Перейти к содержимому

Обзор Orange Pi 4B: конкурент Raspberry Pi имеет встроенный ИИ

    1647787203

    Наш вердикт

    Это будет стоить вам больше, чем Raspberry Pi 4, но Orange Pi 4B предлагает ряд преимуществ — если вы можете дождаться более стабильных сборок программного обеспечения.

    Для

    Хорошая цена для спецификации
    Включает высокопроизводительный сопроцессор NPU
    Линия PCI Express выделена для внешнего оборудования

    Против

    Нестабильное программное обеспечение
    Ограниченные порты USB
    Ограниченная поддержка оборудования PCI Express

    В наши дни много шума вокруг глубокого обучения и машинного интеллекта, и почти каждый производитель процессоров утверждает, что у него есть решение для ускорения ресурсоемких рабочих нагрузок при создании собственного искусственного интеллекта. Intel работает над нейроморфными вычислениями, вдохновленными человеческим мозгом, с недавно масштабированным исследовательским процессором Loihi; Тем временем у Nvidia есть такие продукты, как Jetson Nano, которые используют свою технологию обработки графики в качестве ускорителя общего назначения; У Google есть собственные Tensor Processing Units (TPU), которые были запущены для рынка энтузиастов в марте прошлого года и должны быть обновлены в начале этого года.

    Имейте в виду, что эти громкие имена не одиноки на рынке: существует ряд продуктов от более мелких имен, в том числе Seeed Studio Grove AI HAT, которые утверждают, что делают ускорение ИИ массовым по минимально возможной цене. И именно здесь компания Shezhen Xunlong Software Co. Orange Pi 4B берет на себя прицел, обладая характеристиками, способными конкурировать с Raspberry Pi 4 Model B, а также сопроцессором с нейронной сетью. 

    Дизайн

    Как следует из названия, линейка Orange Pi компании Xunlong была вдохновлена ​​успехом семейства одноплатных компьютеров Raspberry Pi. Предыдущие модели, такие как Orange Pi 3, были ориентированы на нижний сегмент рынка; Orange Pi 4B, примерно в два раза дороже, является заметным исключением.

    На первый взгляд, вам будет простительно думать, что Orange Pi 4B разработан как более дешевая альтернатива Orange Pi 3: четыре порта USB 3.0 его предшественника были сокращены до двух портов USB 2.0 и одного порта USB 3.0. Порт C с поддержкой On The Go (OTG), который расположен раздражающе близко к единственному полноразмерному выходу HDMI — шаг, который означает, что вы не сможете использовать порт Type-C, если ваш кабель HDMI использует что-либо, кроме максимально тонкий корпус разъема. На первый взгляд кажется, что разъем mini-PCI Express Orange Pi 3 также исчез; скорее, он был переведен на ленточный разъем в правом верхнем углу платы, что требует дополнительной платы расширения PCIe, если вы хотите использовать ее для внешнего оборудования.

    Как и его предшественники — и Raspberry Pis, которые вдохновили их на создание — Orange Pi 4B поставляется в виде голой печатной платы, и на момент написания статьи корпуса не были доступны. По сути, есть только один вариант, хотя Orange Pi 4 non-B основан на том же основном оборудовании. Выбирая версию без B за 49 долларов, вы получаете два полноразмерных порта USB 3.0 и дополнительный хост-порт USB 2.0, а также даете возможность исключить встроенный флэш-накопитель eMMC емкостью 16 ГБ из списка материалов, чтобы снизить его стоимость. еще дальше. Однако при переходе на модель, отличную от B, есть большая потеря: умный ускоритель Gyrfalcon NPU, доступный только на Orange Pi 4B.

    Аппаратное обеспечение

    Orange Pi 4B является одним из растущего числа одноплатных компьютеров, в которых используется процессор Rockchip RK3399 system-on-chip, который обычно позиционируется как шестиядерный. Технически это верно, но сложность конструкции скрыта: ЦП SoC разделен на два кластера, оба работают на частоте «до» 2 ГГц; двухъядерный кластер Arm Cortex-A72 справляется с ресурсоемкими задачами; четырехъядерный кластер Arm Cortex-A54 доступен для менее требовательной работы в качестве средства экономии энергии.

    Для пользователя Linux ЦП выглядит как один шестиядерный процессор, и вы зависите от планировщика, который решает, какое ядро ​​выбрать для выполнения данной задачи. Хотя это максимально упрощает использование, это означает, что производительность не растет так, как вы ожидаете: даже если задача идеально распараллеливается, она не будет выполняться в три раза быстрее с шестью потоками, чем с двумя.

    ЦП ОЗУ ГП Сопроцессор Видеовыход Порты USB Проводная сеть Беспроводная сеть Входы камеры PCI Express Storage Входы питания Размер Вес

    Rockchip RK3399 2 ГГц: 2 ядра Arm Cortex-A72, 4 ядра Arm Cortex-A54

    Двухканальный LPDDR4

    Рука Mali-T864: OpenGL ES 3.1

    Нейронный процессор Gyrfalcon Lightspeeur 2801S (NPU)

    1x HDMI 2.0 4K60, 1x DisplayPort 1.2, 4K60 (через USB Type-C), 2x LCD (1x совместно с MIPI CSI)

    2x хоста USB 2.0, 1x USB Type-C 3.0

    1x Realtek RTL8211E Gigabit Ethernet

    SparkLAN AP6256 двухдиапазонный 802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth 5.0

    2x MIPI CSI (1x совместно с ЖК-дисплеем)

    1x PCI Express 2.1

    16 ГБ eMMC, расширение microSD

    5 В 3 А постоянного тока, 5 В 3 А USB Type-C

    95x61x24,5 мм

    48г

    ЦП соединен с графическим процессором Arm Mali-T864, который включает поддержку аппаратного 3D-ускорения в Android и более общих дистрибутивах Linux, поддерживаемых Xunlong. Он поддерживает до OpenGL ES 3.1, хотя ни Xunlong как создатель SBC, ни Rockchip как производитель SOC не получили сертификат соответствия от Khronos Group.

    На борту имеется 4 ГБ двухканальной памяти LPDDR4, а также 16 ГБ памяти eMMC — то, что давно запрашивалось у ориентированной на потребителя линейки Raspberry Pi, но еще не поставлялось. Еще одна функция Orange Pi 4B, которой не хватает Raspberry Pi, — это поддержка PCI Express, доступная через разъем ленточного кабеля на дополнительную коммутационную плату.

    Orange Pi 4B выделяется среди конкурентов не SoC: это нейронный процессор Lightspeeur 2801S (NPU), ускоритель, ориентированный на глубокое обучение, разработанный и созданный Gyrfalcon Technologies. Вас простят за то, что вы пропустили это, взглянув на доску; это крошечный корпус BGA, расположенный сразу за портами USB 2.0, ничем не примечательный для глаз.

    Orange Pi 4B имеет интересный двухрежимный вход питания: можно питать плату от разъема USB Type-C, как и в случае Raspberry Pi 4, но при этом блокируется единственный порт USB 3.0 Orange Pi 4; лучший выбор — использовать разъем «бочкообразный разъем» в правом нижнем углу платы, который принимает положительный вход 5 В 3 А с центральным контактом и оставляет порт USB 3.0 свободным — до тех пор, пока вы не столкнетесь с HDMI. хотя бы порт. Также есть возможность подключения DisplayPort 1.2 к порту USB Type-C, а также два разъема для ЖК-панели, один из которых выполняет двойную функцию в качестве второго разъема MIPI Camera Serial Interface (CSI) на плате.

    При размерах 95 x 61 x 24,5 мм и весе 48 г плата немного больше и тяжелее, чем Raspberry Pi 4 Model B, хотя она составляет серьезную конкуренцию. Этот вес включает в себя комплектную внешнюю антенну для двухдиапазонной радиостанции Wi-Fi и Bluetooth 5.0, антенну, которую можно легко заменить, благодаря разъему UFL, на любую по вашему выбору. Для тех, кто планирует встроить в металлический корпус, это серьезное обновление: простой пигтейл UFL позволит вам дешево и легко вывести подключение антенны из коробки.

    Программное обеспечение

    Как и в предыдущих выпусках, Xunlong подготовила образы операционной системы, охватывающие несколько вариантов использования. Из коробки Orange Pi 4B работает под управлением Android 8.1 с печальным патчем от ноября 2018 года, предварительно загруженным во флэш-память eMMC.

    Любой, кто ожидает тонкостей современного — по крайней мере, настолько современного, насколько могут быть две версии из текущего выпуска — Android, скорее всего, будет разочарован, к сожалению. Хотя все функции платы поддерживаются, сборка Android Open Source Project, предоставленная Xunlong, очень проста и, как и следовало ожидать, не включает поддержку Google Apps. Также кажется, что он неправильно определяет кластеры ЦП, а прилагаемая утилита для тестирования производительности предполагает, что он может работать только на менее производительном четырехъядерном кластере, а не на высокопроизводительном двухъядерном кластере.

    Большинство пользователей, скорее всего, вместо этого выберут одну из других предлагаемых операционных систем: загрузки предоставляются для Debian Linux 9, Ubuntu 16.04 и Ubuntu 18.04 — и, хотя Ubuntu 18.04, возможно, уже почти два года, она по-прежнему поддерживается Canonical до апрель 2023.

    К сожалению, все не так просто, как выбрать Ubuntu 18.04 и приступить к делу. Xunlong предоставляет две версии образа операционной системы: первая включает в себя программное обеспечение, необходимое для использования NPU Gyrfalcon Lightspeeur, но представляет собой явно неотшлифованную сборку, которая дает сбой почти сразу из-за полного корневого раздела, который не может изменить размер для заполнения карты microSD. на который он был прошит; второй, помеченный как «версия 1.2», предлагает гораздо более плавный пользовательский интерфейс, но без программного обеспечения для Lightspeeur — хотя устройство по-прежнему представляет себя операционной системе, поэтому вполне возможно установить необходимое программное обеспечение и инструменты разработки самостоятельно.

    Есть еще одно различие между двумя сборками Ubuntu: версия NPU не поддерживает ускорение 3D и декодирования видео на графическом процессоре, в то время как версия без NPU поддерживает его как при обычном использовании программного обеспечения, так и в комплекте с браузером Google Chrome. К сожалению, производительность не самая лучшая: в не очень требовательном тесте glmark-es2 она составляет менее 30 кадров в секунду.

    Это быстро затмевается проблемами со стабильностью, присутствующими в обеих сборках: браузер Chrome часто вылетал при тестировании, не достигая конца теста браузера Speedometer 2.0; демонстрации NPU тоже зависали через несколько минут выполнения. Будут ли эти проблемы Xunlong решать с будущими обновлениями программного обеспечения, еще неизвестно.

    Тесты ЦП

    Чтобы протестировать Orange Pi 4B, на плате, на которой был запущен образ Ubuntu 18.04 «Версия 1.2» для всех, кроме тестирования NPU, был проведен ряд тестов, и ее результаты сравнивались с Raspberry Pi 4 Model B 4 ГБ. .

    В синтетическом бенчмарке Linpack Orange Pi 4B уверенно опережает своих конкурентов: особенно примечательна производительность с одинарной точностью, которая, вероятно, получает прирост от работы в 64-битной среде вместо 32-битной Raspbian на Raspberry Pi 4. Разрыв сокращается при включенном ускорении NEON, но это, вероятно, является следствием того, что задачи NEON выполняются за пределами основного кластера ЦП на RK3399.

    В гораздо более реальном тесте сжатия файлов разрыв сократился: хотя обе платы показали одинаковую производительность, Raspberry Pi 4 Model B выполнила задачу однопоточного сжатия несколько быстрее, чем Orange Pi 4B, несмотря на более низкую тактовую частоту процессора; Тем временем Orange Pi 4B опередил в многопоточном тесте, вероятно, благодаря двум дополнительным ядрам процессора.

    Такое же небольшое преимущество в производительности можно увидеть в тесте редактирования изображений GIMP, где Orange Pi 4B снова выполнил задачу, немного опередив Raspberry Pi 4. Здесь выигрыш, скорее всего, будет связан с более высокой пропускной способностью памяти Orange Pi 4B. .

    Тесты хранения

    Одноплатные компьютеры становятся все более популярными как средство превращения внешних жестких дисков в недорогое сетевое хранилище; те, кто хочет работать над задачами глубокого обучения, тем временем также выиграют от большого высокопроизводительного хранилища. Здесь обе платы имеют внешний твердотельный накопитель USB 3.0 и одну и ту же модель карты microSD, а скорость чтения/записи измеряется с помощью утилиты fio.

    Orange Pi опережает своих конкурентов в тесте USB-накопителя, чтение и запись на внешний SSD заметно быстрее, чем Raspberry Pi 4. Однако эти результаты верны только для устройств, подключенных к одному порту USB 3.0 Type-C через адаптер USB OTG; перенос SSD на полноразмерные порты USB 2.0 естественным образом снижает производительность примерно до 30 МБ/с.

    Однако в тесте microSD все меняется: здесь Raspberry Pi 4 легко удваивает производительность своего конкурента. Однако здесь следует отметить небольшую недоработку: Orange Pi 4B показал более высокую производительность в образе Ubuntu «версии 1.0», ориентированном на NPU, чем в более отточенной «версии 1.2», что указывает на ошибку, которая может приблизить производительность к Raspberry. Pi 4 в будущем обновлении программного обеспечения.

    Улучшенная пропускная способность хранилища должна быть доступна через разъем PCI Express в правом верхнем углу платы при сопряжении с совместимой картой адаптера главной шины. Там есть одна линия подключения PCIe 2.1, обеспечивающая теоретическую пиковую пропускную способность 500 МБ/с. Разрывная плата за 3,90 доллара продается отдельно, и, к сожалению, наш образец для обзора был поставлен без нее, поэтому ее пришлось не тестировать.

    Сетевые тесты

    Высокоскоростному хранилищу действительно нужна высокоскоростная сеть, и здесь у Orange Pi 4B есть несколько вариантов: проводной порт Ethernet и радиомодули Wi-Fi 2,4 и 5 ГГц — такие же, как у Raspberry Pi 4.

    Производительность проводного порта Ethernet более или менее сопоставима между Orange Pi 4B и Raspberry Pi 4, как и пропускная способность Wi-Fi на частоте 2,4 ГГц. При переключении на соединение 5 ГГц Orange Pi 4B отходит от Raspberry Pi 4, обеспечивая заметно более высокую скорость соединения.

    К сожалению, следует отметить одно предостережение: хотя Orange Pi 4B обеспечивает лучшую пропускную способность Wi-Fi на частоте 5 ГГц, чем Raspberry Pi 4, его диапазон значительно более ограничен — несмотря или, возможно, из-за комплектной внешней антенны. В то время как у Orange Pi 4B не было проблем с подключением выделенного лабораторного маршрутизатора, используемого для тестирования и расположенного в той же комнате, он не смог увидеть другие сети 5 ГГц в этом районе — сети Raspberry Pi 4 без проблем обнаружил при сканировании сети.

    Тесты мощности

    Raspberry Pi 4 часто критикуют за высокое энергопотребление и тепловыделение, хотя ситуация значительно улучшилась после выпуска обновлений прошивки, которые снижают оба показателя до более управляемого уровня. Попадает ли Orange Pi 4B в ту же ловушку?

    По сравнению с Raspberry Pi 4 Model B 4 ГБ с последней сборкой Raspbian, Orange Pi 4B несколько менее прожорлив как в режиме ожидания, так и под нагрузкой, хотя и не на много. Самое интересное здесь то, что NPU Lightspeeur очень мало влияет на энергопотребление: запуск сети распознавания изображений через Lightspeeur увеличил энергопотребление не более чем на один ватт, в то время как сам чип оставался холодным на ощупь.

    Чего нельзя сказать о SoC: тепловизионное изображение после десятиминутной нагрузки на ЦП показывает пиковую внешнюю температуру корпуса 74,2 градуса Цельсия. Выходное тепло не может эффективно распределяться по печатной плате, что свидетельствует о том, что в процессе монтажа SoC не учитывались тепловые соединения.

    Другие горячие точки на тепловом изображении можно увидеть на микросхеме управления питанием RK808, контроллере считывателя карт GL3224E и контроллере Ethernet RTL8211E, причем последний указывает на то, что управление питанием не включено в прошивке платы, поскольку изображение было снято без Ethernet. кабель подключен.

    Нейронная обработка 

    Все это сравнивает Orange Pi 4B с одноплатным компьютером общего назначения, но очень специфическая цель задач глубокого обучения делает Orange Pi 4B интересным дизайном. Здесь тестирование переключается на образ Ubuntu 18.04 NPU «версия 1.0» — процесс, который включает ручное расширение корневого раздела, чтобы освободить место для правильной работы системы.

    Прилагаемое программное обеспечение для управления NPU представляет собой не более чем копию собственного комплекта разработки программного обеспечения Gyrfalcon и демонстрационных версий. Это предназначено для того, чтобы познакомить программиста с использованием NPU в их собственном программном обеспечении, а также продемонстрировать его возможности с помощью небольшого количества предварительно обученных нейронных сетей.

    Перед NPU была поставлена ​​задача распознавания и классификации изображений: серия изображений загружается в память, и NPU запускает сеть логического вывода, чтобы выяснить, что представляют собой изображения. Каждая попытка вывода измеряется по времени, а также получает оценку вероятности — вероятность от 0 до 1 того, что классификация верна.

    Lightspeeur NPU без труда прошел тест, классифицируя изображения со скоростью от 15 до 25 кадров в секунду — этого достаточно для живой классификации входящего видеопотока с низкой частотой кадров, который может быть обеспечен через два порта камеры CSI на плате. Впечатляет, что для этого потребовалось всего 1 Вт мощности — значительно меньше и с большей производительностью, чем вы могли бы достичь, используя вместо него графический процессор Arm Mali.

    Для тех, кто экспериментирует с нейронными сетями, Lightspeeur — настоящая жемчужина в короне доски; для всех остальных это, вероятно, будет не более чем любопытством. Помимо собственных демонстраций Gyrfalcon и любых рабочих нагрузок нейронной сети, которые вы придумаете сами, вам нечего использовать — вы не можете заставить Chrome работать быстрее или повысить эффективность воспроизведения видео. Если Gyrfalcon удастся сделать семейство Lightspeeur стандартом для ускорения нейронных сетей, и если революция ИИ действительно принесет технологию нейронных сетей на рабочий стол, ситуация может измениться; в противном случае это то, что будет интересно исключительно разработчикам.

    Нижняя линия

    В Orange Pi 4B есть что понравиться, но есть и недостатки. Единственная линия PCI Express — это приятное зрелище, но оно ограничено необходимостью использования разделительной платы и драйверами, доступными на момент написания статьи, что ограничивает ее совместимость с одной сетевой картой и картой адаптера главной шины SATA. Разъем USB Type-C достаточно хорош для подключения к высокоскоростному внешнему хранилищу или дополнительному сопроцессору, такому как Coral Accelerator от Google, но может испортить разъем HDMI.

    Программная часть тоже нуждается в доработке. Во время этого обзора разъем GPIO Orange Pi 4B не тестировался, поскольку программное обеспечение, необходимое для его работы, еще не было перенесено на новую плату. Стабильность также была серьезной проблемой, поскольку сбои часто прерывали тестирование и полностью мешали завершению теста Speedometer 2.0.

    Даже с учетом этих предостережений и понимания того, что Orange Pi 4B легко в два раза дороже своих предшественников, трудно не любить плату. NPU Lightspeeur является ключевой частью этого: предлагая впечатляющее ускорение нейронной сети при очень низком энергопотреблении, это фантастический ресурс для всех, кто работает в области машинного обучения, компьютерного зрения или искусственного интеллекта.

    Тем не менее, для тех, кто не заинтересован в том, чтобы играть с классификацией изображений, распознаванием объектов и другими рабочими нагрузками нейронной сети, Orange Pi 4 предлагается по более низкой цене и с дополнительным подключением USB 3.0; Raspberry Pi 4B, тем временем, выигрывает от более зрелого стека программного обеспечения и впечатляюще широкой экосистемы, управляемой сообществом.

    0 0 голоса
    Rating post
    Подписаться
    Уведомить о
    guest
    0 comments
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии
    0
    Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x