Vorstellung Raspberry Pi 5
geschrieben von Stefan, zuletzt aktualisiert amDie mittlerweile 5. Auflage des Raspberry Pi gibt es nun schon eine Weile. Ich habe mir den Raspberry Pi 5 angeschaut und stelle euch die Neuheiten vor. Außerdem zeige ich euch wofür sich der Raspberry Pi mittlerweile einsetzen und wie einfach sich dieser erweitern lässt.
Schon der Vorgänger, der Raspberry Pi 4, der Mitte 2020 veröffentlicht wurde, hatte in Bezug auf die Leistung einen riesigen Schritt gemacht. Seit Ende 2023 gibt es nun den Raspberry Pi 5 und der hat es leistungstechnisch in sich. So kommt die 5. Generation auf eine drei mal so hohe CPU-Leistung (Geekbench 5) und die Grafikleistung hat der Hersteller sogar vervierfacht.
Erstmals ist die Leistung in einem Raspberry Pi so hoch, dass man diesen mit einem normalen Prozessor von Intel vergleichen kann. Im Vergleich mit dem Intel Prozessor N100 (4c4t) ist der Raspberry Pi 5 etwas mehr als halb so schnell.
Vom Raspberry Pi 5 sind zwei verschiedene Versionen erhältlich. Diese unterscheiden sich nur durch die Menge des Arbeitsspeichers. Dieser ist als LPDDR4X-4266 direkt auf die Platine gelötet und später nicht erweiterbar.
- Raspberry Pi 5 (4 GB) * für ca. 65 Euro
- Raspberry Pi 5 (8 GB) * für ca. 90 Euro
Für die allermeisten Anwendungszwecke reicht die 4 GB Version völlig aus. Neben der CPU-Leistung ist die Unterstützung von PCI-Express wohl die bedeutendste Neuigkeit. Gestartet war der Raspberry Pi 5 mit PCIe 2.0x1, mittlerweile lässt sich aber auch der neuere Standard PCIe 3.0 aktivieren. Dieser befindet sich noch im Langzeit-Stabilitätstest, ich hatte allerdings in meinen Tests keine Probleme.
Mit PCIe 3.0x1 sind maximale Datentransferraten auf eine M.2 SSD von ca. 872 MB/s erreichbar, bei Nutzung von PCIe 2.0x1 sind es mit 447 MB/s ca. die Hälfte.
M.2 SSDs lassen sich allerdings nicht nativ verbauen, sondern erfordern eine Erweiterungsplatine, oft auch HAT genannt, die über oder unter dem Raspberry Pi angebaut wird. Wir haben einmal die Pimoroni M.2 NVMe Base * als auch das GeeekPi N04 M.2 SSD Shield * getestet.
Da sich auf den Platinen eigentlich nur die M.2 Aufnahme für eine 2280-SSD (oder kürzer) befindet und kein eigener Chip vorhanden ist (die Verbindung erfolgt immer über ein PCIe-Kabel), gibt es hier keinen Unterschied in der Geschwindigkeit. Einzig das Layout ist verschieden, da die Pimoroni M.2 NVMe Base * nicht über dem Raspberry Pi 5 montiert wird, sondern darunter. Das soll die Kühlung des Prozessors verbessern.
Mittlerweile gibt es auch Platinen die zwei oder mehr M.2 SSDs aufnehmen können. Diese sind mit 45 Euro mehr als doppelt so teuer wie eine normale M.2 Platine. Das liegt auch daran, dass sich auf diesen Platinen ein PCIe-Switch z.B. in Form des ASM1182e Chips befindet, der die PCIe-Leitungen auf beide M.2 SSDs aufteilt. Auch so eine Platine habe ich mit dem Geekworm X1004 Dual M.2 NVMe SSD Shield * erfolgreich getestet.
Während sich die einfachen Platinen für nur eine M.2 SSD mit PCIe 3.0 ansprechen lassen, ist die Geekworm X1004 Dual M.2 NVMe SSD Shield * auf PCIe 2.0 limitiert, da der ASM1182e PCIe-Switch nur PCIe 2.0 beherrscht. Die Datenrate liegt also bei maximal 447 MB/s, was aber z.B. für ein NAS trotzdem völlig ausreicht.
Die Installation wird immer einfacher
Die Installation des Betriebssystems erfolgt in der Regel auf eine microSD Karte. Es empfiehlt sich eine schnelle und möglichst belastbare SD-Karte wie die Samsung PRO Plus 128 GB * oder die SanDisk Extreme 128 GB * zu verwenden. Kostenpunkt ca. 15 bis 20 Euro. An Speicherplatz reichen hier eigentlich auch 32 GB aus, die größeren Varianten kosten aber kaum mehr und sind langlebiger.
Verfügt ihr über einen die entsprechenden Adapter, lässt sich das Betriebssystem auch direkt auf einer M.2 oder SATA SSD installieren. Ich habe das mit dem ORICO M.2 NVMe SSD Gehäuse * getestet. In meinem Anwendungsfall habe ich mir ein NAS gebaut und hier wollte ich die Daten vom Betriebssystem trennen. Daher habe ich am Ende dann eine microSD Karte für das Betriebssystem genutzt.
Da der Raspberry Pi 5 voll 64bit fähig ist, solltet ihr auch unbedingt ein 64-bit Betriebssystem benutzen. Einige Anwendungen laufen nur noch im 64 bit Modus wie z.B. die Datenbank InfluxDB v2. Im Raspberry Pi Imager könnt ihr außerdem alternative Betriebssystemimages benutzen, z.B. das Raspberry Pi OS Lite, welches auf Debian Lite basiert und mit ca. 400 MB deutlich kleiner daherkommt wie das normale Raspberry Pi OS mit Desktop und Multimediaanwendungen (ca. 2,5 GB), die ihr im Zweifelsfall vielleicht gar nicht benötigt.
Der Raspberry Pi 5 ist ein Hitzkopf
Die deutlich gesteigerte CPU-Leistung hat ihren Preis: sowohl die maximale Energieaufnahme als auch die daraus resultierende Abwärme, hat sich deutlich erhöht. Wer seinen Raspberry Pi 5 immer mal wieder stärker belastet, sollte eine aktive Kühlung installieren.
Mit dem GeeekPi Armor Lite V5 * gibt es hier für ca. 10 Euro einen großen Aluminiumkühler auf dem ein PWM-gesteuerter Lüfter sitzt. Der Lüfter selbst dreht sich im Leerlauf und unter geringer Last nicht und auch unter voller Last ist der Lüfter nicht zu laut.
Setzt ihr auch eine eventuelle M.2 SSD im Dauereinsatz ein, empfiehlt sich auch hier zumindest eine passive Kühllösung wie z.B. der ICY BOX Flacher M.2 Kühler *. Ich hatte in meinem NAS mit zwei M.2 SSDs zunächst keine Kühlkörper für die SSDs installiert, da ich davon ausgegangen war, dass sich diese aufgrund der geringen Geschwindigkeit im Raspberry Pi 5 nicht überhitzen. Tatsächlich haben sich diese bereits nach 1 Stunde Dauerlast (1 Gbits Netzwerktransfer) auf bis zu 85°C erhitzt. Das ist die Maximaltemperatur, die Western Digital für meine SSDs (WD Black SN770 2 TB *) angibt.
Nachdem ich auf beiden M.2 SSDs den ICY BOX Flacher M.2 Kühler * installiert hatte, sind die Temperaturen auf maximal 60°C deutlich gefallen. Durch die Kühlung des Prozessors wird dieser maximal 70°C warm, wobei sich häufig der Lüfter nicht einmal dreht. Der massive Passiv-Kühlkörper alleine macht hier schon einen großen Unterschied.
Mit dem Design meines Raspberry Pi Gehäuses war ich nicht zufrieden, da die Abwärme nicht korrekt abgeführt wurde (der Luftaustausch war viel zu gering). Mit Hilfe der Wärmebildkamera FLIR habe ich mir am Ende ein eigenes Gehäuse designt und gedruckt, welches die Wärme perfekt abführt und die Komponenten nicht überhitzt. Dabei wird die Abwärme der CPU separat durch Lufteinlässe abgeführt und erhitzt so nicht die M.2 SSDs, die ich möglichst kühl halten möchte.
Ein geeignetes USB-C Netzteil ist wichtig !
Einen noch wichtigeren Tipp gebe ich euch in Bezug auf das zu verwendende USB-C Netzteil. Der Vorgänger war bei der Energieversorgung schon zickig, beim Raspberry Pi 5 ist nun aber das originale Raspberry Pi 5 USB-C Netzteil 27W * zur Pflicht geworden.
In meinen Tests hatte ich dieses zuerst nicht verwendet und hatte immer wieder Probleme mit Instabilität und sporadischen Neustarts. Ich hatte insgesamt 5 USB-C Netzteile (darunter auch ein 100 Watt Modell von UGREEN) ausprobiert, aber alle sind mit den schnellen Lastwechseln des Raspberry Pi 5 nicht klar gekommen.
Wenn man Glück hat, findet man dazu auch entsprechende Fehlermeldungen im Syslog. Allerdings kommt es auch zu Dateifehlern, Neustarts usw. zu denen man unter Umständen keinen Eintrag im Syslog findet, weil bei einer zu großen Unterspannung der Raspberry Pi 5 eine Kernel Panik auslöst und sofort abstürzt oder neustartet. Diese Neustarts bekommt man teilweise gar nicht mit, sofern man den Raspberry Pi 5 nicht pausenlos im Auge hat.
Energieverbrauch
Mehr CPU-Leistung bedeutet meist auch einen etwas höheren Energieverbrauch. Der hält sich mit 3,2 Watt im Leerlauf bei der Benutzung einer microSD-Karte aber zum Glück im Rahmen. Der Broadcom BCM2712 wird noch in einem 16 nm Verfahren gefertigt und kann natürlich nicht mit modernen High-End Prozessoren mithalten, die mittlerweile in 3 nm gefertigt werden.
Wenn man bedenkt, das der viel langsamere Raspberry Pi 3 B+ * ca. 2,5 Watt und der Raspberry Pi 4 sogar 3,8 Watt im Leerlauf benötigte, kann man hier doch von einem Fortschritt sprechen.
Zustand | Energieaufnahme | |
Leerlauf (mit microSD-Karte) | 3,2 Watt | |
Leerlauf (mit 1x M.2) | 3,4 Watt | |
Leerlauf (mit 2x M.2) | 4,2 Watt | |
1 Gbit LAN-Transfer (mit 2x M.2) | 8-10 Watt | |
100% CPU-Auslastung mit sysbench (mit 2x M.2) | 8 Watt |
Vergleich zu den Vorgängern
Ein Vergleich der wichtigsten Daten des Raspberry Pi 5 mit seinen beiden Vorgängermodellen.
Raspberry Pi 5 | Raspberry Pi 4 | Raspberry Pi 3B+ | |
Prozessor | Broadcom BCM2712 | Broadcom BCM2711 | Broadcom BCM2837B0 |
4x ARM Cortex-A76 @ 2,4 GHz | 4x ARM Cortex-A72 @ 1,5 GHz | 4x ARM Cortex-A53 @ 1,4 GHz | |
Geekbench 5 SC | 574 | 202 | -- |
Geekbench 5 MC | 1635 | 601 | -- |
Arbeitsspeicher | 4-8 GB LPDDR4X-4266 @ 17,1 GB/s | 2-8 GB LPDDR4-3200 @ 12,8 GB/s | 1 GB LPDDR2 |
Grafik | Broadcom VideoCore VII | Broadcom VideoCore VI | Broadcom VideoCore V |
Grafikleistung | 120 GFLOPS | 32 GFLOPS | 20 GFLOPS |
PCIe | PCIe 2.0 x1 / PCIe 3.0x1 (Test) | -- | -- |
Cache (L2+L3) | 4 MB | 1 MB | 0,5 MB |
Fertigung | 16 nm | 28 nm | 40 nm |
Netzwerk | 1 GBit | 1 GBit | 1 GBit |
WiFi | 802.11ac / BT 5.0 | 802.11ac / BT 5.0 | 802.11ac / BT 4.2 |
Fazit
Beim Raspberry Pi 5 hat die Raspberry Pi Foundation eigentlich alles richtig gemacht: deutlich mehr Leistung, endlich PCI-Express und dabei auch noch einen geringeren Energieverbrauch wie im Vorgänger. Die Preise sind mit 65 bis 90 Euro zwar auch angehoben worden, man erhält hier aber eine wirklich solide Basis, die sich mit vielen Addons noch weiter ausbauen lässt.
Ich werde euch in Zukunft meine Projekte, die ich mit dem Raspberry Pi 5 umgesetzt habe genauer vorstellen. Dazu gehört auch ein kleines und sparsames NAS, welches seine Daten auf zwei M.2 SSDs im Raid 1 sicher speichert.
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Kommentare (2)
Stefan (Team)
05.07.2024
@Michael: bezüglich der Kosten hast Du recht. Ich betreibe selbst auch ein NAS mit WOL / Autoshutdown was immer gut funktioniert. Allerdings ist das NAS bzw. die Netzwerkfreigabe halt nicht immer verfügbar, sondern muss erst per WOL aktiviert werden was mal 5 mal 30 Sekunden dauert (ka warum das bei mir so schwankt). Da ich bei mir evcc laufen lasse (Intelligentes Management für PV), muss dieses System aber immer laufen. In sofern ist da der RPI, der NAS und "PV Controller" gleichzeitig übernimmt eine gute Wahl.
Michael
04.07.2024
Zum NAS...ab 180 Euro bekommt man ein miniPC mit N100, 16G DDR4, 500G M.2 NVME SSD. Der Raspi 5 nimmt im Leerlauf (das ist der Bereich in dem sich eine NAS größtenteils befindet) weniger als die Hälfte an elektrischer Leistung als der miniPC mit N100 auf. Der N100 ist schneller und kann vermutlich WOL (ich besitze diesen miniPC für 180 Euro (Amaz...) nicht aber so gut wie immer können die x86 Rechner das). WOL in Verbindung mit OMV/Autoshutdown kann sehr viel Energie sparen. Die NAS wird bei mir von jeden PC über WOL geweckt und bei Nichtgebrauch (d.h. wenn alle PC's bzw. TV/Mediageräte ausgeschaltet sind) über den Autoshutdown-Plugin von OMV zuverlässig abgeschaltet. Warum soll die auch Nachts sinnlos vor sich hinlaufen? WOL dürfte am Raspi 5 nicht funktionieren (kein EFI). Dank WOL ist der Stromverbrauch des miniPC kaum höher als der des Raspi 5. Anders sieht es aus wenn über Docker oder nativ HomeAssistant oder ähnliches ausgeführt wird...dann muss das/der NAS möglichst immer laufen. Dann ist der Raspi5 wahrscheinlich die bessere Alternative. Pihole plus Unbound laufen bei mir auf einem Dell Wyse 3040 (3 Watt Leerlaufleistung) und das ist gut so. Ist immerhin der gesamte Internetzugang davon abhängig. Würde ich immer auslagern und lässt sich auch über ein Pi Zero 2 machen.
Wie hoch sind im günstigsten Fall nun die wirklichen Kosten für die Hardware beim Raspi 5?
Raspi 5 mit 8 GB =90 Euro (da der miniPC 16 GB hat setze ich hier die 8GB Version an)
Kühler plus Lüfter 10 Euro
27 Watt Netzteil 12 Euro
PCIex NVME-Adapter 17 Euro
SD Card 15 Euro
Die kosten für die NVME-SSD lasse ich mal weg da die beim miniPC auch anfallen. Wird ja keiner ein NAS nur mit 500 GB betreiben. Für das System selber sind die 500 GB des miniPC's schon reichlich überdimensioniert wenn man mal an System-Backups und dergleichen denkt.
Letztendlich sind das beim Raspi 5 ca. 150 Euro (mit Versand). Sind 30 Euro weniger als beim miniPC. Dafür hat der miniPC mehr Leistung, doppelt soviel Speicher, ein vernüftiges Gehäuse und als x86 Rechner wesentlich mehr Möglichkeiten was Programme, Docker/Container usw. betrifft. Der N100 kann im Gegensatz zum Raspi5 (nur H.265) hardwaremäßig wesentlich mehr Video-Formate transkodieren. Macht sich dann wieder beim Jellyfin Container unter OMV positiv bemerkbar. Letztendlich sieht der Raspi ohne vernüftiges Gehäuse wo alles (außer das NT) integriert ist und was dementsprechend teuer wäre, immer noch wie eine "Bastelbude" aus.
Ich würde auf alle Fälle den miniPC gegenüber dem Raspi5 favoritisieren. Aber das muss jeder selber wissen.
Wie hoch sind im günstigsten Fall nun die wirklichen Kosten für die Hardware beim Raspi 5?
Raspi 5 mit 8 GB =90 Euro (da der miniPC 16 GB hat setze ich hier die 8GB Version an)
Kühler plus Lüfter 10 Euro
27 Watt Netzteil 12 Euro
PCIex NVME-Adapter 17 Euro
SD Card 15 Euro
Die kosten für die NVME-SSD lasse ich mal weg da die beim miniPC auch anfallen. Wird ja keiner ein NAS nur mit 500 GB betreiben. Für das System selber sind die 500 GB des miniPC's schon reichlich überdimensioniert wenn man mal an System-Backups und dergleichen denkt.
Letztendlich sind das beim Raspi 5 ca. 150 Euro (mit Versand). Sind 30 Euro weniger als beim miniPC. Dafür hat der miniPC mehr Leistung, doppelt soviel Speicher, ein vernüftiges Gehäuse und als x86 Rechner wesentlich mehr Möglichkeiten was Programme, Docker/Container usw. betrifft. Der N100 kann im Gegensatz zum Raspi5 (nur H.265) hardwaremäßig wesentlich mehr Video-Formate transkodieren. Macht sich dann wieder beim Jellyfin Container unter OMV positiv bemerkbar. Letztendlich sieht der Raspi ohne vernüftiges Gehäuse wo alles (außer das NT) integriert ist und was dementsprechend teuer wäre, immer noch wie eine "Bastelbude" aus.
Ich würde auf alle Fälle den miniPC gegenüber dem Raspi5 favoritisieren. Aber das muss jeder selber wissen.
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