Raspberry PI 5 si o no? Tentiamo di ragguagliare gli interessati pubblicando un benchmark relativo alla nuova scheda di Raspberry Foundation.
Come annunciato, il tanto atteso Raspberry PI 5 è finalmente sugli scaffali dei negozi. L’annuncio più importante consiste nella partenza di una nuova fabbrica legata alla Fonzazione che provvederà alla creazione ed alla distribuzione delle schede, senza dover dipendere da altri ffornitori. Questo significa anche avere la possibilità di richiedere un aumento della produzione dei chip in caso di necessità, senza doversi mettere in coda con altri clienti. Con ogni probabilità. anche altre schede della serie Raspberry potranno beneficiare del nuovo stabilimento, con una (attesa) stabilizzazione dei prezzi verso il basso.
Ma questo lo sappiamo già. Quel che (ancora) non sappiamo è come vada, sul campo, il nuovo PI 5.
4K vs 16k page size
Una delle nuove voci del sistema è la grandezza della pagina di memoria virtuale (granularità): rispettivamente 4K o 16K a seconda si usi un S.O. a 32bit o a 64bit. Ricordiamo che sino al Raspberry PI 4 lavorare con sistemi operativi a 32 o 64 bit era quasi indifferente, anzi per alcune applicazioni la versione a 32 bit era più leggera ed efficiente nei 2 GB di memoria della scheda. Con il PI 5 le cose cambiano. Come vedremo, la nuova dotazione di memoria, il tipo di bus clocking e l’architettura modificata consentiranno al nuovo arrivato miglioramenti significativi con 64bit, anzhe senza restare su applicazioni di Teoria dei Numeri o FIsica dei Materiali.
La suite utilizzata per questo genere di benchmark è Geekbench. In particolare ricordiamo che per sfruttare appieno le caratteristiche della 16K page size occorre la versione 6.2.
CPU Speed
Il nuovo sistema di processori del PI 5 si fa subito notare: in modalità monothread otteniamo un risultato 2,5 volte più efficiente rispetto al PI 4 (773 vs 342) su cento lanci del benchmark. La versione 16K aggiunge un 1,3% di velocità alla scheda. In modalità multi-thread abbiamo ancora un vantaggio del PI 5 nei confronti del PI 4 (1600 vs 725, pari a circa 2,2x), ma la circuitazione più complessa e la gestione differente fortemente basata sui thread porta le applicazioni in 4K page size ad essele leggermente più efficienti (<1%).
Per avere un metro di confronto, gli stessi benchmark lanciati du si un MacBook Air del 2022 con sistema operativo macOS AArch64 danno come risultato rispettivamente 2608 (single-core cpu) e 9832 (multi-core CPU): a livello di single-core CPU quindi siamo intorno a valori di efficienza circa 3.7 volte inferiori rispetto al nuovo Mac. RIcordiamo che il Raspberry PI 4 uno svantaggio di 8-10x rispetto di PC medi del periodo.
Overclocking
Il sito Raspberrypi.com sconsiglia l’overclocking: la scheda è già ampiamente sfruttata (2,4GHz). Il nostro solito Jeff Geerling ha infatti mostrato che anche portando la CPU a 3,0 GHz (e la GPU da 800MHz a 1GHz) l’incremento di prestazioni è inferore ad 1,2x in modalità single-core, e ancora inferiore in modalità multi-core. iò sembra dovuto alla differente ingegnereizzazione dei tracciati della scheda, all’elevata temperatura raggiunta dai componenti (lo vedremo più avanti) e probabilmente ai classici problemi di bottleneck della memoria.
Estensioni crittografiche
Abbiamo già mostrato come l’utilizzo delle estensioni crittografiche presenti nel nuovo processore ARM Cortex-A76 (ARM-v8-A) abbiano consentito ad un “modesto” Jetson Nano 4GB di surclassare un PI 4.. Attraverso un programma di mining per crittovalute, abbiamo visto come il Jetson, pur con un processore decisamente meno performante del PI4, fosse in grado di raggiungere i 200Hash/s contro i 50Hash/secondo del PI 4. Come se la caverà il Raspberry PI 5?
Il risultato in questo caso è clamoroso. Grazie alle estensioni,il nuovo nato di casa Raspberry è ben 45 volte più veloce del fratello minore, PI 4!
In uno dei prosssimi articoli vedremo il comportamento di questo piccolo mostro nei confronti del mining: a questo livello anche il vecchio Jetson Nano dovrebbe alzare le RAM e arrendersi.
Surriscaldamento del PI 5
A grandi poteri corrispondono grandi responsabilità. Per garantire simili prestazioni, il nuovo PI 5 ha bisogno di energia, tanta energia. La scheda viene infatti spesso venduta in bundle con un alimentatore appositamente progrttato, in quanto il vecchio alimentatore del PI4 non è sufficiente a garantirne il corretto funzionamento. Il kit prevede anche un sistema di raffreddamento passivo. Ma sarà sufficiente?
Alasdair Allan di Raspberrypi.com ha condotto una serie di test al riguardo. L’utenza media di Raspberry si divide in tre categorie: Office users, Media and streaming, 24/7 heavy duty users. Per il primo gruppo un sistema “nudo” o carrozzato con il classico contenitore bianco/rosso è sufficiente. Un uso più pesante richiede almeno un sistema di raffreddamento. Il processore del PI 5 inizia il throttle a circa 75-80 gradi centigradi, e diminuisce l’efficienza della CPU man mano che la temperatura cresce. Il consumo del sistema ha spesso superato gli 11W.
Come nel caso del PI 4, il comando vcgencmd ed uno script in Python ci consentiranno di valutare il throttling della CPU legata alla temperatura.
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import sys import os import time from vcgencmd import Vcgencmd def main(): start_time = time.time() fb = open("/home/pi/readings.txt","a+") fb.write("Elapsed Time (s),Temperature (°C),Clock Speed (MHz),Throttled\n") vcgm = Vcgencmd() while True: temp = vcgm.measure_temp() clock = int(vcgm.measure_clock('arm')/1000000) throttled = vcgm.get_throttled()['breakdown']['2'] string = '%.0f,%s,%s,%s\n' % ((time.time() - start_time),temp,clock,throttled) print(string, end='') fb.write(string) time.sleep(1) if __name__ == '__main__': main() |
I più smanettoni potranno aggiungere il seguente comando per caricare il sistema:
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$ sudo apt install stress $ stress --cpu 4 |
Nota: stress è uno strumento che impone una quantità configurabile di stress di CPU, memoria, I/O o disco su un sistema operativo conforme a POSIX e segnala eventuali errori rilevati. Si tratta di uno strumento utilizzato dagli amministratori di sistema per valutare la scalabilità dei loro sistemi, dai programmatori del kernel per valutare le caratteristiche prestazionali percepite e dai programmatori di sistema per esporre le classi di bug che si manifestano solo o più frequentemente quando il sistema è sotto carico pesante .
Come si può notare dal grafico, un PI 5 fortemente streswsato inizia a diminuire la frequenza operativa già dopo una manciata di secondi di lavoro. L’utilizzo di un sistema di raffreddamento attivo con ventola collegato alla temperatura del processore consente di monitorare (e nel caso abbassare) il calore emesso, consentendo in tal modo al sistema di operare a pieno regime. Notare come anche la presenza di un HAT che genera calore non inficia le prestazioni del sistema.
SeeedStudio benchmarks
Una suite particolare di benchmark è stata concepita e realizzata da Seeed Studio. I ragazzi di Seeed Studio hanno realizzato un benchmark basato su ncnn, un framework di calcolo inferenziale di rete neurale ad alte prestazioni ottimizzato per piattaforme mobili che supporta diversi modelli (PyTorch, TensorFlow). Il sistema utilizza a fondo le API Vulkan (maggiori informazioni qui, qui e qui), che sfruttano appieno la potenza della GPU
Considerazioni finali
Esistono ovviamente numerosi altri benchmark disponibili ad oggi per il PI 5. Il vulcanico Jeff Geerling ha predisposto un articolo basato su questo concetto. Anche noi di Moreware stiamo adattando benchmark specifici per il calcolo parallelo, grafico e crittografico. Quel che appare chiaro è che abbiamo un notevole aumento di prestazioni a fronte di un pesante aumento dei consumi e delle temperature. Cui prodest?
Di certo, se volete far girare un media server, un NAS casalingo o testare l’interfaccia GPIO, un Raspberry PI 4 (o persino un PI 3!…) safrebbero già sufficienti. D’altronde, l’appetito vien mangiando: se volete sperimentare un minicluster dedito ad attività ad elevato contenuto computazionale a bassa energia, il PI 5 potrebbe fare al caso vostro. Come sempre nel making, il nostro tetto è il cielo.
Seguiteci per un nuovo articolo!
(Fonti: raspberrypi.com, Jeff Geerling)
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Luigi_Morelli
Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.