HAT). Mit diesem Adapter können jedoch PCIe-SATA-Adapter nachgerüstet werden, um den Raspberry Pi 5 in ein NAS (Network Attached Storage) umzuwandeln. Diese Erweiterungsmöglichkeiten machen den Raspberry Pi 5 noch vielseitiger und bieten spannende Optionen für verschiedene Projekte.

Weitere Neuerungen:

• MicroSD-Kartenleser unterstützt den schnelleren Transfermodus SDR104 mit einer Geschwindigkeit von rund 100 MByte/s, abhängig von der Karte
• BCM2712 bietet höhere Rechenleistung im Vergleich zum BCM2711 aufgrund modernerer 16-Nanometer-Fertigungstechnik von TSMC
• RP1 und RP2040 basieren auf der 40-Nanometer-Generation von TSMC

Leistungstabelle und Vergleich Pi 5 vs. Pi 4

Messwerte und Stromverbrauch

• Der Pi 5 ausgerüstet mit einer SD-Karte, ohne weitere angeschlossene Endgeräte benötigt bei Standardtakt von 2,4 GHz und 100 % CPU Auslastung, ohne Nutzung der GPU im Peak 7,6 W. Hierbei läuft der verbaute Lüfter flüsterleise, die Umgebungsgeräusch sind lauter. 
• Raspberry Pi 5 benötigt ein USB-C-Netzteil mit einer Belastbarkeit von 5 Ampere, im Vergleich zu 3 Ampere beim Raspberry Pi 4.
• Dadurch ergibt sich eine Leistungsaufnahme von bis zu 25 Watt, deutlich mehr als beim Raspberry Pi 4.
• Der Raspberry Pi 5 kann nun auch zwei USB-3.0-Geräte mit jeweils 4,5 Watt und eine M.2-SSD versorgen.
• Das USB-C-Netzteil sollte USB Power Delivery (USB-PD) unterstützen, obwohl der Raspberry Pi 5 weiterhin mit 5 Volt arbeitet.
• Andere Einplatinencomputer verwenden USB-PD, um die Spannung auf 9 oder 12 Volt zu erhöhen und den Strom niedrig zu halten. Der Raspberry Pi 5 vermeidet diesen Umweg und wandelt die höhere Spannung nicht in 5 Volt um.
• Beim Kauf eines Netzteils für den Raspberry Pi 5 ist es wichtig, auf Details wie einen im Stecker integrierten Chip (E-Marker) und die tatsächliche Lieferung von 5 Ampere zu achten.
• Der BCM2712 hat einen speziellen Metalldeckel, um die Abwärme effizienter abzuführen.
• Die Raspberry Pi-Entwickler empfehlen, den Raspberry Pi 5 nicht in engen Gehäusen ohne Luftzirkulation zu betreiben und haben einen Lüfteranschluss dafür vorgesehen.
• Im Leerlauf benötigt Raspi 5 mit dem neuen Netzteil 3,3 Watt und unter Volllast 8,5 Watt.
• Standby am Netzteil teilweise 1,2-1,6 W dafür gibt es jetzt einen Mod, um den Verbrauch auf 0,01 W abzusenken

Lautstärke

In einem Experiment wurde ein Smartphone mit einem Mikrofon direkt neben dem Raspberry Pi 5 platziert und die Lautstärke gemessen, während die CPU-Auslastung auf 100 % erhöht wurde. Die GPU wurde nicht benutzt, da sie hier nicht angesprochen werden konnte. RAM-Auslastung lag bei knapp 2,7 GB, was etwa ein Drittel des verfügbaren Speichers entspricht. Die gemessene Lautstärke schwankte zwischen 28 und 38 dB, wobei der Durchschnittswert bei etwa 33 dB lag. Das entspricht in etwa der Lautstärke eines leisen Gesprächs oder einer ruhigen Bibliothek. Der Lüfter des Raspberry Pi 5 drehte sich dabei nicht auf der maximalen Geschwindigkeit, sondern passte sich dem Kühlbedarf an. Jede Bewegung, die in der Nähe des Geräts getätigt wurde, war lauter als der Lüfter und verursachte einen Ausschlag in der Messkurve.

Das Experiment zeigt, dass der Raspberry Pi 5 eine effiziente und leise Kühlung besitzt, die auch bei hoher CPU-Auslastung nicht störend ist. Die Lautstärkemessung mit einem Smartphone am Raspberry Pi 5 ist eine einfache und kostengünstige Methode, um die Temperatur und den Geräuschpegel des Geräts zu überwachen und gegebenenfalls anzupassen.

Es wurde noch eine Temperaturerhöhung auf über 65 °C provoziert, hier stieg der Geräuschpegel von durchschnittlich 33 dB auf 34 dB.

Temperaturmessung

Verbaut ist der Kühlkörper aus dem Originalzubehör mit seinen Kühlpads auf der Rückseite. Im Dauerbetrieb bei einer 100 %igen CPU Auslastung bewegt sich die Temperatur der CPU bei um die 56 – 58 °C mit aktiver Kühlung.

Im Wartemodus ohne laufende Anwendung und einer CPU Auslastung von 1 % beträgt die Betriebstemperatur binnen weniger Sekunden 45 °C, wenn die Aktivität von 100 % auf 1 % abgesenkt wird.

Mit folgendem Code kann die Temperatur im 5s Takt über die Kommandozeile automatisch abgerufen werden:
watch -n5 vcgencmd measure_temp

Alle Werte unterhalb von 60 °C versprechen eine lange Haltbarkeit dieses Einplatinen Computers.

Fazit

Der Raspberry Pi 5 stellt eine bedeutende Weiterentwicklung gegenüber dem Pi 4 dar. Mit seiner verbesserten Leistung und Geschwindigkeit bietet er eine beeindruckende Leistungsfähigkeit für verschiedene Anwendungen.
Der Pi 5 zeigt bei der AES-Verschlüsselung mit openSSL eine erhebliche Leistungssteigerung im Vergleich zum Pi 4. Dies macht ihn zu einer idealen Wahl für Aufgaben, die eine hohe Rechenleistung erfordern, wie das Packen und Entpacken von Dateien oder die Datenverschlüsselung.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Pi 5 aufgrund seiner verbesserten Leistung auch etwas mehr Strom verbraucht. Im Leerlauf beträgt der Stromverbrauch mit dem neuen Netzteil 3,3 Watt (mit Lüfter 3,5 W), was etwa 22 % mehr ist als beim Pi 4. Unter Volllast, beispielsweise beim Ausführen anspruchsvoller Aufgaben, steigt der Stromverbrauch auf knapp 34 % mehr als beim Pi 4.

Ein weiterer Aspekt, den man beachten sollte, ist die Wärmeentwicklung des BCM2712-Prozessors im Pi 5. Bei intensiver Nutzung kann sich der Prozessor stark erhitzen, was zu einer Drosselung der Leistung führen kann. Um dies zu verhindern, empfehlen die Raspberry-Pi-Entwickler den Einsatz einer geeigneten Kühlung, wie eines Kühlkörpers mit einem kleinen Lüfter.

Insgesamt ist der Raspberry Pi 5 eine gute Weiterentwicklung des Pi 4, der mit seiner verbesserten Leistung und Geschwindigkeit vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Es ist jedoch wichtig, die höhere Leistungsaufnahme und die Wärmeentwicklung im Auge zu behalten und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um eine optimale Leistung und Stabilität zu gewährleisten.