Raspberry Pi 5는 Pi 4 두 대보다 낫다

 (hackaday.com)
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  • Raspberry Pi 5는 대부분의 벤치마크에서 Pi 4보다 2~3배 빠르고, 2023년 10월 출시 후 성능이 필요한 프로젝트의 기본 선택지가 될 가능성이 큼
  • 성능 향상은 BCM2712 SoC와 2.4GHz ARM A76 4코어, 더 빠른 DRAM·VideoCore·WiFi·SD 인터페이스, 듀얼 MIPI와 듀얼 4K 60Hz HDMI 출력에서 나옴
  • 기가비트 이더넷은 그대로지만 ARM 암호화 확장 지원으로 AES 성능이 45배 빨라져, TLS가 많은 환경에서 암호화 병목을 줄일 수 있음
  • 높아진 성능만큼 전력과 발열 부담도 커져 Pi 5는 최대 12W를 소비하며, 방열판이나 팬 기반 능동 냉각이 필요할 수 있음
  • 공식 PCIe 2.0 x1 노출, RP1 사우스브리지, 전원 버튼, RTC, USB-C Power Delivery 지원은 데스크톱·스토리지·카메라·디스플레이 프로젝트의 활용 폭을 넓힘

Pi 4 대비 두 배 안팎으로 올라간 성능

  • Raspberry Pi 5는 Raspberry Pi 4 두 대 수준의 속도를 내며, 가격 인상은 5달러로 소개됨
  • 속도가 필요한 프로젝트에 Pi 4를 쓰려던 사용자는 Pi 5 판매 시작까지 몇 주 기다리는 편이 나을 수 있음
  • 성능 향상의 중심에는 새 Broadcom BCM2712 SoC가 있음
    • Pi 5는 ARM A76 4코어를 2.4GHz로 구동함
    • Pi 4는 ARM A72 4코어를 1.8GHz로 구동함
    • CPU는 Pi 4 대비 대략 2~3배 유리함
  • DRAM 클럭은 두 배로 올라감
  • VideoCore는 더 효율적으로 바뀌었고 픽셀 처리 속도도 약 두 배 수준임
  • 새 WiFi 컨트롤러는 같은 무선 칩으로 약 두 배의 처리량을 냄
  • SD 카드 인터페이스도 두 배 빠르게 동작할 수 있어 부팅 시간이 10초 미만, 대략 8초에 가까워질 수 있음

디스플레이, 카메라, 암호화와 네트워크

  • Pi 5에는 MIPI 카메라/디스플레이 라인이 두 개 있어 스테레오 이미징이나 카메라와 외부 디스플레이 동시 사용이 가능함
  • HDMI는 4K 60Hz 디스플레이 2대를 구동할 수 있음
  • 전반적인 2배 개선에서 벗어나는 부분도 있음
    • 기가비트 이더넷은 여전히 기가비트 이더넷임
    • 이 제한에 부딪히는 사용자는 외부 네트워크 어댑터가 필요함
  • 새 Broadcom SoC는 ARM 암호화 확장을 지원함
    • AES 같은 작업에서 Pi 4 대비 45배 빠름
    • TLS가 거의 모든 곳에서 쓰이는 환경에서 암호화 성능이 병목이 되지 않게 해줌
  • 비공식 테스트에서도 전반적으로 Pi 4보다 약 두 배 빠르게 느껴졌고, Pi 400보다 훨씬 민첩한 수준임

전력, 발열, 케이스 설계

  • Pi 5는 같은 작업량에서는 Pi 4보다 효율적이지만, 더 강하게 밀어붙일 수 있어 최대 소비 전력이 늘어남
    • Pi 5의 피크 전력은 12W
    • Pi 4의 피크 전력은 8W
  • 전력 공급과 발열 처리가 Pi 5 사용 비용과 설계 조건에 포함될 수 있음
  • 새 전원 서브시스템은 DA9091 전원 관리 IC를 사용함
    • 8개의 별도 전압을 생성함
    • BCM2712 SoC에 20A를 공급할 수 있음
    • Raspberry Pi와 Renesas가 공동 개발한 칩임
    • 실시간 클럭 유닛도 포함됨
  • USB-C Power Delivery를 지원해 충분한 전력을 공급할 수 있는 전원 어댑터를 찾기 쉬워짐
  • 전원 버튼이 기본 탑재되어 기존의 전원 버튼 개조 필요성을 줄임
  • 발열은 Pi 5의 주요 제약임
    • 방열판이 필요할 수 있음
    • 팬이 있는 능동 냉각 솔루션이 필요할 수도 있음
    • 보드에는 팬 헤더가 있음
  • Raspberry Pi는 Pi 5용 케이스도 다시 설계함
    • 팬을 추가함
    • 분리 가능한 덮개와 하단 통풍구를 넣음
    • 작은 아크릴 조각이 전원 버튼 캡과 전원 상태 표시등 역할을 함

공식 PCIe와 NVMe 가능성

  • Pi 5에서 데스크톱 용도로 가장 눈에 띄는 새 기능은 공식 PCIe 레인 지원임
  • Pi 4는 USB 컨트롤러와 SoC 사이에서 PCIe를 사용했고, 이를 가로채는 해킹이 있었음
  • CM4는 USB와 PCIe 중 선택할 수 있었지만, 보드를 직접 설계해야 했음
  • Pi 5는 해킹 없이 PCIe를 사용할 수 있음
  • 다만 어댑터가 필요함
    • 단일 PCIe 2.0 레인이 플랫 플렉스 커넥터로 노출됨
    • 사용하려는 주변기기에 맞는 어댑터 보드가 필요함
  • Jeff Geerling의 테스트에서는 Raspberry Pi의 프리뷰 하드웨어 어댑터로 NVMe 드라이브를 연결함
    • 공식 지원되는 PCIe 2.0에서는 450MB/s를 얻음
    • /boot/config.txt 한 줄을 바꿔 비지원 PCIe 3.0 모드를 켜면 거의 900MB/s를 얻음
    • PCIe 3.0은 인증된 동작이 아니며, 대부분의 경우 동작했다는 결과임

RP1 커스텀 컨트롤러의 역할

  • Pi 5의 듀얼 MIPI, 듀얼 USB 3.0, 듀얼 USB 2.0, 주변기기 대역폭 개선은 Raspberry Pi의 자체 RP1 인터페이스/사우스브리지 칩 덕분임
  • Eben Upton은 RP1을 칩렛 아키텍처에 가깝다고 설명함
  • Broadcom은 미세 공정으로 SoC를 만들고, Raspberry Pi는 더 크고 저렴한 공정으로 나머지 I/O를 처리함
  • RP1이 담당하는 기능은 다음과 같음
    • Ethernet
    • USB
    • MIPI
    • 아날로그 비디오 출력
    • USART
    • I2C
    • I2S
    • PWM
    • GPIO
  • SDRAM, SD 카드, HDMI는 RP1 담당이 아님
  • Pi 5는 SoC와 RP1 사이의 백본으로 PCIe 4레인을 사용함
    • 링크 대역폭은 16Gb/s
    • PCIe는 독점 프로토콜이 아니어서 Raspberry Pi와 Broadcom이 비교적 느슨하게 협력할 수 있음
  • SoC에 여분의 PCIe 채널이 있어 최종 사용자에게 PCIe를 노출할 수 있었음

사라진 포트와 새 커넥터

  • Pi 5에서는 큰 노란색 컴포지트 비디오 출력 단자가 사라짐
    • 대신 납땜해 사용할 수 있는 라인은 노출됨
  • 기존 오디오 출력 잭은 완전히 제거됨
    • 고음질 오디오가 필요하면 HDMI 오디오 출력이나 HAT에 의존해야 함
  • 추가 연결 요소는 다음과 같음
    • 4핀 헤더의 PoE
    • 3핀 헤더의 ARM 디버그/UART
    • RTC 유지를 위한 JST 배터리 커넥터
  • 방열판이나 팬 장착을 고려해 프로세서 주변에 장착 홀이 추가됨
  • MIPI 카메라/디스플레이 플랫 플렉스 커넥터는 Pi 4의 넓은 형태가 아니라 Pi Zero에서 본 더 얇은 형태를 사용함

제품 포지션과 공급 계획

  • Pi 5는 단일 보드 컴퓨터 시장 전체를 뒤집는 제품은 아니지만, Pi 4보다 최소 두 배 좋고 가격 인상은 작음
  • 과거 Pi 4가 큰 웃돈에 거래되던 시기를 떠올리면 Pi 5는 좋은 가격대에 놓여 있음
  • 더 빠른 Linux SBC도 시장에 있지만 가격이 더 높으며, Pi 5의 가치 제안은 여전히 탄탄함
  • Raspberry Pi의 문서와 소프트웨어 지원도 장점임
  • Raspberry Pi는 2023년 남은 기간 동안 100만 대에 조금 못 미치는 Pi 5를 생산해 매장에 공급할 계획임
  • 속도가 필요하고 발열을 처리할 수 있다면 Raspberry Pi 5를 선택하지 않을 이유가 거의 없음

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Hacker News 의견들

  • “Pi 5에 필요한 전력을 공급할 수 있는 전원 찾기가 훨씬 쉬워졌다”는 말은 대체로 틀린 것 아닌가 싶음
    Pi 4는 5V 3A, 즉 15W를 쓰고, 표준상 15W를 넘기려면 전압을 올리는 쪽인데 Pi 5는 전류를 올렸음
    5V 5A USB-PD 전원공급장치는 거의 보이지 않으며, 9V 3A를 5V 5A로 낮추는 벅 컨버터 동글은 얼마쯤 할지 궁금함

    • 직접 찾아본 바로는 지금까지 5V 5A 협상이 되는 건 Radxa 30W 어댑터뿐이었고, 대부분은 3A까지만, 드물게 4A까지였으며 미국에서 구할 수 있는 건 못 찾았음
      전원 어댑터가 지원하더라도 고품질 케이블이 아니면 전압 강하가 커서 저전압 경고가 뜰 수 있음
      지금은 공식 전원공급장치나 나중에 나올 공식 PoE+ HAT를 추천함
    • 공식 전원공급장치와 비슷한 가격일 것 같고, 곧 그런 제품들이 나오기 시작할 듯함
      현재 보이는 5V 5A 전원공급장치 가격은 £11.90임
      출시 영상 중 하나에서 이 절충을 다뤘는데, 3A 전원만 있으면 하위 USB 전력이 제한될 뿐 나머지는 동작한다고 함
    • 동의하지 않음. 다음처럼 꽤 명확한 설명을 찾았음: https://www.anandtech.com/show/16712/usbc-power-delivery-hit...
      USB-PD R3.1은 고정 전압, 프로그래머블 전원공급장치(PPS), 조정 가능 전압공급장치(AVS)를 지원하고, 고정 전압 방식의 표준 전력 범위(SPR)는 5V, 9V, 15V, 20V에서 3A와 5A를 지원한다고 되어 있음
      AnandTech가 맞다면 이보다 더 분명하기 어렵고, PPS도 참고할 만함. 앞에 있는 Anker 충전기는 3.3V~11V에서 5A를 제공하므로, 5A 지원 e-marker 케이블만 있으면 5V 5A는 그 범위 안에 정확히 들어감
      Pi 5가 PPS 협상을 지원하는지는 모르지만, 지원한다면 충전기 호환성은 올라갈 것임. Pi 5에 벅 컨버터 같은 게 들어갔어야 한다는 데는 동의하지만, 표준 미준수라고 하기는 어렵고 표준의 흔하지 않은 사용 방식에 가까움
    • 결국 Pi를 돌리려면 승인된 전원공급장치를 사는 게 맞음
      Pi 4에서도 아무 USB 충전기나 쓰려 하면 고생길이고, 배터리가 달린 기기도 아니기 때문임
    • Pi 5는 USB 포트에서 상당한 전류를 끌어쓸 계획이 아니라면 5V 3A 초과 전원이 필요하지 않음
      5V 5A 전원공급장치를 쓰지 않으면 USB 포트가 각각 600mA로 제한될 뿐이고 그래도 문제없이 쓸 수 있음

  • Raspberry Pi가 꽤 비싸지고 있음
    기억이 맞다면 초기 모델은 $30 정도였던 것 같은데, 이제는 $80 이상을 요구함

    • 제품군을 더 다양화해서 더 싼 모델과 더 비싼 모델을 모두 내야 할 것 같음
      나를 포함해 여기 있는 많은 사람은 더 강력하고 덜 저렴한 모델도 좋아할 듯함. Raspberry Pi의 핵심 장점은 공통 표준처럼 쓸 수 있는 확장 가능한 소형 컴퓨터라는 점이라고 보고, 가격은 크게 신경 쓰지 않지만 CPU와 입출력 성능에 자주 발목이 잡힘
      스마트폰에서 보듯 비슷한 SoC들은 훨씬 더 잘할 수 있음. 동시에 많은 사용자와 용도에는 지금처럼 비싸지기보다 더 저렴해야 하는 것도 맞음
      프리미엄 고성능 모델을 팔아 저가 모델을 보조하는 식도 가능했을 듯함
    • 제대로 된 전원공급장치, 저장장치, 케이스, 냉각까지 넣으면 이제는 amd64 박스가 Pi보다 더 쌈
      Pi 3 서버를 그런 기기로 바꿀 예정이고, ARM을 안 다뤄도 된다는 점이 큰 장점임
    • 2012년 2월의 $35는 오늘날 $47임
    • 필요한 게 무엇이냐에 따라 다름
      구형 모델은 여전히 살 수 있고 출시 때보다 더 싸졌음. 대신 이제는 더 비싼 돈을 내고 더 성능 좋은 모델을 살 선택지가 생김
      v4가 필요하다면 가격은 내려가는 중임
    • “이제는 $80 이상을 요구한다”는 건 보조금이 들어간 가격이 아니라 실제 가격에 가까운 금액을 보고 있다는 뜻일 뿐임
      나는 RISC-V 보드를 기다리고 있음. 적어도 RPi 보드와 달리 제대로 된 문서를 얻을 수 있을 테니까

  • Pi 5가 나오면 싼 Pi 4를 낚아챌 생각임

    • 새 Raspberry Pi 4도 계속 팔 예정임: https://rpilocator.com/?cat=PI4
    • 누가 굳이 브레드보드 선을 다 풀고, 먼지 쌓인 서랍 어딘가에 잊혀 있던 걸 꺼내서 팔겠나 싶음

  • 정상가에 재고 있는 Pi 4를 찾아서 뭔가 이득 본 줄 알았는데… 젠장

    • Pi 4는 여전히 훌륭한 장비임
      전력도 8W뿐이고, Pi 5는 12W라서 냉각 걱정도 덜함. Pi 4가 좋은 선택인 프로젝트는 여전히 아주 많음
      다만 범용 컴퓨터로는 Pi 5가 Pi 4로는 조금 버거웠던 여러 용도에서 경쟁력 있는 수준에 가까워지는 중임. 웹 브라우징, 가벼운 개발 작업 같은 미니 워크스테이션 용도로는 Pi 5를 충분히 고려할 수 있을 듯하고, Pi 4에서 약간 둔하게 느껴지던 부분이 나아질 것 같음
    • Pi 4는 여전히 Pi 4이고, 쓰려는 용도에 필요한 소프트웨어 지원이 Pi 5에 언제 붙을지는 모름

  • 사람들이 정말 RPi에서 성능을 기대하나?
    매력은 충분히 쓸 만하고, 충분히 열려 있고, 주변장치와 만지작거릴 요소가 많다는 데 있는 것 아닌가 싶음. 아니면 내가 감을 잃은 건지도 모르겠음

    • 점점 더 그렇다고 봄
      지금은 취미 개발을 거의 Raspi 기기로 옮겼고, Raspberry Pi 400을 주 작업용으로 쓰며 여러 3, 4 모델로 프로젝트를 함
      Pi 하나에 개발 도구, 입출력 등 모든 걸 넣어 프로젝트를 독립적으로 패키징할 수 있다는 점이 아주 좋음
      새 프로젝트를 시작하려면 또 다른 Pi를 설정하고 바로 가면 됨
      더 높은 성능 모델이 있으면 내가 하는 작업을 더 많이 Pi 위로 옮길 수 있음. VS Code 같은 것도 돌아가긴 하지만 아주 좋지는 않고, Pi 4에서는 많은 것이 거의 훌륭한 수준에 가까움
      Pi 5는 그 균형을 바꿀 만큼 충분해 보임
    • 소형 폼팩터 PC와 비교해도 Pi는 공간을 거의 차지하지 않고 수동 냉각으로도 잘 동작함
      배터리 팩으로도 돌릴 수 있어서, 좋아하는 Starbucks에서 태블릿으로 접속해 개발할 수도 있음
    • 더 높은 성능이 필요 없다면 Zero 2 W 같은 구형이자 훨씬 싼 모델을 여전히 살 수 있고, 가격은 4분의 1 수준임

  • 부팅 시간이 8초라니, 내 Commodore 64보다 2초밖에 느리지 않음
    비꼼을 좀 덜어내면, 더 나은 시스템인 건 맞겠지만 코어가 1.8GHz 대신 2.4GHz로 돈다고 해서 전력 소모를 무시할 수는 없음
    오버클럭과 같은 문제가 있음. 클럭은 올릴 수 있지만, 보드 납땜이 녹거나 패키지 아래 PCB가 박리되기 전에 코어를 제한해야 하므로 패키지에서 빼낼 수 있는 열에는 한계가 있음
    Broadcom 사람들이 이걸 감안했을 것이라 보지만, “클럭이 33% 빠르니 데이터도 33% 더 처리하겠네”라고 단순히 말할 수는 없음

    • 공정 크기를 줄였기 때문에 Pi 5가 Pi 4보다 전력 효율이 더 좋음

  • 성능 경쟁 대신 $35 가격대를 유지했으면 좋았을 텐데

    • 발표 스레드에서 누군가 인플레이션을 반영하면 Pi 5 출시가가 Pi 4보다 더 싸다고 보여줬던 것 같음
      결국 내 생각에 Pi는 싼 것이 핵심이라기보다, 좋은 가치를 유지하면서도 충분히 유능한 것이 핵심임
      가격 책정에는 숨은 복잡성이 많을 테고, 가격을 12.5% 낮춰 $35로 만들기 위해 기능이나 성능을 12.5%보다 훨씬 더 크게 포기해야 할 가능성도 큼

  • 새로운 Broadcom SoC가 드디어 ARM 암호화 확장을 지원한다니 훌륭하고, 진작 됐어야 했음

  • Pi 5는 정말 좋지만 방열판이 필요하다는 점이 내게는 완전히 다른 게임처럼 느껴짐
    4와 5가 함께 있는 한은 괜찮음. 실험을 하는 건 아주 좋지만, 저전력이고 다용도로 쓸 수 있다는 가치도 크다고 봄

    • 방열판이 필수는 아님
      방열판 없이 실행해서 온도 제한에 닿으면 CPU를 스로틀링하더라도 Pi 4보다 빠르다는 점을 일부러 강조했음
    • Pi 4도 부하가 걸리면 스로틀링하므로 사실상 방열판이 필요함
      다만 능동 냉각이 필요하지 않을 뿐임
    • Pi 4에는 CPU에 닿아 방열판처럼 동작하는 금속 케이스를 쓰고 있는데, Pi 5도 조만간 같은 방식으로 쓸 수 있으면 좋겠음

  • 언급된 냉각 방식이 방열판이든 팬이든 둘 다든, 본체의 크기와 무게에 큰 영향을 주는지 궁금함
    보드에 붙였을 때 거의 눈에 띄지 않는 팬으로 부하 중인 기기를 현실적으로 식힐 수 있을까?
    어쨌든 멋진 제품이고, 계속 새 기능과 사양 향상이 들어가는 걸 보니 좋음

    • 보통의 Pi HAT 크기 아래에 들어가는 팬 모듈을 공개했으니, 크기 면에서는 큰 영향이 없을 것 같음
      다만 통풍을 위한 구멍은 필요함
    • Pi 5는 모르겠지만, Pi 4에 방열판과 팬을 달아 쓰고 있음
      공식 Pi 케이스 안에 들어가도록 설계되어 겉에서는 능동 냉각 흔적이 없지만, 소음은 꽤 뚜렷하게 느껴짐
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