Nuestro veredicto
Le costará más que un Raspberry Pi 4, pero el Orange Pi 4B ofrece una variedad de ventajas, si puede esperar compilaciones de software más estables, eso es.
Para
Buen precio para las especificaciones
Incluye coprocesador NPU de alto rendimiento
Carril PCI Express desglosado para hardware externo
En contra
software inestable
Puertos USB limitados
Soporte de hardware PCI Express restringido
Hay mucho revuelo en torno al aprendizaje profundo y la inteligencia artificial en estos días, y casi todos los fabricantes de procesadores afirman que tienen la respuesta para acelerar las cargas de trabajo computacionalmente pesadas de construir su propia inteligencia artificial. Intel está trabajando en computación neuromórfica, inspirada en el cerebro humano, con su procesador de investigación Loihi escalado recientemente; Mientras tanto, Nvidia tiene productos como Jetson Nano que aprovechan su tecnología de procesamiento de gráficos como un acelerador de propósito general; Google tiene sus Unidades de procesamiento de tensores (TPU) internas, lanzadas para el mercado entusiasta en marzo del año pasado y que se actualizarán a principios de este año.
Estos grandes nombres no están solos en el mercado, eso sí: hay una gama de productos de nombres más pequeños, incluido el Seeed Studio Grove AI HAT, que afirma llevar la aceleración de la IA a las masas al menor costo posible: y es aquí donde Shezhen Xunlong Software Co. Orange Pi 4B apunta, con especificaciones para competir con el Raspberry Pi 4 Model B junto con un coprocesador de redes neuronales.
El diseño
Como su nombre lo indica, la gama Orange Pi de Xunlong se inspiró en el éxito de la familia de computadoras de placa única Raspberry Pi. Los modelos anteriores, como el Orange Pi 3, se han dirigido al extremo inferior del mercado; el Orange Pi 4B, a aproximadamente el doble del precio, es un valor atípico notable.
A primera vista, se le perdonaría pensar que el Orange Pi 4B está diseñado como una alternativa económica al Orange Pi 3: los cuatro puertos USB 3.0 de su predecesor se han reducido a dos puertos USB 2.0 y un solo USB 3.0 Tipo- Puerto C compatible con On The Go (OTG), que se encuentra molestamente cerca de la única salida HDMI de tamaño completo, un movimiento que significa que no podrá usar el puerto Tipo-C si su cable HDMI usa algo que no sea el carcasa de conector más delgada posible. A primera vista, parece que el conector mini-PCI Express del Orange Pi 3 también se ha ido; más bien, se ha relegado a un conector de cinta en la parte superior derecha de la placa, lo que requiere una placa de conexión PCIe opcional si desea usarla para hardware externo.
Al igual que sus antecesores, y el Raspberry Pis que inspiró su creación, el Orange Pi 4B se suministra como una placa de circuito simple y, en el momento de escribir este artículo, no había cajas disponibles. Básicamente, solo hay una variante, aunque el Orange Pi 4 no B se basa en el mismo hardware central. Si opta por la versión no B de $49, obtendrá dos puertos USB 3.0 de tamaño completo y un puerto host USB 2.0 adicional y le dará la opción de dejar el chip de almacenamiento flash integrado eMMC de 16 GB fuera de la lista de materiales para reducir su costo aún más. Sin embargo, hay una pérdida mayor en el cambio a un modelo que no es B: el acelerador inteligente Gyrfalcon NPU, disponible solo en el Orange Pi 4B.
El hardware
El Orange Pi 4B es uno de un número creciente de computadoras de placa única que optan por el procesador de sistema en chip RK3399 de Rockchip, que generalmente se anuncia como un diseño de seis núcleos. Eso es técnicamente cierto, pero oculta la complejidad del diseño debajo de la alfombra: la CPU del SoC se divide en dos grupos, ambos funcionan «hasta» 2 GHz; un clúster Arm Cortex-A72 de doble núcleo maneja tareas de alta demanda; un clúster Arm Cortex-A54 de cuatro núcleos está disponible para trabajos menos exigentes como un medio para ahorrar energía.
Para el usuario de Linux, la CPU aparece como un solo procesador de seis núcleos, y está a merced del programador que decide qué núcleo se elige para ejecutar una tarea determinada. Si bien esto hace que las cosas sean lo más fáciles de usar posible, significa que el rendimiento no escala como cabría esperar: incluso si una tarea es perfectamente paralelizable, no se ejecutará tres veces más rápido con seis subprocesos que con dos.
CPU RAM GPU Coprocesador Salida de video Puertos USB Red cableada Entradas de cámara inalámbrica Almacenamiento PCI Express Entradas de energía Tamaño Peso
Rockchip RK3399 2 GHz: 2 núcleos Arm Cortex-A72, 4 núcleos Arm Cortex-A54
LPDDR4 de doble canal
Brazo Mali-T864: OpenGL ES 3.1
Unidad de procesamiento neuronal (NPU) Gyrfalcon Lightspeeur 2801S
1x HDMI 2.0 4K60, 1x DisplayPort 1.2, 4K60 (a través de USB Type-C), 2x LCD (1x compartido con MIPI CSI)
2 hosts USB 2.0, 1 USB tipo C 3.0
1 Gigabit Ethernet Realtek RTL8211E
SparkLAN AP6256 de doble banda 802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth 5.0
2x MIPI CSI (1x compartido con LCD)
1x PCI Express 2.1
eMMC de 16 GB, expansión microSD
5 V 3 A CC, 5 V 3 A USB tipo C
95x61x24.5mm
48g
La CPU está acoplada a una GPU Arm Mali-T864, que incluye soporte de aceleración 3D de hardware en las distribuciones de Android y Linux más generales compatibles con Xunlong. Admite hasta OpenGL ES 3.1, aunque ni Xunlong como creador de SBC ni Rockchip como fabricante de SOC han recibido la certificación de conformidad del Grupo Khronos.
Hay 4 GB de memoria LPDDR4 de doble canal integrada, junto con 16 GB de almacenamiento eMMC, algo que se ha solicitado durante mucho tiempo a la gama Raspberry Pi centrada en el consumidor pero que aún no se ha suministrado. Otra característica de Orange Pi 4B de la que carece Raspberry Pi es la compatibilidad con PCI Express, disponible a través de un conector de cable de cinta a una placa de conexión opcional.
No es el SoC lo que hace que el Orange Pi 4B se destaque de la competencia: es la unidad de procesamiento neuronal (NPU) Lightspeeur 2801S, un acelerador centrado en el aprendizaje profundo diseñado y construido por Gyrfalcon Technologies. Se te perdonará que te lo pierdas con un vistazo al tablero; es un paquete BGA diminuto ubicado justo detrás de los puertos USB 2.0, que no tiene nada de especial a la vista.
El Orange Pi 4B tiene una interesante entrada de alimentación de modo dual: es posible alimentar la placa desde el conector USB tipo C, como con un Raspberry Pi 4, pero al hacerlo bloquea el único puerto USB 3.0 del Orange Pi 4; una mejor opción es usar el conector jack de barril en la parte inferior derecha de la placa, que acepta una entrada de 5V 3A con pin central positivo y mantiene libre el puerto USB 3.0, siempre y cuando no toque el HDMI. puerto, al menos. También hay conectividad DisplayPort 1.2 en el puerto USB tipo C, junto con dos conectores de panel LCD, uno de los cuales realiza una función doble como el segundo conector de interfaz serie de cámara (CSI) MIPI de la placa.
Con 95 x 61 x 24,5 mm y 48 g, la placa es un poco más grande y pesada que una Raspberry Pi 4 Modelo B, aunque es una competencia cercana. Ese peso incluye una antena externa incluida para la radio Wi-Fi de doble banda y Bluetooth 5.0, una antena que se puede reemplazar fácilmente, gracias a su conector UFL, con una de su elección. Para cualquiera que planee construir una carcasa de metal, es una mejora importante: una simple cola de UFL le permitirá llevar la conexión de la antena fuera de la caja de manera económica y fácil.
El software
Al igual que con sus versiones anteriores, Xunlong ha preparado imágenes del sistema operativo que cubren un puñado de casos de uso. Fuera de la caja, el Orange Pi 4B ejecuta Android 8.1 con un lamentable nivel de parche de noviembre de 2018, precargado en la memoria flash eMMC.
Cualquiera que espere las sutilezas de lo moderno, al menos tan moderno como pueden ser dos versiones de la versión actual, es probable que Android se sienta decepcionado, lamentablemente. Si bien todas las características de la placa son compatibles, la compilación del Proyecto de código abierto de Android proporcionada por Xunlong es muy básica y, como era de esperar, no incluye soporte de Google Apps. También parece detectar erróneamente los clústeres de CPU, y la utilidad de evaluación comparativa incluida sugiere que solo puede ejecutarse en el clúster de cuatro núcleos de bajo rendimiento y no en el clúster de doble núcleo de alto rendimiento.
Es probable que la mayoría de los usuarios elijan uno de los otros sistemas operativos que se ofrecen: se proporcionan descargas para Debian Linux 9, Ubuntu 16.04 y Ubuntu 18.04, y aunque Ubuntu 18.04 puede tener casi dos años ahora, Canonical todavía lo admite hasta Abril 2023.
Lamentablemente, las cosas no son tan simples como elegir Ubuntu 18.04 y seguir adelante. Xunlong proporciona dos versiones de la imagen del sistema operativo: la primera incluye el software necesario para hacer uso de la NPU Gyrfalcon Lightspeeur, pero es una compilación decididamente sin pulir que falla casi de inmediato debido a una partición raíz completa que no puede cambiar de tamaño para llenar la tarjeta microSD sobre el que se ha proyectado; el segundo, marcado como «versión 1.2», ofrece una experiencia de usuario mucho más fluida pero sin el software para Lightspeeur, aunque el dispositivo aún se presenta al sistema operativo, por lo que es totalmente posible instalar el software y las herramientas de desarrollo necesarios.
Hay otra diferencia entre las dos compilaciones de Ubuntu: la versión NPU no admite la aceleración de decodificación de video y 3D en la GPU, mientras que la versión que no es NPU lo admite tanto en el uso general del software como en el navegador Google Chrome incluido. El rendimiento, lamentablemente, no es el mejor, ya que se ejecuta muy por debajo de los 30 cuadros por segundo en el punto de referencia glmark-es2, que no es muy exigente.
Esto se ve eclipsado rápidamente por los problemas de estabilidad presentes en ambas compilaciones: el navegador Chrome se bloqueaba con frecuencia en las pruebas y no llegaba al final del punto de referencia del navegador Speedometer 2.0; las demostraciones de la NPU también colapsaban después de unos minutos de ejecución. Queda por ver si estos son problemas que Xunlong resolverá con futuras actualizaciones de software.
Puntos de referencia de la CPU
Para poner a prueba el Orange Pi 4B, la placa, que ejecuta la imagen «Versión 1.2» de Ubuntu 18.04 para todos excepto las pruebas de NPU, recibió una selección de puntos de referencia para completar, y sus puntajes se compararon con un Raspberry Pi 4 Model B 4GB .
En el punto de referencia sintético de Linpack, el Orange Pi 4B parece estar cómodamente por delante de su competencia: el rendimiento de precisión simple es especialmente notable, y probablemente obtenga un impulso al ejecutarse en un entorno de 64 bits en lugar del de 32 bits de Raspbian en el Raspberry Pi 4. La brecha se reduce con la aceleración de NEON habilitada, pero es probable que sea una consecuencia de que las tareas de NEON se ejecutan fuera del clúster de CPU principal en el RK3399.
En el punto de referencia de compresión de archivos del mundo más real, la brecha se cierra: si bien ambas placas brindaron un rendimiento similar, Raspberry Pi 4 Model B completó la tarea de compresión de subproceso único un poco más rápido que Orange Pi 4B a pesar de una velocidad de reloj de CPU más baja; Mientras tanto, el Orange Pi 4B avanzó en la prueba de subprocesos múltiples, probablemente gracias a sus dos núcleos de CPU adicionales.
La misma ligera ventaja de rendimiento se puede ver en el punto de referencia de edición de imágenes de GIMP, donde una vez más, Orange Pi 4B completó la tarea ligeramente por delante de Raspberry Pi 4. Aquí es más probable que la ganancia se encuentre en el rendimiento de memoria más rápido de Orange Pi 4B. .
Puntos de referencia de almacenamiento
Las computadoras de placa única se están volviendo cada vez más populares como un medio para convertir discos duros externos en almacenamiento conectado a la red de bajo costo; aquellos que buscan trabajar en tareas de aprendizaje profundo, mientras tanto, también se beneficiarán del almacenamiento grande y de alto rendimiento. Aquí, ambas placas reciben un SSD USB 3.0 externo y el mismo modelo de tarjeta microSD y el rendimiento de lectura/escritura se mide con la utilidad fio.
El Orange Pi se adelanta a su competencia en la prueba de almacenamiento USB, leyendo y escribiendo en el SSD externo notablemente más rápido que el Raspberry Pi 4. Sin embargo, estos resultados solo son válidos para dispositivos conectados al único puerto USB 3.0 Tipo-C a través de un adaptador USB OTG; mover el SSD a los puertos USB 2.0 de tamaño completo naturalmente reduce el rendimiento a alrededor de 30 MBps.
Sin embargo, las cosas cambian en la prueba de la microSD: aquí, la Raspberry Pi 4 duplica fácilmente el rendimiento de su competidor. Sin embargo, hay una pequeña arruga que debe tenerse en cuenta aquí: el Orange Pi 4B entregó un mayor rendimiento en la imagen de Ubuntu «versión 1.0» centrada en NPU que en la «versión 1.2» más pulida, lo que sugiere un error que podría acercar el rendimiento a la Raspberry. Pi 4 en una futura actualización de software.
El rendimiento de almacenamiento mejorado debería estar disponible a través del conector PCI Express en la parte superior derecha de la placa cuando se combina con una tarjeta adaptadora de bus host compatible. Hay un solo carril de conectividad PCIe 2.1 disponible allí, que ofrece un rendimiento máximo teórico de 500 MB/s. La placa de ruptura de $3.90 se vende por separado y, lamentablemente, nuestra muestra de revisión se suministró sin ella, por lo que no tuvo que probarse.
Puntos de referencia de la red
El almacenamiento de alta velocidad realmente necesita redes de alta velocidad, y aquí el Orange Pi 4B tiene un par de opciones: un puerto Ethernet con cable y radios Wi-Fi de 2,4 y 5 GHz, lo mismo que ofrece el Raspberry Pi 4.
El rendimiento del puerto Ethernet con cable es más o menos igualitario entre el Orange Pi 4B y el Raspberry Pi 4, al igual que el rendimiento Wi-Fi de 2,4 GHz. Al cambiar a una conexión de 5 GHz, el Orange Pi 4B se aleja del Raspberry Pi 4 para ofrecer una velocidad de conexión notablemente mejor.
Lamentablemente, hay una advertencia a tener en cuenta: si bien Orange Pi 4B ofrece un mejor rendimiento de Wi-FI de 5 GHz que Raspberry Pi 4, su alcance es considerablemente más limitado, a pesar de, o quizás debido a, la antena externa incluida. Si bien Orange Pi 4B no tuvo problemas para detectar el enrutador de laboratorios dedicado utilizado para las pruebas y ubicado en la misma habitación, no pudo ver otras redes de 5 GHz en el área: redes que Raspberry Pi 4 no tuvo problemas para detectar en un escaneo de red.
Puntos de referencia de potencia
El Raspberry Pi 4 a menudo es criticado por su alto consumo de energía y salida de calor, aunque las cosas han mejorado considerablemente desde el lanzamiento de actualizaciones de firmware que bajan a niveles más manejables. ¿Cae el Orange Pi 4B en la misma trampa?
En comparación con un Raspberry Pi 4 Modelo B de 4 GB que ejecuta la última versión de Raspbian, el Orange Pi 4B consume algo menos de energía tanto en reposo como en carga, aunque no por una gran cantidad. Lo que es más interesante aquí es que la NPU de Lightspeeur tiene muy poco efecto en el consumo de energía: ejecutar una red de reconocimiento de imágenes a través de Lightspeeur aumentó el consumo de energía en no más de un vatio, mientras que el chip en sí se mantuvo frío al tacto.
No se puede decir lo mismo del SoC: la imagen térmica después de una carga de trabajo pesada de CPU de diez minutos revela una temperatura máxima del paquete externo de 74,2 grados centígrados. La salida de calor no se distribuye de manera efectiva a través de la PCB, lo que sugiere que no se consideró la unión térmica en el proceso de montaje del SoC.
Se pueden ver otros puntos de acceso en la imagen térmica en el IC de administración de energía RK808, el controlador del lector de tarjetas GL3224E y el controlador Ethernet RTL8211E; este último sugiere que la administración de energía no está habilitada en el firmware de la placa, dado que la imagen se capturó sin Ethernet. cable conectado.
Procesamiento neuronal
Todo esto compara el Orange Pi 4B con una computadora de placa única de uso general, pero es el propósito muy específico de las tareas de aprendizaje profundo lo que hace que el Orange Pi 4B sea un diseño interesante. Aquí, la prueba se cambia a la imagen de la «versión 1.0» de Ubuntu 18.04 NPU, un proceso que implica extender manualmente la partición raíz para dejar espacio para que el sistema se ejecute correctamente.
El software incluido para controlar la NPU es poco más que una copia del propio kit de desarrollo de software y demostraciones de Gyrfalcon. Esto está diseñado para introducir a un programador en el uso de la NPU en su propio software, así como para demostrar sus capacidades a través de una pequeña cantidad de redes neuronales preentrenadas.
A la NPU se le asignó la tarea de reconocimiento y clasificación de imágenes: una serie de imágenes se cargan en la memoria y la NPU ejecuta una red de inferencia en un esfuerzo por descubrir qué representan las imágenes. Cada intento de inferencia se cronometra y se le otorga una puntuación de probabilidad: la probabilidad, entre 0 y 1, de que la clasificación sea correcta.
La NPU de Lightspeeur realizó la prueba sin dificultad, clasificando las imágenes a una velocidad de entre 15 y 25 fotogramas por segundo, suficiente para la clasificación en vivo de un flujo de video entrante de baja velocidad de fotogramas, que podría proporcionarse desde los puertos gemelos de cámara CSI de la placa. Sorprendentemente, solo se necesitó 1 W de potencia para hacerlo, considerablemente menos y con un mejor rendimiento que el que podría lograr usando la GPU Arm Mali en su lugar.
Para cualquiera que experimente con redes neuronales, el Lightspeeur es definitivamente una joya en la corona del tablero; para todos los demás, es probable que sea poco más que una curiosidad. Fuera de las demostraciones propias de Gyrfalcon y cualquier carga de trabajo de red neuronal que sueñe usted mismo, no hay nada que hacer uso de ella: no puede hacer que Chrome funcione más rápido o mejorar la eficiencia de la reproducción de video. Si Gyrfalcon logra convertir a la familia Lightspeeur en un estándar para la aceleración de redes neuronales, y si la revolución de la IA realmente lleva la tecnología de redes neuronales al escritorio, eso podría cambiar; de lo contrario, es algo que será de interés exclusivo de los desarrolladores.
Línea de fondo
Hay muchas cosas que me gustan del Orange Pi 4B, pero más que algunas molestias. El carril PCI Express único es una vista agradable, pero está limitado por la necesidad de una placa de conexión y con controladores disponibles en el momento de la escritura, lo que limita su compatibilidad con una sola tarjeta de red y una tarjeta adaptadora de bus de host SATA. El conector USB Tipo-C es lo suficientemente bueno para la conexión a un almacenamiento externo de alta velocidad o un coprocesador adicional como Coral Accelerator de Google, pero puede estropear el conector HDMI.
El lado del software también necesita trabajo. El encabezado GPIO del Orange Pi 4B no se probó durante esta revisión, ya que el software necesario para que funcione aún no se había portado a la nueva placa. La estabilidad también fue un problema importante, con fallas que interrumpían con frecuencia las pruebas e impedían por completo que se completara el punto de referencia del velocímetro 2.0.
Incluso con estas advertencias y sabiendo que el Orange Pi 4B cuesta fácilmente el doble del precio de sus predecesores, es difícil que no le guste la placa. La NPU de Lightspeeur es una parte clave de esto: ofrece una aceleración de red neuronal impresionante con un consumo de energía muy bajo, es un recurso fantástico para cualquier persona que trabaje en el campo del aprendizaje automático, la visión por computadora o la inteligencia artificial.
Sin embargo, para aquellos que no estén interesados en jugar con la clasificación de imágenes, el reconocimiento de objetos y otras cargas de trabajo de redes neuronales, el Orange Pi 4 tiene un costo más bajo y con conectividad USB 3.0 adicional; mientras tanto, la Raspberry Pi 4B se beneficia de una pila de software más madura y un ecosistema impresionantemente amplio impulsado por la comunidad.
