Raspberry Pi 5. Що ж це таке?
Ебен: Це наш новий флагманський продукт. Це його сьома ітерація: у нас були Raspberry Pi 1–4, 1+ і 3+. Він приблизно в два з половиною рази швидший за Raspberry Pi 4, що робить його приблизно в 130 разів швидшим за Raspberry Pi 1. Якщо ви вимірюєте за допомогою тесту JetStream JavaScript, він має трохи більше половини продуктивності, ніж мій MacBook Air останнього покоління Intel.
Тож за 10-11 років розвитку ви практично не відстаєте від закону Мура. Чудово!
Ебен: Ми майже на шляху. Одинадцять років — це приблизно сім ітерацій закону Мура [спостереження Гордона Мура про те, що обчислювальна потужність подвоюється кожні 18 місяців], тобто 128, а ми опублікували 130, тож я думаю, що ми більш-менш чіпляємося за закон Мура.
Джеймс: Зараз він дуже добре працює як настільна машина. Я маю на увазі, що Raspberry Pi 4 також зробив це.
Ебен: У нас є така ідея, що існує свого роду дзвоноподібна крива попиту на комп’ютери. Є люди, які взагалі не хочуть особливої продуктивності [Ебен показує на ліву сторону]. А потім деякі люди, які хочуть якомога більшої продуктивності – надзвичайно високоякісні ігри або програми CAD [Computer Aided Design]. [Ебен показує на праву сторону.]
Деякі люди, скажімо, просто хочуть раз на хвилину зчитувати значення з датчика за допомогою сценарію Python, реєструвати його в мережі та вмикати та вимикати світлодіод – Raspberry Pi 1, звичайно, міг би це зробити. Отже, ринок для Raspberry Pi 1 як ПК був, але лише для людей із відносно скромними вимогами.
Очікування людей щодо того, скільки обчислювальної потужності їм потрібно, зміщується вправо, але цілком. Отже, протягом багатьох поколінь ми наздоганяли згаяне.
Цікава річ про Raspberry Pi 4 полягала в тому, що він перевищив цю медіану. Я міг би віддати його своїм батькам, щоб використовувати як звичайний ПК. Вони не можуть сказати, що це не MacBook Pro, тому що їм не потрібна продуктивність MacBook Pro. З Raspberry Pi 5 ми тепер повертаємося вниз по іншій стороні схилу: більшість людей будуть у тому ж таборі, що й мої батьки.
Потужність для периферії
В енергосистемі провели капітальний ремонт. Не могли б Ви розказати нам про це?
Джеймс: Ми працювали з Dialog (тепер Renesas), щоб створити цей чіп управління живленням. Ви можете бачити, що навколо нього багато індукторів. Ці маленькі чорні елементи є індукторами, і ці чотири сірі елементи вгорі є індукторами. Це чотирифазний перемикач підсилювача 18-20, який забезпечує ядро чіпа.
Ебен: У вас є ШІМ [широтно-імпульсна модуляція] на два мегагерца, тож кожні півмікросекунди ви підключаєте п’ять вольт до вихідного вузла на частку півмікросекунди. Чим більше навантаження, тим більше робочий цикл ШІМ. І саме так працює більшість комутаторів, як працюють рейки.
Але з чотирифазною рейкою у вас є чотири з цих машин, які живлять один і той самий вузол через власні котушки індуктивності, і ці періоди зсуваються на одну восьму мікросекунди, тому вони мають зсув фази на 90 градусів.
А це означає, що ви можете швидше реагувати [на зміни в споживанні живлення плати].
На момент запуску Raspberry Pi 4 мав однофазне джерело живлення. Але новіші плати мають двофазний режим, а цей тепер чотирифазний. Перехід від однофазного до двофазного – це те, що забезпечує робочу точку 1,8 ГГц на Raspberry Pi 400 і більш сучасному Raspberry Pi 4s.
І, звичайно, велика новина полягає в тому, що тепер є перемикач живлення!
Джеймс: У нас є перемикач живлення, який працює так само, як кнопка живлення ПК або ноутбука. Він має м'який і жорсткий режими відключення живлення: якщо ви торкаєтеся кнопки при завантаженні, він скаже Linux вимкунтись; якщо ви тримаєте кнопку досить довго, вона вимикається, розрізаючи напрямні живлення.
Ще одна річ, яку робить цей чіп керування живленням, — це він передає «PD» джерелам живлення USB [Розподіл живлення — стандарт узгодження типу джерела живлення USB-C, який використовується пристроями з більшою потужністю].
USB PD забезпечує послідовний інтерфейс для джерела живлення USB, з яким чіп може зв’язатися та сказати: «Гей, які напруги та струми ви можете мені надати?», а потім він може вибрати один. [Raspberry Pi 5] завжди вибиратиме 5 В, але тепер ми маємо можливість поговорити з джерелом живлення, щоб перевірити, чи підтримує воно 5 ампер.
[Примітка редакції: Raspberry Pi запускає джерело живлення 5 V, 5 A, але наразі більшість інших джерел живлення USB PD не підтримують цей режим.]
Якщо у вас немає джерела живлення на п’ять ампер [наприклад, джерело живлення Raspberry Pi 4 було 3 A], це досить сильно обмежує вихідний струм USB, максимум до 600 міліампер, замість приблизно 1,1 на Raspberry Pi 4. Отже, ви можете запускати мишу та клавіатуру, але вони не завантажуватимуться з накопичувачів USB: вони відмовляться це робити за замовчуванням.
Ебен: Це одна з тих справді складних інженерних речей, про які ми багато дискутували. Коли ми говоримо, що плата може споживати 12 Вт, ми маємо на увазі, що вона може споживати 12 Вт, якщо ви створите для неї жахливий сценарій використання, який навмисно спроектовано, щоб не робити нічого корисного, але споживати 12 Вт.
Отже, маємо 600 міліампер і режим 1,5 ампера для USB. Raspberry Pi 5 вибирає між ними на основі того, чи виявляє він джерело живлення на 5 ампер чи ні. Або ви можете вставити щось у config.txt, що замінити його.
І переважна більшість людей із наявним [3-амперним] джерелом живлення підключать його, встановлять перевизначення в config.txt і просто забудуть про це.
Джеймс: Це все ще п’ять вольт, тому що ми не хочемо перетворювати потужність, скажімо, з дев’яти вольт, які більшість людей використовує, щоб отримати більше енергії в плату. Вони отримують більше напруги, а потім перетворюють її на п’ять вольт. Ми цього не робимо, тому що кремній обходиться дорого, а також дорого витрачається енергія, яка просто нагріває плату. Ми зробили щось більше Raspberry Pi, а саме створили джерело живлення, яке може керувати п’ятиамперним навантаженням при п’яти вольтах, що не є стандартним режимом PD, але ви можете змінити це.
Ебен: Ми заохочуємо людей купувати нові продукти!
Удосконалення виробництва
Дно плати стало менш гострим, ніж раніше - що там змінилося?
Джеймс: Технологія пайки відрізняється. Ми зробили один крок - один великий крок.
Замість того, щоб руки робота вставляли ці компоненти [наскрізні отвори] і розбризкували розплавлений припій під ними, ми використовуємо поверхневе кріплення.
Ви говорите, поверхневе кріплення, але воно все ще йде в отвори?
Джеймс: Це вірно. Процес SMT (технологія поверхневого монтажу) полягає в тому, що ви берете екран із маленькими отворами та натираєте поверх нього [паяльну] пасту. Машина підбору та розміщення кладе компоненти. Потім ви пропускаєте його через піч, у якій припій розплавляється, і все прилипає.
Ви робите це для задньої частини, а потім традиційно ви робите це для верху без будь-яких речей, які проходять через плату. А потім ви робите ці деталі з наскрізними отворами як останній крок, хвилею або вибірковим паянням.
Але ми більше не робимо цей останній крок. Частково це пояснюється тим, що тепер машини для підбору й розміщення можуть забирати більші речі, оскільки ми маємо ці нові головки, але також ми працювали з виробниками роз’ємів, щоб обрізати контакти та використовувати високотемпературний пластик у різних місцях, повторювали сліди, розміри отворів і пасту, тож тепер ви наклеюєте все на верхній шар, машина «підбирає та розміщує» виконує кожен окремий компонент, а потім ви просто ставите його в піч. У речах з наскрізними дірками паста зверху плавиться і йде в дірки. Робота зроблена!
Ебен: За винятком… ми виявили додаткову перевагу наявності цих контактів, які стирчать через плату, а саме те, що разом із роз’ємом для SD-карти вони захищають нижню частину плати від механічних пошкоджень.
Це для цього потрібні ці маленькі петельки?
Джеймс: Так, вони повинні зупинити розбивання конденсаторів на столі.
Тo є поверхневий наскрізний штифт?
Ебен: Ха! Так! Навіть два!
Я припускав, що це тестові точки.
Джеймс: Вони корисні, якщо ви щось робите. Вони заземлені.
Ебен: Він дійсно досить плоский. [Джеймсу] Ти вибрав ті, які мають однакову висоту?
Джеймс: Так, вони такої ж висоти, як тримач SD-карти.
Повне інтерв'ю ви можете подивитись в журналі HackSpace
Прочитайте повне інтерв'ю в issue 71 of HackSpace magazine. Там є відмінні розділи про те, чому ми вирішили зробити новий чіп для Raspberry Pi 5, і проблеми, з якими стикаються в спробі зберегти ціну якомога нижче для кінцевих клієнтів.
