2023年9月28日,Raspberry Pi 首席执行官 Eben Upton在其博客上发布消息称,时隔四年后,Raspberry Pi 团队又推出了一款小而强大的新电脑------树莓派 5(Raspberry Pi 5)。现在就可以预定,10月底开始发货。
据Eben Upton介绍,此次发布的版本有两个,即4G和8G RAM版本(稍后还会推出 1GB 和 2GB 型号),其基本尺寸和形状与Model 4 B相同,但增加了许多人们长期要求的功能,例如内置实时时钟、一个PCIe 2.0连接器和一个电源按钮。

其中,Raspberry Pi 5 4GB型号的售价为60美元,8GB版本的售价为80美元。与 Raspberry Pi 4相比,Raspberry Pi 5的CPU和GPU性能提高了两到三倍;内存和 I/O 带宽大约是两倍;并且是首款采用英国剑桥内部设计的芯片的 Raspberry Pi计算机。
其重要特性如下:
- 2.4GHz 四核 64 位 Arm Cortex-A76 CPU
- VideoCore VII GPU,支持 OpenGL ES 3.1、Vulkan 1.2
- 双 4Kp60 HDMI 显示输出
- 4Kp60 HEVC 解码器
- 双频 802.11ac WiFi
- Bluetooth 5.0 / Bluetooth Low Energy (BLE)
- 支持 SDR104 模式的高速 microSD 卡接口
- 2 个 USB 3.0 端口,支持 5Gbps 同步运行
- 2 个 USB 2.0 端口
- 千兆位以太网,支持 PoE+(需要单独的 PoE+ HAT,即将推出)
- 2 × 4-lane MIPI 摄像头 / 显示收发器
- PCIe 2.0 x1 接口,用于快速外设
- Raspberry Pi 标准 40-pin GPIO 接头
- Real-time clock
- 电源按钮
新平台,新芯片组
Raspberry Pi 5采用了3颗新芯片,每颗新芯片都是专门为其设计的,它们结合在一起,在性能上实现了飞跃。
BCM2712
BCM2712是Broadcom的新型16纳米应用处理器(AP),源自为树莓派4提供支持的28纳米BCM2711 AP,具有许多架构增强功能。其核心是一个四核 64 位 Arm Cortex-A76 处理器,时钟频率为2.4GHz,每核L2缓存为512KB,共享L3缓存为2MB。

Cortex-A76是Cortex-A72的三代微架构,每个时钟(IPC)提供更多指令,每条指令的能耗更低。更新的内核、更高的时钟速度和更小的流程几何形状的组合产生了更快的树莓派,并且对于给定的工作负载消耗的功率要少得多。
更快的 CPU 由更新、更快的 GPU 补充:Broadcom 的 VideoCore VII,在剑桥开发,使用来自 Igalia 朋友的完全开源 Mesa 驱动程序。更新的 VideoCore 硬件视频缩放器(HVS)能够同时驱动两个 4Kp60 HDMI 显示器,高于树莓派4 上的单个 4Kp60 或双 4Kp30。树莓派开发的 4Kp60 HEVC 解码器和新的图像传感器管道(ISP)完善了多媒体子系统。为了保持系统提供内存带宽,Raspberry Pi 5有一个 32 位 LPDDR4X SDRAM 子系统,运行速度为 4267MT/s,高于树莓派4 的有效 2000MT/s。
RP1
以前的树莓派版本建立在单片 AP 架构上:虽然一些外围功能由外部设备提供(Raspberry Pi 4上的 Via Labs VL805 USB 控制器和集线器,以及早期产品的 Microchip LAN951x 和 LAN7515 USB 集线器和以太网控制器芯片),但基本上所有 I/O 功能都集成到 AP 本身中。在 Raspberry Pi 历史的早期,他们意识到,随着树莓派将 AP 迁移到逐渐更新的工艺节点,这种方法最终将在技术和经济上变得不可持续。

树莓派5 建立在分解的小芯片架构上。在这里,AP 仅提供主要的快速数字功能,SD 卡接口(出于电路板布局原因)和最快的接口(SDRAM,HDMI和PCI Express)。所有其他 I/O 功能卸载到单独的 I/O 控制器,在较旧、更便宜的工艺节点上实现,并通过 PCI Express 连接到 AP。
RP1 是其用于树莓派5 的 I/O 控制器,由交付 RP2040 微控制器的树莓派团队设计,并与 RP2040 一样,在台积电成熟的 40LP 工艺上实现。它提供两个 USB 3.0 和两个 USB 2.0 接口、千兆以太网控制器、两个用于摄像头和显示器的四通道 MIPI 收发器、模拟视频输出、3.3V 通用 I/O(GPIO)、以及通常的 GPIO 多路复用低速接口(UART、SPI、I2C、I2S 和 PWM)集合。四通道 PCI Express 2.0 接口提供返回 BCM2712 的 16Gb/s 链路。
RP1 自 2016 年以来一直在开发中,是树莓派官方进行过的运行时间最长、最复杂、最昂贵的项目(价值 1500 万美元)。虽然它的界面在细节上与 BCM2711 不同,但从功能的角度来看,它们的设计非常相似,确保了与早期的 Raspberry Pi 设备的高度兼容性。
DA9091
BCM2712 和 RP1 由芯片组的第三个新组件瑞萨 DA9091“Gilmour” 电源管理 IC(PMIC)提供支持。它集成了八个独立的开关模式电源,以产生电路板所需的各种电压,包括一个四相内核电源,能够提供 20 安培的电流,为 Cortex-A76 内核和其他 BCM2712 数字逻辑供电。

与 BCM2712 一样,DA9091 也是多年合作开发的成果。与爱丁堡的瑞萨团队紧密合作,使树莓派官方能够生产出精确满足其需求的 PMIC。此外,树莓派官方还加入了两项用户经常要求的功能:实时时钟(RTC),可由外部超级电容器或可充电锂锰电池供电;PC 式电源按钮,支持硬、软关机和开机事件。

Raspberry Pi 4 还保留了芯片组的另外两个元素。英飞凌 CYW43455 组合芯片提供双频 802.11ac Wi-Fi 和蓝牙 5.0 以及低功耗蓝牙 (BLE);芯片本身没有变化,但提供了专用的开关电源轨以降低功耗,并通过升级的 SDIO 接口与 BCM2712 连接,该接口支持 DDR50 模式以提高潜在吞吐量。与以前一样,以太网连接由 Broadcom BCM54213 千兆位以太网 PHY 提供;现在,它的位置呈 45 度角,这在 Raspberry Pi 上尚属首次,也令正交布局爱好者兼首席技术官(软件)Gordon Hollingworth 感到失望。
外形演变
从外观上看,Raspberry Pi 5 与前代产品非常相似。不过,在保留信用卡大小的整体尺寸的同时,树莓派官方也借此机会更新了一些设计元素,以适应新芯片组的功能。
他们取消了电路板上的四极复合视频和模拟音频插孔。复合视频现在由 RP1 生成,仍可从电路板底部边缘的一对 0.1 "间距焊盘上获得。

现在,他们在以前由四极插孔和摄像头连接器占据的位置上安装了一对 FPC 连接器。它们是四线 MIPI 接口,采用与各代计算模块 I/O 板上相同的高密度引脚布局;它们是双向(收发器)接口,这意味着每个接口既可以连接 CSI-2 摄像头,也可以连接 DSI 显示器。电路板左侧以前由显示器连接器占据的空间现在包含一个较小的 FPC 连接器,为高速外设提供单通道 PCI Express 2.0 连接。
千兆以太网插孔在 Raspberry Pi 4 的右上角短暂停留后,又回到了它在电路板右下角的经典位置。它还带来了四针 PoE 连接器,简化了电路板布局,但代价是与现有 PoE 和 PoE+ HAT 的兼容性断裂。
最后,树莓派官方还增加了一对散热片安装孔,以及用于 RTC 电池(两个引脚)、Arm 调试和 UART(三个引脚)以及带 PWM 控制和转速反馈的风扇(四个引脚)的 JST 连接器。
与所有 Raspberry Pi 旗舰产品一样,Raspberry Pi 5 也是在位于南威尔士 Pencoed 的索尼英国技术中心制造的。
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