Raspberry Pi Günstiger Raspberry Pi 5 mit 2 GB RAM

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Etliche Nutzer schätzen die Performance des High-End-Modells Raspberry Pi 5, benötigen aber keine 4 oder gar 8 GB RAM. Raspberry Pi präsentiert nun einen Pi 5 mit 2 GB RAM, basierend auf einem kostenoptimierten D0 Stepping des BCM2712-Prozessors.

Das Flaggschiff der Raspberry Foundation, der Raspberry Pi 5, hat ein neues Mitglied bekommen. Die neue 2-GB-Variante basiert auf einem kostenoptimierten D0-Stepping des BCM2712-SoCs und ist bereits für rund 55 Euro etwa über Elektor, Reichelt und Pi3g erhältlich. Die bisherigen Raspberry-Pi-5-Varianten mit 4 oder 8 GB RAM kosten etwa 70 respektive 90 bis 120 Euro. Raspberry Pi 5 trägt übrigens nicht mehr den Zusatz A oder B. Der ist hinfällig, denn es gibt keine funktionsreduzierten Standard-Pis mehr ohne Ethernet und mit nur einer USB-Buchse (A-Kennung).

„Der Raspberry Pi 5 ist etwa 150 Mal so leistungsfähig wie der erste, offizielle Raspberry Pi, der Raspberry Pi B, der 2012 auf den Markt kam. Ein Großteil dieser Leistungssteigerung ist das Ergebnis der Skaleneffekte, die sich aus dem Bau von Millionen von Computern pro Jahr ergeben, und der fortgesetzten Anwendung des Mooreschen Gesetzes. Aber da die Leistung des Raspberry Pi immer weiter gesteigert wurde, sind einige Komponenten des Designs zwangsläufig teurer geworden“, so Eben Upton, Chief Executive bei Raspberry Pi Trading, dem ausgegliederten Herstellungs- und Vertriebskanal der gemeinnützigen Raspberry Pi Foundation.

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Neue Platine, neuer Chip

Die 4-GB- und 8-GB-Varianten des Raspberry Pi 5 basieren auf zwei Schlüsselchips: dem RP1-I/O-Controller, der bei Raspberry Pi entwickelt wurde und die Schnittstellenfunktionen der Plattform bereitstellt, sowie dem 16-nm-System-on-Chip (SoC) BCM2712C1, der bei Broadcom entwickelt wurde.

Das BCM2712C1 des Raspberry Pi 5 mit 4 oder 8 GB RAM ist ein äußerst komplexer und leistungsstarker SoC mit einem Quad-Core-Arm-Cortex-A76-Prozessor, der mit 2,4 GHz läuft, und der neuesten Version VII der VideoCore-Multimedia-Plattform.

Neben den Funktionen, die für den Betrieb eines Raspberry Pi erforderlich sind, hat Broadcom im SoC BCM2712C1 auch Funktionen integriert, die für andere Märkte bestimmt sind und die nicht benötigt werden. Diese sind im Chip dieser Raspberry PI 5 dauerhaft deaktiviert, beanspruchen aber Platz auf dem Chip und bedeuten zusätzliche Kosten. Um welche Funktionen und Märkte es sich genau handelt, darüber schweigt Raspberry Pi. Offen bleibt auch, ob zukünftige 4- und 8-GB-Versionen des Raspberry Pi 5 mit dem D0-Stepping ausgestattet werden.

Dem neuen D0-Stepping im Raspberry Pi 5 mit 2 GB RAM fehlen alle nicht benötigten Funktionen, sodass nur die Bits übrig bleiben, die erforderlich sind. Aus der Sicht eines Raspberry-Pi-Benutzers ist er funktional identisch mit seinem Vorgänger: der gleiche, schnelle Quad-Core-Prozessor, die gleichen Multimedia-Funktionen und der gleiche PCI-Express-Bus, der sich als eines der interessantesten Merkmale der Raspberry-Pi 5-Plattform erwiesen hat. Allerdings ist er preiswerter in der Herstellung und daher günstiger erhältlich. „In Kombination mit den Einsparungen durch die Halbierung der Speicherkapazität konnten die Kosten für das fertige Produkt um rund 10 Dollar gesenkt werden“, so Eben Upton. Raspberry Pi gibt für die 2-GB-Variante eine Verfügbarkeit bis 2035 an.

Details zum I/O-Chip RP1

Der I/O-Chip RP1 eint alle analogen Schnittstellen und digitalen Controller eines Raspberry Pi 5 auf einem einzigen 20 mm² großen Chip, der auf dem 40-LP-Prozess von TSMC implementiert wurde. Er bietet einen MIPI-Kameraeingang und einen Displayausgang, USB 2.0 und 3.0, einen analogen Videoausgang und einen Gigabit-Ethernet-MAC; außerdem stellt er genügend 3V3-failsafe-Allzweck-E/A-Pins und die verschiedenen digitalen Low-Speed-Peripheriegeräte zur Verfügung, um den 40-poligen GPIO-Header zu betreiben. Diese Komponenten sind über eine Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA) AXI Fabric mit einem PCI-Express-Device-Controller und von dort aus mit dem 16-nm-BCM2712-SoC von Broadcom verbunden. Jede Komponente hat ihre eigenen Taktanforderungen und Implementierungseinschränkungen, die für eine korrekte Funktion beachtet werden müssen.

In diesem Zusammenhang unerheblich, aber der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass Raspberry Pi 5 noch einen dritten neuen Chip integriert, den Power-Management-IC (PMIC) DA9091 „Gilmour“ von Renesas. Der PMIC integriert acht separate Schaltnetzteile zum Erzeugen der verschiedenen für das Board erforderlichen Spannungen, einschließlich einer vierphasigen Kernversorgung, die 20 Ampere Strom zur Versorgung der Cortex-A76-Kerne und anderer digitaler Logik im BCM2712 liefern kann. Der Aufdruck „Dialog“ weist auf Dialog Semiconductor als Chiphersteller hin. Renesas hatte das deutsch-britische Unternehmen 2021 übernommen.

Zwei-Chip-Lösung bereits beim Raspberry Pi 1

Mit Ausnahme des Raspberry Pi Zero haben alle Raspberry Pis eine Zwei-Chip-Architektur (Drei-Chip bei RPi 5). Der Chipsatz besteht aus einem Anwendungsprozessor von Broadcom, der die wichtigsten digitalen Hochgeschwindigkeitsfunktionen und eine Teilmenge der Plattformschnittstellen bereitstellt, und einen Peripheriecontroller, der alle zusätzlich benötigten Schnittstellen bereitstellt.

Beim Raspberry Pi 1, 1+, 2, 3 und 3+ stellt der Peripheriecontroller Ethernet und nachgeschaltete USB-2.0-Ports bereit und ist über USB 2.0 mit dem AP verbunden.

Im Falle des Raspberry Pi 4 bietet er nachgeschaltete USB-3.0- und USB-2.0-Anschlüsse und ist über PCI Express mit dem AP verbunden.

Speicher sparen, Geld sparen

Einer der vielen Vorteile der Entwicklung eines eigenen Betriebssystems, Raspberry Pi OS, ist, dass sich die Entwickler auf die Optimierung der Ressourcennutzung konzentrieren können. In der Vergangenheit ergab sich dadurch eine bessere Benutzererfahrung auf Geräten mit weit weniger Speicher und Rechenleistung als das heutige Flaggschiffprodukt bietet. „Die Beibehaltung der Möglichkeit, die neueste Version von Raspberry Pi OS auf diesen älteren Produkten auszuführen, bleibt ein wichtiges Ziel“, so Eben Upton.

„Wenn Raspberry Pi OS auf moderner Hardware ausgeführt wird, ist das praktische Ergebnis ein modernes Betriebssystem mit einem deutlich geringeren Ressourcenbedarf als die meisten allgemeinen Linux-Distributionen. Während die anspruchsvollsten Benutzer – die zwei 4Kp60-Displays betreiben, hundert Browser-Tabs öffnen oder komplexe Software aus dem Quellcode kompilieren wollen – wahrscheinlich bei den bestehenden Varianten des Raspberry Pi 5 mit höherer Speicherkapazität bleiben werden, werden viele von Ihnen feststellen, dass diese neue, kostengünstigere Variante für ihre Anwendungsfälle perfekt geeignet ist“, fasst Eben Upton zusammen. (mk)

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