우리의 평결
Raspberry Pi 4보다 비용이 많이 들지만 Orange Pi 4B는 다양한 이점을 제공합니다. 즉, 더 안정적인 소프트웨어 빌드를 기다릴 수 있다면 말입니다.
을위한
사양에 비해 가성비 좋음
고성능 NPU 코프로세서 포함
외부 하드웨어에 대한 PCI Express 레인 분리
에 맞서
불안정한 소프트웨어
제한된 USB 포트
제한된 PCI Express 하드웨어 지원
요즘 딥 러닝과 기계 지능에 대해 많은 소문이 돌고 있으며 거의 모든 프로세서 제조업체는 자체 인공 지능을 구축하는 데 필요한 계산량이 많은 워크로드를 가속화하는 데 해답이 있다고 주장합니다. 인텔은 최근 확장된 Loihi 연구 프로세서로 인간 두뇌에서 영감을 받은 뉴로모픽 컴퓨팅을 개발하고 있습니다. 한편 Nvidia는 그래픽 처리 기술을 범용 가속기로 활용하는 Jetson Nano와 같은 제품을 보유하고 있습니다. Google은 작년 3월에 매니아 시장을 위해 출시되었으며 올해 초 업데이트 예정인 자체 TPU(Tensor Processing Units)를 보유하고 있습니다.
이러한 큰 회사는 시장에서 홀로 서 있지 않습니다. Seeed Studio Grove AI HAT를 포함하여 가능한 한 저렴한 비용으로 대중에게 AI 가속화를 제공한다고 주장하는 작은 이름의 다양한 제품이 있습니다. Shezhen Xunlong Software Co. Orange Pi 4B는 신경망 보조 프로세서와 함께 Raspberry Pi 4 Model B와 경쟁할 수 있는 사양을 자랑합니다.
디자인
이름에서 알 수 있듯이 Xunlong의 Orange Pi 제품군은 단일 보드 컴퓨터의 Raspberry Pi 제품군의 성공에서 영감을 얻었습니다. Orange Pi 3와 같은 이전 모델은 시장의 하단을 목표로 했습니다. 가격의 약 두 배인 Orange Pi 4B는 눈에 띄는 이상값입니다.
얼핏 보면 Orange Pi 4B가 Orange Pi 3에 대한 비용 절감형 대안으로 설계되었다고 생각할 수 있습니다. 이전 제품의 USB 3.0 포트 4개는 USB 2.0 포트 2개와 USB 3.0 유형 1개로 축소되었습니다. 단일 풀 사이즈 HDMI 출력에 짜증나게 가까운 위치에 있는 OTG(On The Go) 지원 C 포트 – HDMI 케이블이 다른 것을 사용하는 경우 Type-C 포트를 사용할 수 없음을 의미합니다. 가장 얇은 커넥터 하우징. 얼핏 보면 Orange Pi 3의 mini-PCI Express 커넥터도 사라진 것처럼 보입니다. 오히려 보드의 오른쪽 상단에 있는 리본 커넥터로 강등되어 외부 하드웨어에 사용하려면 PCIe 브레이크아웃 보드(옵션)가 필요합니다.
그 선조들과 마찬가지로 — 그리고 그들의 창작에 영감을 준 Raspberry Pis — Orange Pi 4B 는 베어 회로 기판으로 제공되며 작성 당시에는 케이스를 사용할 수 없었습니다. Orange Pi 4 non-B는 동일한 코어 하드웨어를 기반으로 하지만 본질적으로 하나의 변형만 있습니다. 49달러의 비 B 버전을 선택하면 두 개의 풀 사이즈 USB 3.0 포트와 추가 USB 2.0 호스트 포트를 얻을 수 있으며 16GB eMMC 온보드 플래시 스토리지 칩을 BOM에서 제외하여 비용을 절감할 수 있는 옵션이 제공됩니다. 아직 더. 하지만 비 B 모델로 이동하면 더 큰 손실이 발생합니다. 바로 Orange Pi 4B에서만 사용할 수 있는 영리한 Gyrfalcon NPU 가속기입니다.
하드웨어
Orange Pi 4B는 일반적으로 6코어 디자인으로 청구되는 Rockchip의 RK3399 시스템 온칩 프로세서를 선택하는 단일 보드 컴퓨터 중 하나입니다. 그것은 기술적으로 사실이지만 카펫 아래에 있는 디자인의 복잡성을 무시합니다. SoC의 CPU는 “최대” 2GHz를 실행하는 두 개의 클러스터로 분할됩니다. 듀얼 코어 Arm Cortex-A72 클러스터는 수요가 많은 작업을 처리합니다. 쿼드 코어 Arm Cortex-A54 클러스터는 전력 절약 수단으로 덜 까다로운 작업을 위해 준비되어 있습니다.
Linux 사용자에게 CPU는 단일 6코어 프로세서로 표시되며 주어진 작업을 실행하기 위해 선택되는 코어를 결정하는 스케줄러에 따라 결정됩니다. 이렇게 하면 가능한 한 쉽게 사용할 수 있지만 예상대로 성능이 확장되지 않는다는 의미입니다. 작업이 완벽하게 병렬화 가능하더라도 6개 스레드에서 2개보다 3배 더 빠르게 실행되지는 않습니다.
CPU RAM GPU 보조 프로세서 비디오 출력 USB 포트 유선 네트워킹 무선 카메라 입력 PCI Express 스토리지 전원 입력 크기 무게
Rockchip RK3399 2GHz: 2x Arm Cortex-A72, 4x Arm Cortex-A54 코어
듀얼 채널 LPDDR4
암 말리-T864: OpenGL ES 3.1
Gyrfalcon Lightspeeur 2801S 신경 처리 장치(NPU)
1x HDMI 2.0 4K60, 1x DisplayPort 1.2, 4K60(USB Type-C 사용), 2x LCD(1x MIPI CSI 공유)
2x USB 2.0 호스트, 1x USB Type-C 3.0
1x Realtek RTL8211E 기가비트 이더넷
SparkLAN AP6256 듀얼 밴드 802.11a/b/g/n/ac, 블루투스 5.0
2x MIPI CSI(1x LCD와 공유)
1x PCI 익스프레스 2.1
16GB eMMC, microSD 확장
5V 3A DC, 5V 3A USB Type-C
95x61x24.5mm
48g
CPU는 Android의 하드웨어 3D 가속 지원과 Xunlong이 지원하는 보다 일반적인 Linux 배포판을 포함하는 Arm Mali-T864 GPU와 결합됩니다. OpenGL ES 3.1까지 지원하지만 SBC 제작자인 Xunlong도 SOC 제조업체인 Rockchip도 Khronos Group으로부터 적합성 인증을 받지 않았습니다.
4GB의 듀얼 채널 LPDDR4 메모리와 16GB의 eMMC 스토리지가 탑재되어 있습니다. 이는 소비자 중심의 Raspberry Pi 제품군에서 오랫동안 요청했지만 아직 제공되지 않은 것입니다. Raspberry Pi에 없는 또 다른 Orange Pi 4B 기능은 PCI Express 지원으로, 옵션인 브레이크아웃 보드에 대한 리본 케이블 커넥터를 통해 사용할 수 있습니다.
Orange Pi 4B를 경쟁 제품에서 돋보이게 하는 것은 SoC가 아닙니다. Gyrfalcon Technologies에서 설계 및 구축한 딥 러닝 중심 가속기인 Lightspeeur 2801S NPU(신경 처리 장치)입니다. 보드에서 한 눈에 그것을 놓친 것에 대해 용서받을 것입니다. USB 2.0 포트 바로 뒤에 위치한 작은 BGA 패키지로 눈에 전혀 띄지 않습니다.
Orange Pi 4B에는 흥미로운 이중 모드 전원 입력이 있습니다. Raspberry Pi 4와 마찬가지로 USB Type-C 커넥터에서 보드에 전원을 공급할 수 있지만 그렇게 하면 Orange Pi 4의 유일한 USB 3.0 포트가 차단됩니다. 더 나은 선택은 보드의 오른쪽 하단에 배럴 잭 커넥터를 사용하는 것입니다. 이 커넥터는 중앙 핀 포지티브 5V 3A 입력을 받아들이고 USB 3.0 포트를 무료로 유지합니다. 적어도 항구. USB Type-C 포트에는 2개의 LCD 패널 커넥터와 함께 DisplayPort 1.2 연결도 있습니다. 그 중 하나는 보드의 두 번째 MIPI 카메라 직렬 인터페이스(CSI) 커넥터로 이중 역할을 합니다.
95 x 61 x 24.5mm 및 48g에서 보드는 라즈베리 파이 4 모델 B보다 약간 크고 무겁습니다. 이 무게에는 듀얼 밴드 Wi-Fi 및 Bluetooth 5.0 라디오용 번들 외부 안테나가 포함되어 있습니다. 이 안테나는 UFL 커넥터 덕분에 원하는 안테나로 쉽게 교체할 수 있습니다. 금속 하우징을 만들 계획이 있는 사람에게는 주요 업그레이드입니다. 간단한 UFL 피그테일을 사용하면 상자 밖으로 안테나 연결을 저렴하고 쉽게 가져올 수 있습니다.
소프트웨어
이전 릴리스와 마찬가지로 Xunlong은 소수의 사용 사례를 다루는 운영 체제 이미지를 준비했습니다. Orange Pi 4B는 기본적으로 eMMC 플래시 메모리에 미리 로드된 2018년 11월 패치 수준의 Android 8.1을 실행합니다.
모던함의 멋짐을 기대하는 사람은 최소한 현재 릴리스의 두 가지 버전만큼 현대적일 수 있습니다. Android는 슬프게도 실망할 것입니다. 보드의 모든 기능이 지원되지만 Xunlong에서 제공하는 Android 오픈 소스 프로젝트 빌드는 매우 기본적이며 예상대로 Google Apps 지원이 포함되어 있지 않습니다. 또한 번들된 벤치마킹 유틸리티가 고성능 듀얼 코어 클러스터가 아닌 저성능 쿼드 코어 클러스터에서만 실행할 수 있음을 시사하는 CPU 클러스터를 잘못 감지하는 것으로 보입니다.
대부분의 사용자는 제공되는 다른 운영 체제 중 하나를 선택할 가능성이 높습니다. Debian Linux 9, Ubuntu 16.04 및 Ubuntu 18.04용으로 다운로드가 제공됩니다. Ubuntu 18.04가 이제 2년이 지났지만 여전히 Canonical에서 다음까지 지원합니다. 2023년 4월.
슬프게도 상황은 Ubuntu 18.04를 선택하고 계속 진행하는 것만큼 간단하지 않습니다. Xunlong은 운영 체제 이미지의 두 가지 버전을 제공합니다. 첫 번째는 Gyrfalcon Lightspeeur NPU를 사용하는 데 필요한 소프트웨어를 포함하지만, microSD 카드를 채우기 위해 크기를 조정하지 못하는 전체 루트 파티션으로 인해 거의 즉시 충돌하는 확실히 다듬어지지 않은 빌드입니다. 그것이 플래시 된 것; “버전 1.2″로 표시된 두 번째 버전은 훨씬 더 부드러운 사용자 경험을 제공하지만 Lightspeeur용 소프트웨어가 없습니다. 장치가 여전히 운영 체제에 표시되기 때문에 필요한 소프트웨어 및 개발 도구를 직접 설치할 수 있습니다.
두 Ubuntu 빌드 사이에는 또 다른 차이점이 있습니다. NPU 버전은 GPU에서 3D 및 비디오 디코딩 가속을 지원하지 않는 반면 비 NPU 버전은 일반 소프트웨어 사용과 번들 Google Chrome 브라우저에서 모두 지원합니다. 슬프게도 성능은 그다지 요구되지 않는 glmark-es2 벤치마크에서 초당 30프레임 미만으로 실행되며 최고가 아닙니다.
이는 두 빌드 모두에 존재하는 안정성 문제로 인해 빠르게 가려졌습니다. Chrome 브라우저는 테스트에서 자주 충돌하여 Speedometer 2.0 브라우저 벤치마크의 끝에 도달하지 못했습니다. NPU 데모도 실행 몇 분 후에 충돌합니다. 이것이 Xunlong이 향후 소프트웨어 업데이트로 해결할 문제인지는 두고 봐야 합니다.
CPU 벤치마크
Orange Pi 4B의 속도를 높이기 위해 NPU 테스트를 제외한 모든 항목에 대해 Ubuntu 18.04 “버전 1.2” 이미지를 실행하는 보드에 완료해야 할 벤치마크 선택 항목과 Raspberry Pi 4 Model B 4GB와 비교한 점수가 제공되었습니다. .
합성 Linpack 벤치마크에서 Orange Pi 4B는 경쟁 제품보다 편안하게 앞서는 것 같습니다. 단정밀도 성능이 특히 주목할 만하며, Raspberry Pi 4. NEON 가속이 활성화되면 격차가 줄어들지만 이는 RK3399의 기본 CPU 클러스터에서 실행되는 NEON 작업의 결과일 수 있습니다.
보다 실제적인 파일 압축 벤치마크에서 격차가 좁혀졌습니다. 두 보드 모두 유사한 성능을 제공했지만 Raspberry Pi 4 Model B는 CPU 클럭 속도가 더 낮음에도 불구하고 Orange Pi 4B보다 다소 빠르게 단일 스레드 압축 작업을 완료했습니다. 한편 Orange Pi 4B는 2개의 추가 CPU 코어 덕분에 멀티 스레드 테스트에서 앞서갔습니다.
동일한 약간의 성능 이점은 GIMP 이미지 편집 벤치마크에서 볼 수 있습니다. 여기서 Orange Pi 4B는 다시 한 번 Raspberry Pi 4보다 약간 앞서 작업을 완료했습니다. 여기서 이득은 Orange Pi 4B의 더 빠른 메모리 처리량에서 찾을 가능성이 더 큽니다. .
스토리지 벤치마크
싱글 보드 컴퓨터는 외장 하드 드라이브를 저렴한 네트워크 연결 스토리지로 바꾸는 수단으로 점점 대중화되고 있습니다. 한편 딥 러닝 작업을 수행하려는 사람들은 대용량 고성능 스토리지의 이점도 누릴 수 있습니다. 여기에서 두 보드 모두 외부 USB 3.0 SSD와 동일한 모델의 microSD 카드와 fio 유틸리티를 사용하여 측정한 읽기/쓰기 처리량을 제공합니다.
Orange Pi는 USB 저장 테스트에서 경쟁사보다 앞서서 외부 SSD를 읽고 쓰는 것이 Raspberry Pi 4보다 눈에 띄게 빠릅니다. 그러나 이러한 결과는 단일 USB 3.0 Type-C 포트에 연결된 장치에만 해당됩니다. USB OTG 어댑터; SSD를 풀 사이즈 USB 2.0 포트로 옮기면 성능이 자연스럽게 약 30MBps로 줄어듭니다.
그러나 microSD 테스트에서는 상황이 뒤집혔습니다. 여기에서 Raspberry Pi 4는 경쟁 제품의 성능을 쉽게 두 배로 늘렸습니다. 그러나 여기에 주목해야 할 사소한 주름이 있습니다. Orange Pi 4B는 더 세련된 “버전 1.2″보다 NPU 중심의 “버전 1.0” Ubuntu 이미지에서 더 높은 성능을 제공했으며, 이는 성능을 Raspberry에 더 가깝게 가져올 수 있는 버그를 제안합니다. 향후 소프트웨어 업데이트에서 Pi 4.
향상된 스토리지 처리량은 호환되는 호스트 버스 어댑터 카드와 쌍을 이루는 경우 보드의 오른쪽 상단에 있는 PCI Express 커넥터를 통해 사용할 수 있어야 합니다. 500MB/s의 이론상 최대 처리량을 제공하는 PCIe 2.1 연결의 단일 레인이 있습니다. $3.90의 브레이크아웃 보드는 별도로 판매되며 불행히도 리뷰 샘플은 그것 없이 제공되었으므로 테스트를 거치지 않아야 했습니다.
네트워크 벤치마크
고속 스토리지에는 고속 네트워킹이 필요하며 여기에서 Orange Pi 4B에는 유선 이더넷 포트, 2.4 및 5GHz Wi-Fi 라디오와 같은 두 가지 옵션이 있습니다. 이는 Raspberry Pi 4에서 제공하는 것과 동일합니다.
유선 이더넷 포트의 성능은 2.4GHz Wi-Fi 처리량과 마찬가지로 Orange Pi 4B와 Raspberry Pi 4 사이에 거의 넥앤넥(neck-and-neck)입니다. 5GHz 연결로 전환하면 Orange Pi 4B가 Raspberry Pi 4에서 멀어져 훨씬 더 나은 연결 속도를 제공하는 것을 볼 수 있습니다.
안타깝게도 Orange Pi 4B는 Raspberry Pi 4보다 더 나은 5GHz Wi-FI 처리량을 제공하지만 번들 외부 안테나에도 불구하고 또는 아마도 그 때문에 범위가 훨씬 더 제한적입니다. Orange Pi 4B는 테스트에 사용되며 같은 방에 있는 전용 랩 라우터를 선택하는 데 문제가 없었지만, 해당 지역의 다른 5GHz 네트워크를 확인하는 데 실패했습니다. Raspberry Pi 4는 네트워크 스캔에서 감지하는 데 문제가 없었습니다.
파워 벤치마크
Raspberry Pi 4는 높은 전력 소모와 열 출력으로 인해 종종 비판을 받기도 하지만, 둘 다 관리하기 쉬운 수준으로 떨어지는 펌웨어 업데이트가 출시된 이후로 상황이 상당히 개선되었습니다. Orange Pi 4B도 같은 함정에 빠지나요?
최신 Raspbian 빌드를 실행하는 Raspberry Pi 4 Model B 4GB와 비교할 때 Orange Pi 4B는 유휴 상태와 부하 모두에서 전력 소모가 크지는 않지만 그다지 많지는 않습니다. 여기서 가장 흥미로운 점은 Lightspeeur NPU가 전력 소모에 거의 영향을 미치지 않는다는 것입니다. Lightspeeur를 통해 이미지 인식 네트워크를 실행하면 전력 소모가 1와트 이하로 증가하는 반면 칩 자체는 만졌을 때 차갑게 유지됩니다.
SoC에 대해서도 마찬가지입니다. 10분 동안 CPU를 많이 사용하는 작업 부하에 따른 열화상을 통해 외부 패키지의 최고 온도가 섭씨 74.2도임을 알 수 있습니다. 열 출력은 PCB 처리량을 효과적으로 분산시키지 못하므로 SoC의 실장 프로세스에서 열 결합을 고려하지 않음을 나타냅니다.
열화상 이미지의 다른 핫스팟은 RK808 전원 관리 IC, GL3224E 카드 리더 컨트롤러 및 RTL8211E 이더넷 컨트롤러에서 볼 수 있습니다. 후자는 이미지가 이더넷 없이 캡처된 경우 보드의 펌웨어에서 전원 관리가 활성화되지 않았음을 나타냅니다. 케이블이 연결되었습니다.
신경 처리
이 모든 것이 Orange Pi 4B를 범용 단일 보드 컴퓨터와 비교하지만 Orange Pi 4B를 흥미로운 디자인으로 만드는 것은 딥 러닝 작업의 매우 구체적인 목적입니다. 여기에서 테스트는 Ubuntu 18.04 NPU “버전 1.0” 이미지로 전환됩니다. 이 프로세스는 시스템이 제대로 실행될 공간을 만들기 위해 루트 파티션을 수동으로 확장하는 과정입니다.
NPU를 구동하기 위한 번들 소프트웨어는 Gyrfalcon의 자체 소프트웨어 개발 키트 및 데모의 복사본에 불과합니다. 이것은 프로그래머가 자신의 소프트웨어에서 NPU를 사용하고 미리 훈련된 소수의 신경망을 통해 NPU의 기능을 시연하도록 설계되었습니다.
NPU는 이미지 인식 및 분류 작업을 받았습니다. 일련의 그림이 메모리에 로드되고 NPU는 그림이 나타내는 내용을 파악하기 위해 추론 네트워크를 실행합니다. 각 추론 시도에는 시간이 지정되고 확률 점수(0과 1 사이의 분류가 정확할 가능성)가 부여됩니다.
Lightspeeur NPU는 보드의 트윈 CSI 카메라 포트에서 제공될 수 있는 들어오는 낮은 프레임 속도의 비디오 스트림을 실시간으로 분류하기에 충분한 초당 15~25프레임의 속도로 이미지를 분류하여 어려움 없이 테스트를 통과했습니다. 인상적으로, 이를 수행하는 데 1W의 전력만 사용되었습니다. Arm Mali GPU를 대신 사용하여 달성할 수 있는 것보다 훨씬 적은 양으로 더 나은 성능을 제공합니다.
신경망을 실험하는 사람에게 Lightspeeur는 보드의 왕관에 있는 확실한 보석입니다. 다른 모든 사람들에게는 호기심 이상일 가능성이 큽니다. Gyrfalcon의 자체 데모 및 스스로 꿈꾸는 모든 신경망 워크로드 외에는 사용할 수 없습니다. Chrome을 더 빠르게 실행하거나 비디오 재생 효율성을 향상시킬 수 없습니다. Gyrfalcon이 Lightspeeur 제품군을 신경망 가속의 표준으로 만드는 데 성공하고 AI 혁명이 실제로 신경망 기술을 데스크톱에 가져온다면 상황이 바뀔 수 있습니다. 그렇지 않으면 개발자에게만 독점적으로 관심을 갖게 될 것입니다.
결론
Orange Pi 4B에 대해 좋아할 것이 많지만 몇 가지 성가신 것 이상입니다. 단일 PCI Express 레인은 환영할만한 광경이지만, 단일 네트워크 카드 및 SATA 호스트 버스 어댑터 카드에 대한 호환성을 제한하는 작성 시점에 사용 가능한 드라이버와 브레이크아웃 보드가 필요하기 때문에 제한됩니다. USB Type-C 커넥터는 고속 외부 저장소 또는 Google의 Coral Accelerator와 같은 추가 보조 프로세서에 연결하기에 충분하지만 HDMI 커넥터를 손상시킬 수 있습니다.
소프트웨어 측면에서도 작업이 필요합니다. Orange Pi 4B의 GPIO 헤더는 작동에 필요한 소프트웨어가 아직 새 보드로 이식되지 않았기 때문에 이 검토 동안 테스트되지 않았습니다. 또한 충돌로 인해 테스트가 자주 중단되고 Speedometer 2.0 벤치마크가 완료되지 않는 등 안정성도 주요 문제였습니다.
이러한 주의 사항과 Orange Pi 4B가 이전 제품의 가격의 두 배라는 사실을 이해하더라도 보드를 좋아하지 않는 것은 어렵습니다. Lightspeeur NPU는 이것의 핵심 부분입니다. 매우 낮은 전력 소모로 인상적인 신경망 가속을 제공하는 이 제품은 기계 학습, 컴퓨터 비전 또는 인공 지능 분야에서 일하는 모든 사람에게 환상적인 리소스입니다.
그러나 이미지 분류, 객체 인식 및 기타 신경망 워크로드를 다루는 데 관심이 없는 사람들을 위해 Orange Pi 4는 더 저렴한 비용과 추가 USB 3.0 연결을 제공합니다. 한편, Raspberry Pi 4B는 보다 성숙한 소프트웨어 스택과 놀랍도록 광범위한 커뮤니티 중심 에코시스템의 이점을 제공합니다.
