Nasz werdykt
Będzie cię to kosztować więcej niż Raspberry Pi 4, ale Orange Pi 4B oferuje szereg zalet – to znaczy, jeśli możesz poczekać na bardziej stabilne wersje oprogramowania.
Do
Dobra cena jak na specyfikację
Zawiera wysokowydajny koprocesor NPU
Linia PCI Express podzielona na sprzęt zewnętrzny
Przeciwko
Niestabilne oprogramowanie
Ograniczone porty USB
Ograniczona obsługa sprzętu PCI Express
W dzisiejszych czasach wokół głębokiego uczenia i inteligencji maszyn jest dużo szumu, a prawie każdy producent procesorów twierdzi, że ma odpowiedź na przyspieszenie intensywnych obliczeń związanych z tworzeniem własnej sztucznej inteligencji. Intel pracuje nad obliczeniami neuromorficznymi, inspirowanymi ludzkim mózgiem, z niedawno przeskalowanym procesorem badawczym Loihi; Tymczasem Nvidia oferuje produkty takie jak Jetson Nano, które wykorzystują technologię przetwarzania grafiki jako akcelerator ogólnego przeznaczenia; Google ma swoje wewnętrzne jednostki przetwarzania Tensor (TPU), które zostały wprowadzone na rynek entuzjastów w marcu zeszłego roku i mają zostać odświeżone na początku tego roku.
Pamiętaj, że te wielkie nazwiska nie są odosobnione na rynku: istnieje szereg produktów mniejszych marek, w tym Seeed Studio Grove AI HAT, które twierdzą, że zapewniają przyspieszenie AI masom przy możliwie najniższych kosztach – i to tutaj Shezhen Xunlong Software Co. Orange Pi 4B ma na celu, szczycąc się specyfikacjami rywalizującymi z Raspberry Pi 4 Model B wraz z koprocesorem sieci neuronowej.
Projektowanie
Jak sama nazwa wskazuje, seria Orange Pi firmy Xunlong została zainspirowana sukcesem rodziny komputerów jednopłytowych Raspberry Pi. Poprzednie modele, takie jak Orange Pi 3, były skierowane do dolnego segmentu rynku; Orange Pi 4B, mniej więcej dwa razy droższy, jest zauważalnym wyjątkiem.
Na pierwszy rzut oka można by wybaczyć myślenie, że Orange Pi 4B został zaprojektowany jako alternatywa o obniżonej cenie dla Orange Pi 3: Cztery porty USB 3.0 jego poprzednika zostały zredukowane do dwóch portów USB 2.0 i jednego USB 3.0 Type- Port C z obsługą On The Go (OTG), który znajduje się irytująco blisko pojedynczego pełnowymiarowego wyjścia HDMI – ruch, który oznacza, że nie będziesz mógł korzystać z portu Type-C, jeśli twój kabel HDMI używa czegoś innego niż najcieńsza możliwa obudowa złącza. Na pierwszy rzut oka wygląda na to, że złącze mini-PCI Express Orange Pi 3 również zniknęło; raczej został przeniesiony do złącza wstążki w prawym górnym rogu płyty, co wymaga opcjonalnej płytki zaciskowej PCIe, jeśli chcesz jej użyć do sprzętu zewnętrznego.
Podobnie jak jego przodkowie – i Raspberry Pis, który zainspirował ich stworzenie – Orange Pi 4B jest dostarczany jako goła płytka drukowana, a w momencie pisania tego tekstu obudowy nie były dostępne. Zasadniczo jest tylko jeden wariant, chociaż Orange Pi 4 non-B jest oparty na tym samym rdzeniu sprzętowym. Decydując się na 49 USD, wersja inna niż B zapewnia dwa pełnowymiarowe porty USB 3.0 i dodatkowy port hosta USB 2.0, a także daje możliwość pozostawienia wbudowanego układu pamięci flash 16 GB eMMC z listy materiałów, aby obniżyć jego koszty wciąż dalej. Jest jednak większa strata w przejściu na model inny niż B: sprytny akcelerator Gyrfalcon NPU, dostępny tylko w Orange Pi 4B.
Sprzęt
Orange Pi 4B jest jednym z rosnącej liczby komputerów jednopłytowych, które wybierają procesor Rockchip RK3399 system-on-chip, który jest zwykle rozliczany jako konstrukcja sześciordzeniowa. To technicznie prawda, ale ukrywa złożoność projektu pod dywan: procesor SoC jest podzielony na dwa klastry, oba pracujące „do” 2 GHz; dwurdzeniowy klaster Arm Cortex-A72 obsługuje zadania o wysokim poziomie zapotrzebowania; Czterordzeniowy klaster Arm Cortex-A54 jest pod ręką, zapewniając mniej wymagającą pracę i oszczędzając energię.
Dla użytkownika Linuksa procesor wydaje się pojedynczym procesorem sześciordzeniowym – a ty jesteś na łasce planisty, który decyduje, który rdzeń zostanie wybrany do wykonania danego zadania. Chociaż sprawia to, że rzeczy są tak łatwe w użyciu, jak to możliwe, oznacza to, że wydajność nie skaluje się zgodnie z oczekiwaniami: nawet jeśli zadanie jest idealnie równoległe, nie będzie działać trzy razy szybciej z sześcioma wątkami niż w przypadku dwóch.
CPU RAM GPU Współprocesor Wyjście wideo Porty USB Sieć przewodowa Wejścia kamer bezprzewodowych Pamięć masowa PCI Express Wejścia zasilania Rozmiar Waga
Rockchip RK3399 2GHz: 2x Arm Cortex-A72, 4x Arm Cortex-A54 rdzenie
Dwukanałowy LPDDR4
Ramię Mali-T864: OpenGL ES 3.1
Jednostka przetwarzania neuronowego Gyrfalcon Lightspeeur 2801S (NPU)
1x HDMI 2.0 4K60, 1x DisplayPort 1.2, 4K60 (przez USB Type-C), 2x LCD (1x współdzielone z MIPI CSI)
2x USB 2.0 Host, 1x USB Type-C 3.0
1x Gigabit Ethernet Realtek RTL8211E
SparkLAN AP6256 Dwuzakresowy 802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth 5.0
2x MIPI CSI (1x współdzielone z LCD)
1x PCI Express 2.1
16 GB eMMC, rozszerzenie microSD
5V 3A DC, 5V 3A USB typu C
95x61x24,5mm
48g
Procesor jest połączony z procesorem graficznym Arm Mali-T864, który obsługuje sprzętową akcelerację 3D w systemie Android i bardziej ogólnych dystrybucjach Linuksa obsługiwanych przez Xunlong. Obsługuje do OpenGL ES 3.1, chociaż ani Xunlong jako twórca SBC, ani Rockchip jako producent SOC nie otrzymali certyfikatu zgodności od Khronos Group.
Na pokładzie znajdują się 4 GB dwukanałowej pamięci LPDDR4 wraz z 16 GB pamięci eMMC – coś, o co od dawna prosi skoncentrowana na konsumentach seria Raspberry Pi, ale jeszcze nie została dostarczona. Kolejną funkcją Orange Pi 4B, której brakuje w Raspberry Pi, jest obsługa PCI Express, dostępna za pośrednictwem złącza kabla taśmowego do opcjonalnej płytki zaciskowej.
To nie SoC wyróżnia Orange Pi 4B na tle konkurencji: to jednostka przetwarzania neuronowego Lightspeeur 2801S (NPU), akcelerator zorientowany na głębokie uczenie, zaprojektowany i zbudowany przez Gyrfalcon Technologies. Zostałbyś wybaczony, że przegapiłeś to na pierwszy rzut oka na tablicę; jest to maleńki pakiet BGA znajdujący się tuż za portami USB 2.0, zupełnie niezauważalny dla oka.
Orange Pi 4B ma ciekawe wejście zasilania w dwóch trybach: możliwe jest zasilanie płyty ze złącza USB typu C, tak jak w przypadku Raspberry Pi 4, ale w ten sposób blokuje się jedyny port USB 3.0 Orange Pi 4; lepszym wyborem jest użycie złącza baryłkowego w prawym dolnym rogu płyty, które akceptuje wejście 5V 3A z biegunem centralnym i utrzymuje wolny port USB 3.0 – o ile nie faulujesz HDMI przynajmniej port. Jest też złącze DisplayPort 1.2 na porcie USB typu C, wraz z dwoma złączami panelu LCD – z których jedno spełnia podwójną funkcję jako drugie złącze interfejsu MIPI Camera Serial Interface (CSI).
Przy wymiarach 95 x 61 x 24,5 mm i 48 g płyta jest nieco większa i cięższa niż Raspberry Pi 4 Model B, choć stanowi ścisłą konkurencję. Ta waga obejmuje dołączoną antenę zewnętrzną do dwuzakresowego radia Wi-Fi i Bluetooth 5.0, antenę, którą dzięki złączu UFL można łatwo wymienić na wybraną przez siebie. Dla każdego, kto planuje wbudować w metalową obudowę, jest to poważna aktualizacja: prosty warkocz UFL pozwoli ci tanio i łatwo przenieść połączenie antenowe poza pudełko.
Oprogramowanie
Podobnie jak w przypadku poprzednich wersji, Xunlong przygotował obrazy systemu operacyjnego obejmujące kilka przypadków użycia. Po wyjęciu z pudełka Orange Pi 4B działa pod kontrolą Androida 8.1 z fatalnym poziomem aktualizacji z listopada 2018 r., wstępnie załadowanym do pamięci flash eMMC.
Każdy, kto spodziewa się drobiazgów nowoczesności – przynajmniej tak nowoczesnych, jak dwie wersje z obecnego wydania – Android prawdopodobnie będzie rozczarowany. Chociaż wszystkie funkcje płyty są obsługiwane, kompilacja Android Open Source Project dostarczona przez Xunlong jest bardzo prosta – i, jak można się spodziewać, nie obejmuje obsługi Google Apps. Wydaje się również, że niewłaściwie wykrywa klastry procesorów, a dołączone narzędzie do testów porównawczych sugeruje, że może działać tylko w klastrze czterordzeniowym o niższej wydajności, a nie w klastrze dwurdzeniowym o wysokiej wydajności.
Większość użytkowników prawdopodobnie wybierze jeden z innych oferowanych systemów operacyjnych: Dostępne są pliki do pobrania dla systemów Debian Linux 9, Ubuntu 16.04 i Ubuntu 18.04 – i chociaż Ubuntu 18.04 może mieć już prawie dwa lata, nadal jest obsługiwany przez firmę Canonical aż do Kwiecień 2023.
Niestety, sprawy nie są tak proste, jak wybranie Ubuntu 18.04 i załatwienie sprawy. Xunlong udostępnia dwie wersje obrazu systemu operacyjnego: pierwsza zawiera oprogramowanie niezbędne do korzystania z Gyrfalcon Lightspeeur NPU, ale jest zdecydowanie nieoszlifowaną kompilacją, która ulega awarii niemal natychmiast z powodu pełnej partycji głównej, której nie można zmienić w celu wypełnienia karty microSD na którym został sflashowany; druga, oznaczona jako „wersja 1.2”, oferuje znacznie płynniejsze wrażenia użytkownika, ale bez oprogramowania dla Lightpeeur – chociaż urządzenie nadal wyświetla się w systemie operacyjnym, więc jest całkowicie możliwe samodzielne zainstalowanie wymaganego oprogramowania i narzędzi programistycznych.
Jest jeszcze jedna różnica między dwoma wersjami Ubuntu: wersja NPU nie obsługuje akceleracji 3D i dekodowania wideo na GPU, podczas gdy wersja bez NPU obsługuje ją zarówno w ogólnym użytkowaniu oprogramowania, jak i dołączonej przeglądarce Google Chrome. Wydajność niestety nie jest najlepsza, ponieważ w niezbyt wymagającym teście glmark-es2 działa dobrze poniżej 30 klatek na sekundę.
Jest to szybko przyćmione przez problemy ze stabilnością występujące w obu wersjach: przeglądarka Chrome często ulegała awarii podczas testów, nie docierając do końca testu porównawczego przeglądarki Speedometer 2.0; demonstracje NPU również ucichły po kilku minutach egzekucji. Czy są to problemy, które Xunlong rozwiąże w przyszłych aktualizacjach oprogramowania, dopiero się okaże.
Benchmarki procesora
Aby przetestować Orange Pi 4B, płyta – z obrazem Ubuntu 18.04 „Wersja 1.2” dla wszystkich, z wyjątkiem testów NPU – otrzymała zestaw testów porównawczych do ukończenia, a jej wyniki w porównaniu z Raspberry Pi 4 Model B 4 GB .
W syntetycznym teście Linpack, Orange Pi 4B wydaje się zdecydowanie wyprzedzać konkurencję: szczególnie godna uwagi jest wydajność pojedynczej precyzji, która prawdopodobnie zyskuje na sile dzięki pracy w środowisku 64-bitowym zamiast 32-bitowego Raspbian na Raspberry Pi 4. Luka zmniejsza się przy włączonej akceleracji NEON, ale jest to prawdopodobnie konsekwencją wykonywania zadań NEON z głównego klastra procesora na RK3399.
W bardziej rzeczywistym teście kompresji plików luka jest zamknięta: podczas gdy obie płyty zapewniały podobną wydajność, Raspberry Pi 4 Model B wykonało zadanie kompresji jednowątkowej nieco szybciej niż Orange Pi 4B, pomimo niższego taktowania procesora; Tymczasem Orange Pi 4B wyprzedził w teście wielowątkowym, prawdopodobnie dzięki dwóm dodatkowym rdzeniom procesora.
Tę samą niewielką przewagę wydajności można zaobserwować w benchmarku edycji obrazu GIMP, gdzie po raz kolejny Orange Pi 4B wykonał zadanie nieco przed Raspberry Pi 4. Tutaj jest bardziej prawdopodobne, że zysk można znaleźć w szybszej przepustowości pamięci Orange Pi 4B .
Testy pamięci masowej
Komputery jednopłytkowe stają się coraz bardziej popularne jako sposób przekształcania zewnętrznych dysków twardych w tanią pamięć masową podłączoną do sieci; Ci, którzy chcą pracować nad zadaniami uczenia głębokiego, również skorzystają z dużej, wydajnej pamięci masowej. Tutaj obie płyty mają zewnętrzny dysk SSD USB 3.0 i ten sam model karty microSD, a przepustowość odczytu/zapisu zmierzono za pomocą narzędzia fio.
Wskazówki Orange Pi wyprzedzają konkurencję w teście pamięci USB, odczytywanie i zapisywanie na zewnętrznym dysku SSD jest zauważalnie szybsze niż w przypadku Raspberry Pi 4. Te wyniki są jednak prawdziwe tylko dla urządzeń podłączonych do pojedynczego portu USB 3.0 Type-C przez adapter USB OTG; przeniesienie dysku SSD do pełnowymiarowych portów USB 2.0 naturalnie obniża wydajność do około 30 MB/s.
Jednak w teście microSD sytuacja się odwraca: tutaj Raspberry Pi 4 z łatwością podwaja wydajność swojego konkurenta. Należy jednak zauważyć niewielką wadę: Orange Pi 4B zapewnił wyższą wydajność w obrazie Ubuntu „wersja 1.0” zorientowanym na NPU niż w bardziej dopracowanej „wersji 1.2”, co sugeruje błąd, który może zbliżyć wydajność do Raspberry Pi 4 w przyszłej aktualizacji oprogramowania.
Poprawiona przepustowość pamięci masowej powinna być dostępna za pośrednictwem złącza PCI Express w prawym górnym rogu płyty głównej, gdy jest ona sparowana ze zgodną kartą adaptera magistrali hosta. Dostępna jest tam pojedyncza linia połączenia PCIe 2.1, oferująca teoretyczną szczytową przepustowość 500 MB/s. Płytka typu break-out o wartości 3,90 USD jest sprzedawana osobno i niestety nasza próbka recenzji została dostarczona bez niej, więc musiało to pozostać nieprzetestowane.
Benchmarki sieci
Szybka pamięć masowa naprawdę wymaga szybkiej sieci, a tutaj Orange Pi 4B ma kilka opcji: przewodowy port Ethernet oraz radio Wi-Fi 2,4 i 5 GHz – to samo, co oferuje Raspberry Pi 4.
Wydajność przewodowego portu Ethernet jest mniej więcej łeb w łeb między Orange Pi 4B a Raspberry Pi 4, podobnie jak przepustowość Wi-Fi 2,4 GHz. Przejście na połączenie 5 GHz powoduje, że Orange Pi 4B odsuwa się od Raspberry Pi 4, aby zapewnić znacznie lepszą prędkość połączenia.
Niestety, należy zwrócić uwagę na jedno zastrzeżenie: chociaż Orange Pi 4B zapewnia lepszą przepustowość Wi-Fi 5 GHz niż Raspberry Pi 4, jego zasięg jest znacznie bardziej ograniczony – pomimo, a może z powodu dołączonej anteny zewnętrznej. Podczas gdy Orange Pi 4B nie miał problemów z odebraniem dedykowanego routera laboratoryjnego używanego do testowania i znajdującego się w tym samym pomieszczeniu, nie zauważył innych sieci 5 GHz w okolicy – sieci, które Raspberry Pi 4 nie miał problemów z wykryciem podczas skanowania sieci.
Testy mocy
Raspberry Pi 4 jest często krytykowany za wysoki pobór mocy i wydzielanie ciepła, chociaż sytuacja uległa znacznej poprawie od czasu wydania aktualizacji oprogramowania układowego, które spadają do łatwiejszych poziomów zarządzania. Czy Orange Pi 4B wpada w tę samą pułapkę?
W porównaniu do Raspberry Pi 4 Model B 4 GB z najnowszą wersją Raspbian, Orange Pi 4B jest nieco mniej energochłonny zarówno w trybie bezczynności, jak i obciążenia, choć nie w ogromnym stopniu. Najciekawsze jest to, że NPU Lightspeeur ma bardzo niewielki wpływ na pobór mocy: uruchomienie sieci rozpoznawania obrazu przez Lightspeeur zwiększyło pobór mocy o nie więcej niż jeden wat, podczas gdy sam chip pozostał chłodny w dotyku.
Tego samego nie można powiedzieć o SoC: obrazowanie termiczne po dziesięciominutowym obciążeniu procesora ujawnia szczytową temperaturę zewnętrzną opakowania na poziomie 74,2 stopnia Celsjusza. Wytwarzane ciepło nie rozprzestrzenia się skutecznie przez całą płytkę drukowaną, co sugeruje, że nie bierze się pod uwagę łączenia termicznego w procesie montażu SoC.
Inne hotspoty na obrazie termicznym można zobaczyć w układzie zarządzania energią RK808, kontrolerze czytnika kart GL3224E i kontrolerze Ethernet RTL8211E, ten ostatni sugeruje, że zarządzanie energią nie jest włączone w oprogramowaniu płyty, biorąc pod uwagę, że obraz został przechwycony bez Ethernetu kabel podłączony.
Przetwarzanie neuronowe
Wszystko to porównuje Orange Pi 4B do uniwersalnego komputera jednopłytkowego, ale jest to bardzo specyficzny cel zadań głębokiego uczenia się, który sprawia, że Orange Pi 4B jest interesującą konstrukcją. Tutaj testowanie przechodzi na obraz Ubuntu 18.04 NPU „wersja 1.0” – proces, który polega na ręcznym rozszerzeniu partycji głównej, aby zrobić miejsce na prawidłowe działanie systemu.
Dołączone oprogramowanie do sterowania NPU to niewiele więcej niż kopia własnego zestawu programistycznego Gyrfalcon i wersji demonstracyjnych. Ma to na celu wprowadzenie programisty do korzystania z NPU we własnym oprogramowaniu, a także zademonstrowanie jego możliwości za pomocą niewielkiej liczby wstępnie wyszkolonych sieci neuronowych.
NPU otrzymało zadanie rozpoznawania i klasyfikacji obrazów: serie obrazów są ładowane do pamięci, a NPU uruchamia sieć wnioskowania w celu ustalenia, co reprezentują obrazy. Każda próba wnioskowania jest mierzona w czasie i otrzymuje ocenę prawdopodobieństwa – prawdopodobieństwo, między 0 a 1, że klasyfikacja jest prawidłowa.
Urządzenie NPU Lightspeeur przebiegło test bez trudności, klasyfikując obrazy z szybkością od 15 do 25 klatek na sekundę – wystarczającą do klasyfikacji na żywo przychodzącego strumienia wideo o niskiej częstotliwości odświeżania, który można było dostarczyć z dwóch portów kamer CSI na płycie. Imponujące jest to, że wymagało to tylko 1 W mocy – znacznie mniej i przy lepszej wydajności, niż można było osiągnąć stosując zamiast tego procesor graficzny Arm Mali.
Dla każdego, kto eksperymentuje z sieciami neuronowymi, Lightpeeur jest zdecydowanym klejnotem w koronie tablicy; dla wszystkich innych prawdopodobnie będzie to niewiele więcej niż ciekawość. Poza własnymi demonstracjami Gyrfalcon i wszelkimi obciążeniami sieci neuronowych, które sam wymyślisz, nie ma nic do wykorzystania — nie można przyspieszyć działania Chrome ani poprawić wydajności odtwarzania wideo. Jeśli Gyrfalconowi uda się uczynić rodzinę Lightspeeur standardem akceleracji sieci neuronowych, a rewolucja AI rzeczywiście wprowadzi technologię sieci neuronowych na komputery stacjonarne, może się to zmienić; w przeciwnym razie jest to coś, co zainteresuje wyłącznie programistów.
Dolna linia
W Orange Pi 4B jest wiele do polubienia, ale więcej niż kilka niedogodności. Pojedyncza linia PCI Express to mile widziany widok, ale jest ograniczona przez wymaganie płytki rozdzielającej i sterowniki dostępne w momencie pisania tego tekstu, ograniczające jej zgodność z pojedynczą kartą sieciową i kartą adaptera magistrali hosta SATA. Złącze USB typu C jest wystarczająco dobre do podłączenia do szybkiej pamięci zewnętrznej lub dodatkowego koprocesora, takiego jak Coral Accelerator firmy Google, ale może uszkodzić złącze HDMI.
Strona oprogramowania również wymaga pracy. Nagłówek GPIO Orange Pi 4B nie został przetestowany podczas tej recenzji, ponieważ oprogramowanie wymagane do jego działania nie zostało jeszcze przeniesione na nową płytę. Stabilność była również poważnym problemem, a awarie często przerywały testy – i całkowicie uniemożliwiały ukończenie testu prędkościomierza 2.0.
Nawet przy tych zastrzeżeniach i zrozumieniu, że Orange Pi 4B jest z łatwością dwa razy droższy od swoich poprzedników, trudno nie lubić płyty. Kluczowym elementem jest tutaj NPU Lightspeeur: oferując imponujące przyspieszenie sieci neuronowej przy bardzo niskim poborze mocy, jest to fantastyczne źródło informacji dla każdego, kto pracuje w dziedzinie uczenia maszynowego, wizji komputerowej lub sztucznej inteligencji.
Dla tych, którzy nie są zainteresowani zabawą w klasyfikację obrazu, rozpoznawanie obiektów i inne obciążenia sieci neuronowych, Orange Pi 4 jest tańszy i ma dodatkową łączność USB 3.0; Tymczasem Raspberry Pi 4B korzysta z bardziej dojrzałego stosu oprogramowania i imponująco szerokiego ekosystemu opartego na społeczności.
