Raspberry Pi 5 і Raspberry Pi 4 для військових задач: у чому різниця

Raspberry Pi 4 і Pi 5 – це компактні одноплатні комп’ютери, призначені для роботи з даними, камерами, сенсорами, накопичувачами та іншою периферією. Вони широко застосовуються у військовій сфері, де мають найбільший попит як елементи комплексів керування БПЛА. Найчастіше їх використовують як допоміжні обчислювальні вузли для оброблення даних на борту, телеметрії, локальної роботи з камерою та реалізації інших процесів.

Raspberry Pi 5 – це новіша платформа на основі процесора Cortex-A76 зі швидшою пам’яттю та окремим контролером I/O RP1. Pi 4 являє собою попереднє покоління Cortex-A72, тому ця модель дещо поступається у швидкодії, проте має нижчі вимоги до живлення.

Raspberry Pi 5 і Raspberry Pi 4: чому їх порівнюють для військових задач?

Достатньо навіть поверхового ознайомлення з описами Raspberry Pi 4 і Pi 5, щоб зрозуміти, що це дуже схожі моделі. Обидві плати мають 40-pin GPIO, Gigabit Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, по чотири USB-порти та інтерфейси для камер і дисплеїв. Тому кожну з них можна з подібною ефективністю використовувати для військових задач. Передусім мікрокомп'ютери Raspberry застосовуються як периферійні вузли збору телеметрії, реєстрації даних, роботи з сенсорами чи відеопотоками.

Для керування БПЛА важлива не лише обчислювальна потужність плати. Компактний комп’ютер також має вкладатися в енергетичні переваги збірки й стабільно працювати з периферією. Обидві моделі відповідають цьому критерію, але в оглядах Raspberry Pi 5 спеціалісти більше акцентують на швидкодії, тоді як у Pi 4 – на практичності зрілої платформи.

Основна різниця між Raspberry Pi 5 і Raspberry Pi 4

Характеристики Raspberry Pi 4 і характеристики Raspberry Pi 5 найкраще видно в прямому порівнянні. Дані в таблиці наочно демонструють різницю між цими двома поколіннями.

Функцій Pi 4 цілком достатньо для телеметрії, збору даних і нескладної локальної аналітики. Характеристики найпотужнішого Raspberry Pi 5 16GB дають більший запас для виконання паралельних процесів і використання ресурсоємнішого ПЗ.

Розміри Raspberry Pi 4 і розміри Raspberry Pi 5 майже однакові: контур плати становить приблизно 85 × 56 мм. Тобто, обидва пристрої відрізняються надзвичайною компактністю. Це дає змогу широко застосовувати їх в мобільних системах керування БПЛА, а також у комплексах, призначених для вирішення інших завдань. Проте компонування змінилося, тому корпус Raspberry Pi 5 не сумісний з оболонкою для Pi 4. На цьому наголошує сам виробник.

Продуктивність: коли Raspberry Pi 5 має перевагу

Процесор мікрокомп’ютера Pi 5 – Cortex-A76 на 2,4 ГГц, тоді як Pi 4 використовує Cortex-A72 на 1,8 ГГц. Змінилася й оперативна пам’ять плати: наразі доступні Raspberry Pi 5 4GB, 8 GB та 16 GB LPDDR4X-4267 проти максимальних 8 GB у Pi 4.

В офіційних тестах Geekbench 6 Pi 5 набирає у середньому 764 бали в однопотоковому режимі проти 340 у Pi 4 – приблизно у 2,4 раза більше. У багатопотоковому тесті було 1604 проти 723 балів, тобто близько 2,2 рази.

Така продуктивність мікрокомп’ютера важлива для забезпечення роботи одразу кількох паралельних сервісів, аналізу зображення та оброблення відео на борту. Машинний зір для БПЛА, нейромережі на мікрокомп’ютері та штучний інтелект дронів особливо чутливі до CPU, пам’яті й накопичувача.

Pi 5 швидший і з microSD. На офіційній карті A2 виробник наводить 5000 IOPS випадкового читання 4 КБ проти 3200 IOPS на Pi 4, а для запису – 2000 проти 1200 IOPS. Додатково, Pi 5 має зовнішній PCIe 2.0 x1 для швидких периферійних пристроїв через адаптер.

Загалом, мікрокомп’ютер Raspberry Pi 5 логічніше вибирати для важких локальних обчислень. Але якщо пріоритетнішою є не потужність, а автономність живлення, краще віддати перевагу попередньому поколінню.

Енергоспоживання: чому Raspberry Pi 4 може бути практичнішим

Вища продуктивність невідворотно впливає на енергоспоживання. Тому рекомендований блок живлення Raspberry Pi 5 має забезпечувати 5 В/5 А, тоді як для Pi 4 – 5 В/3 А. Для новішої моделі виробник пропонує 27-ватний USB-C адаптер, для попередньої – на 15 Вт.

Pi 5 також можна підключати через сумісне джерело 5 В/3 А, але тоді струм для USB-периферії обмежується 600 мА, попри те, що за 5 В/5 А доступно до 1,6 А. Це важливо, якщо USB-порти плати використовуються для живлення накопичувачів чи інших модулів.

Розробники Raspberry Pi тестували ці комп’ютери з навмисним навантаженням близько 8–9 Вт для Pi 4 і 11–12 Вт для Pi 5. Це не типові режими, але пристрої ще здатні їх витримувати. Хоча, звичайно, завжди краще використовувати рекомендований блок живлення Raspberry Pi 4 та 5. Це важлива умова зменшення ймовірності поломки.

Загалом, якщо комп’ютер має виконувати нескладні процеси, нижче енергоспоживання плати може бути важливішим за запас швидкодії. Саме в таких випадках вибір на користь Pi 4 зазвичай виглядає практичнішим рішенням.

Нагрівання та охолодження в польових умовах

Нагрівання мікрокомп’ютера залежить від навантаження, температури повітря та корпусу. У лабораторному тесті Raspberry Pi 5 8GB без охолодження мав близько 65 °C у простої, а за тривалого стрес-навантаження переходив поріг 85 °C, через що знижував частоту через thermal throttling.

З фірмовим активним кулером температура Pi 5 у тому самому тесті становила близько 45 °C у простої та стабілізувалася приблизно на 60 °C під навантаженням. Пікові значення не перевищували 62–63 °C. Тому радіатор Raspberry Pi 5 із вентилятором для тривалої роботи під навантаженням не просто корисний, а до деякої міри навіть незамінний.

Для Pi 4 за легких методів використання зазвичай достатньо пасивного охолодження. Але для тривалих навантажень чи експлуатації у високотемпературних умовах краще також використовувати фірмовий радіатор Raspberry Pi 4, що в поєднанні з вентильованим корпусом значно зменшує ризик тротлінгу.

Офіційно зазначені робочі діапазони температур повітря становлять 0–70 °C для Pi 5 та 0–50 °C для Pi 4. Водночас краще завжди індивідуально перевіряти нагрів кожної конкретної збірки безпосередньо в умовах експлуатації.

Робота з камерою, сенсорами та модулями

Порівняно з попереднім поколінням роз’єми Raspberry Pi 5 помітно змінилися. Нова плата отримала два 4-смугові MIPI-конектори, кожен з яких може працювати з камерою чи дисплеєм. Pi 4 має один 2-смуговий CSI для камери та один 2-смуговий DSI для екрана. Тобто, варіативність його використання менша, адже другий допоміжний монітор для Raspberry Pi 4 недоступний. Але для багатьох систем потрібна саме комбінація з одним екраном та єдиною камерою, тому ця конфігурація також залишається актуальною.

Екран для Raspberry Pi 5 можна під’єднати через micro-HDMI або MIPI DSI, а монітор для Pi 4 – виключно через micro-HDMI. Обидва покоління підтримують до 4Kp60, проте Pi 5 має новіший VideoCore VII й вищу графічну продуктивність.

Що стосується розпіновки Raspberry Pi 4 і розпіновки Raspberry Pi 5, то обидві моделі використовують стандартний 40-pin GPIO. Основні позиції збережені, але в Pi 5 периферією керує RP1. Тому низькорівневий код під регістри BCM2711 не слід автоматично вважати сумісним із Pi 5, але зазвичай бібліотеки спрощують перехід.

Важливо, що як до Pi 4, так і до Pi 5 можна підключати сенсори та додаткові модулі через усі найактуальніші інтерфейси/протоколи – GPIO, I2C, SPI і UART. Тому зазвичай інтеграція комп’ютера з датчиками температури, положення, відстані та іншими компонентами бортової електроніки не стає проблемою.

Для яких задач краще підходить Raspberry Pi 4?

Pi 4 доречний там, де, крім достатньо високої швидкодії, важливе помірне споживання енергії, а також має значення добре пропрацьована програмна база. Як одноплатний комп’ютер для дрона, він оптимальний для обслуговування допоміжних процесів. Керування ж бортовими системами в реальному часі краще доручити спеціалізованому контролеру. Загалом можна виділити цілий список того, що можна зробити з Raspberry Pi 4, це буде працювати добре:

• базове оброблення та журналювання даних;
• збір телеметрії;
• робота з окремими камерами та сенсорами;
• нескладні автономні сценарії;
• навчальні й тестові стенди;
• системи з обмеженим живленням.

Також цей комп’ютер може працювати локальним сервером, шлюзом даних, реєстратором та контролером периферії тощо. Але важливо правильно підібрати ОС для Raspberry Pi 4. Найкраще – з підтримуваних зараз 64-бітних версій Pi OS, якщо використовуване вами ПЗ не вимагає іншого.

Збираючись купити Raspberry Pi 4 для інтеграції в наявний проєкт, важливо перевірити сумісність HAT-модулів, кабелів і корпусу. Варто пам’ятати, що подальший перехід на Pi 5 може вимагати нового живлення та периферії.

Для яких задач краще підходить Raspberry Pi 5?

Pi 5 потрібен там, де необхідна продуктивність. Компактна плата для дрона на Cortex-A76 краще справляється з паралельними процесами та складнішим локальним обробленням відео. Його переваги найбільше проявляються, коли потрібні:

• швидке оброблення та аналіз відео чи зображення;
• кілька камер або інших модулів;
• висока швидкість оброблення даних;
• ресурсне ПЗ;
• тривала робота під навантаженням з належним охолодженням.

Як обчислювальний модуль для дронів, Pi 5 має перевагу завдяки двом MIPI-конекторам і зовнішньому PCIe. Водночас плануючи купити Raspberry Pi 5, варто підбирати RAM під програму та проєктні завдання. 4 ГБ достатньо для легких сервісів, 8 ГБ дають запас для багатозадачності, а конфігурації з 16 ГБ доцільні для стабільно високих локальних навантажень.

Що врахувати перед вибором плати?

Обидві лінійки Raspberry Pi функціональні та певною мірою взаємозамінні. Але все ж для кожної ситуації краще вибирати найбільш цільовий варіант, враховуючи низку критеріїв.

Тип задачі

Спочатку треба визначити, що має робити система: збирати дані, працювати з камерою, обслуговувати периферію чи виконувати локальні обчислення. Мікрокомп’ютер для військового дрона завжди треба вибирати під конкретне ПЗ, а не лише за поколінням.

Потрібна продуктивність

Якщо CPU більшість часу простоює, Pi 5 просто не дасть практичної переваги. Якщо задача впирається у процесор, RAM або I/O, його вища продуктивність скорочує час оброблення.

Доступне живлення

Треба разом порахувати споживання плати, камер, USB-пристроїв, накопичувачів і охолодження. Слабке чи нестабільне живлення стає причиною збоїв незалежно від потужності CPU.

Умови охолодження

Pi 5 для тривалого навантаження потребує більш продуктивного відведення тепла. Pi 4 у цьому сенсі менш вимогливий, але в закритому корпусі чи в спеку також потребує уваги до теплового режиму.

Розмір корпусу

Корпус для Raspberry Pi 4 та 5 не взаємозамінні. Про це варто пам’ятати. Але підбирати його треба не лише під конкретне покоління, а й з урахуванням місця для радіатора, вентилятора та кабелів.

Сумісність із модулями

Важливо заздалегідь уточнити чи перевірити MIPI-шлейфи, HAT, GPIO-бібліотеки, USB-пристрої й драйвери. Особливо це важливо під час переходу з Pi 4 на Pi 5.

Бюджет і доступність комплектуючих

Порівнювати слід вартість не тільки плати, а й усієї системи, якою вона має керувати, адже списки сумісної периферії для різних моделей відрізняються. Розглядаючи аналоги Raspberry Pi 4 та аналоги Pi 5, також треба оцінювати сумісність ПЗ, інтерфейси, споживання й доступність необхідних модулів, а не тільки CPU та RAM.

Типові помилки під час вибору

Найчастіша помилка – вибір обладнання лише за максимальною швидкодією. Водночас для бортової системи стабільність роботи плати, режим живлення, вимоги щодо тепловідведення і сумісність з необхідною периферією не менш важливі за частоту процесора. Інші типові помилки:

• ігнорування спільного енергоспоживання плати та периферії;
• відсутність достатнього охолодження;
• слабкий блок живлення;
• невідповідний корпус;
• несумісні MIPI-шлейфи чи модулі;
• очікування, що SBC замінить спеціалізований контролер реального часу;
• надлишковий обсяг RAM без потреби з боку ПЗ.

Стабільність роботи плати треба перевіряти з реальною периферією, накопичувачем і охолодженням. Паспортні характеристики не гарантують коректну поведінку конкретної збірки.

FAQ

⚡ Raspberry Pi 4 і Raspberry Pi 5 – що це таке?

Raspberry Pi 4 й Pi 5 – це компактні одноплатні комп’ютери, в яких процесор, оперативна пам’ять, графіка та набір інтерфейсів розміщені на одній платі. Їх використовують для роботи з даними, камерами, сенсорами, периферією, автоматизації та виконання інших обчислювальних задач.

⚡ Чим Raspberry Pi 5 відрізняється від Raspberry Pi 4?

Pi 5 має Cortex-A76 2,4 ГГц, VideoCore VII, LPDDR4X-4267, швидший microSD, два універсальні MIPI-порти та зовнішній PCIe. Pi 4 використовує Cortex-A72 1,8 ГГц і потребує менш потужного живлення.

⚡ Яка плата продуктивніша?

Raspberry Pi 5. В офіційному Geekbench 6 він був приблизно у 2,4 раза швидшим в однопотоковому та у 2,2 раза – у багатопотоковому тесті.

⚡ Яка плата менше споживає енергії?

Зазвичай Raspberry Pi 4. Для нього рекомендовано 5 В/3 А, тоді як Pi 5 для повної роботи з периферією розрахований на 5 В/5 А.

⚡ Чи потрібне охолодження для Raspberry Pi 5?

За легкого навантаження – не обов’язково. За тривалого високого навантаження активне охолодження допомагає уникати тротлінгу та підтримувати стабільну швидкодію.

⚡ Чи підходить Raspberry Pi 4 для військових задач?

Так, як універсальний допоміжний обчислювальний вузол для збору даних, телеметрії, підключення сенсорів, камер і тестового обладнання. Вимоги до надійності та умов експлуатації конкретної системи слід перевіряти окремо.

⚡ Коли краще вибрати Raspberry Pi 5?

Коли потужності Pi 4 уже недостатньо, потрібні два MIPI-пристрої, швидший накопичувач через PCIe або понад 8 ГБ RAM. Pi 5 також краще підходить для ресурсоємнішого ПЗ.

⚡ Що важливіше: потужність чи автономність?

Залежить від задачі. Якщо продуктивність не є вузьким місцем, менше споживання може бути ціннішим. Якщо ж важливе максимально швидке оброблення, краще вибирати потужніший, але енерговитратніший Pi 5.

Висновок

Raspberry Pi 5 значно швидший за Pi 4, має сучаснішу підсистему I/O, швидший microSD, зовнішній PCIe та до 16 ГБ RAM. Pi 4 поступається в обчисленнях, зате енергоекономніший. Тому він залишається хорошим рішенням для телеметрії, сенсорів, збору даних та інших помірних навантажень.

Вибір варто робити під конкретне завдання: враховувати ПЗ, живлення, охолодження, накопичувач, інтерфейси, периферію та вимоги до корпусу. Баланс продуктивності, автономності й стабільності важливіший за номер покоління.

У Zelenstore можна підібрати мікрокомп’ютер Raspberry Pi та сумісні комплектуючі для конкретного проєкту й умов використання. Асортимент дає змогу вибрати потрібну конфігурацію плати та додаткові компоненти з урахуванням вимог до живлення, охолодження й підключення периферії.