Διάβασα την τεκμηρίωση του RP1 για να μην χρειάζεται να

Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά του νέου Raspberry Pi 5 είναι η ενσωμάτωση του RP1 - το πρώτο chip πυριτίου που σχεδιάζεται από την ίδια την εταιρεία σε ένα προϊόν-ναυαρχίδα του Raspberry Pi. Σε αυτό το άρθρο, θέλω να αναφερθώ στα βασικά στοιχεία του RP1 και να σας πω τι το κάνει τόσο επαναστατικό.

Δυστυχώς, αυτό το άρθρο δεν μπορεί να είναι το ισοδύναμο ενός "Όλα για το RP1", επειδή δεν έχουν κυκλοφορήσει ακόμα την πλήρη τεκμηρίωση.

Αντ' αυτού, κυκλοφόρησαν ένα Σχέδιο δελτίου δεδομένων 90 σελίδων που αναλύει μερικές από τις βασικές αρχές του RP1.

Ας ξεκινήσουμε λοιπόν με την ιστορία του RP1.

Ιστορία

Έτσι, το RP1 είναι το μακροβιότερο εσωτερικό πρόγραμμα πυριτίου στο Raspberry Pi. Γι' αυτό ονομάζεται "RP1“.

Στην ανακοίνωση για το Raspberry Pi 5, ο Eben Upton έγραψε: "Υπό ανάπτυξη από το 2016, το RP1 είναι με μεγάλη διαφορά το μακροβιότερο, πιο πολύπλοκο και (με $15 εκατομμύρια) πιο ακριβό πρόγραμμα που έχουμε αναλάβει ποτέ εδώ στο Raspberry Pi".

Είναι το μακροβιότερο, το πιο σύνθετο, και το πιο ακριβό πρόγραμμα.

Ωστόσο, δεν είναι το πρώτο πυρίτιο που αναπτύσσεται εσωτερικά από το Raspberry Pi. Για αυτό, πρέπει να στραφείτε στο RP2040, το οποίο είναι ο μικροελεγκτής των Pico και Pico W. Έτσι, κυκλοφόρησαν το RP2040 το 2021, παρόλο που το πρόγραμμα ξεκίνησε στην πραγματικότητα αργότερα.

Εσωτερικά στο Raspberry Pi, όλοι αναφέρονταν στο RP1 ως "Project Y".

Ας δούμε λοιπόν τι ακριβώς είναι το RP1.

Χαρακτηριστικά

Με τα προηγούμενα μοντέλα, ουσιαστικά όλες οι εισόδους/εξόδους ήταν ενσωματωμένες στον κύριο επεξεργαστή.

Έτσι, η βασική ιδέα πίσω από το RP1 είναι να διαχωρίσει τις εισόδους/εξόδους από τον κύριο επεξεργαστή - στην προκειμένη περίπτωση, τον Broadcom BCM2712. Έτσι, πρόκειται για ένα southbridge που αναλαμβάνει τη συντριπτική πλειοψηφία των λειτουργιών εισόδου/εξόδου για το Raspberry Pi 5.

Αυτό έχει διάφορα αποτελέσματα - ένα από αυτά είναι η προσφορά μικρότερων γεωμετρικών διεργασιών για τον κύριο επεξεργαστή. Ο BCM2712, όπως έχουμε ήδη καλύψει, βρίσκεται σε κόμβους διεργασίας 16nm.

Εν τω μεταξύ, η ίδια η RP1 βρίσκεται σε κόμβους διεργασίας 40 nm.

Αυτό αφήνει επίσης τον κύριο επεξεργαστή να επικεντρωθεί σε πιο σύνθετες εργασίες.

Έτσι, το BCM2712 αναλαμβάνει τις ταχύτερες διασυνδέσεις, ενώ αφήνει τις πιο αργές διασυνδέσεις για το RP1. Θα το εξηγήσω αυτό περισσότερο στην επόμενη ενότητα.

Αλλά τα δύο τσιπ - RP1 και BCM2712 - συνεργάζονται και συνδέονται μέσω ενός διαύλου PCIe 2.0 4 λωρίδων. Πρόκειται για μια γρήγορη σύνδεση, αλλά αναπόφευκτα υπάρχει κάποια καθυστέρηση μεταξύ των δύο.

Ας περάσουμε στις εσωτερικές προδιαγραφές του RP1.

Έχω συμπεριλάβει παρακάτω μια εικόνα του διαγράμματος του RP1 για αναφορά.

Έτσι, ο RP1 περιέχει δύο πυρήνες επεξεργαστή βασισμένους στην αρχιτεκτονική Arm Cortex-M3 (Cortex M3 0 και Cortex M3 1 στα κόκκινα πλαίσια πάνω αριστερά στο διάγραμμα).

Διαθέτει επίσης έναν ελεγκτή DMA οκτώ καναλιών, ο οποίος επιτρέπει στο τσιπ να διαχειρίζεται μεταφορές δεδομένων για έως και οκτώ διαφορετικά περιφερειακά ταυτόχρονα.

Το τσιπ ενσωματώνει τρία ενσωματωμένα PLL: για τη δημιουργία ανεξάρτητων ρολογιών βίντεο και ήχου και 1 ακέραιο PLL για τη δημιουργία ρολογιών συστήματος.

Ο RP1 διαθέτει επίσης έναν μετατροπέα αναλογικού-ψηφιακού (ADC) ανάλυσης 12 bit, πέντε εισόδων διαδοχικής προσέγγισης, που λειτουργεί σε 500kSPS, με τέσσερις εξωτερικές εισόδους και έναν εσωτερικό αισθητήρα θερμοκρασίας.

Αν κοιτάξετε το παρακάτω διάγραμμα, θα παρατηρήσετε ένα κίτρινο πλαίσιο κάτω αριστερά που λέει "Shared SRAM 128bit 64kB) 4x 4kx32". Αυτό αναφέρεται στην όψη ότι υπάρχει ένα τμήμα μνήμης 64kB προσβάσιμο τόσο από τον BCM2712 όσο και από τον κύριο του διαύλου RP1.

Η μνήμη αυτή έχει τέσσερα ξεχωριστά μπλοκ, καθένα από τα οποία αποτελείται από 4 kilobytes και περιλαμβάνει μεταφορές δεδομένων 32 bits κάθε φορά.

Τέλος, το RP1 διαθέτει γεννήτριες χρονικής βάσης που μπορείτε να ρυθμίσετε για να ρυθμίσετε την DMA. Υπάρχουν κυρίως για να ρυθμίζουν την DMA καθώς και για να σταθεροποιούν τα συμβάντα εισόδου GPIO.

Εδώ είναι η εικόνα της εσωτερικής αρχιτεκτονικής του RP1 από το φύλλο δεδομένων:

Έτσι, σε αυτή την εικόνα, μπορείτε να δείτε γενικά πώς λειτουργεί το RP1, αλλά μπορείτε επίσης να δείτε ποιες περιφερειακές λειτουργίες ελέγχει.

Περιφερειακοί έλεγχοι

Μπορείτε να δείτε τα ακόλουθα στα δεξιά, ξεκινώντας από το κάτω μέρος: USB 3 PHY, USB 2 PHY, USB 3 PHY, USB 2 PHY, MIPI DPHY, MIPI DPHY, VDAC και RGMII.

Έτσι, το RP1 ελέγχει τις ακίδες GPIO και τις σχετικές περιφερειακές διεπαφές τους: SPI, UART, I2C, PWM, I2S. Ελέγχει επίσης την έξοδο ήχου Delta Sigma PWM, αλλά δεν μπορείτε να έχετε τυπικό αναλογικό ήχο, επειδή το Raspberry Pi 5 δεν διαθέτει υποδοχή ήχου.

Ελέγχει επίσης τις θύρες USB 2.0 και USB 3.0 - κάθε ελεγκτής κεντρικού υπολογιστή διαχειρίζεται μια θύρα USB 2.0 και USB 3.0. Όπως αναφέρει το φύλλο δεδομένων, αυτό σημαίνει ότι "κάθε θύρα downstream έχει ανεξάρτητο και μη δεσμευμένο εύρος ζώνης".

Σύμφωνα με τον Liam Fraser, "[Β]εδομένου του εύρους ζώνης της σύνδεσης PCIe, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να λειτουργούμε και τις δύο θύρες USB 3 σε πλήρες εύρος ζώνης". Πρόκειται για μια τεράστια αναβάθμιση από το Raspberry Pi 4!

Το RP1 είναι υπεύθυνο για τους πομποδέκτες MIPI, οι οποίοι είναι τέσσερις λωρίδες που υποστηρίζουν DSI και CSI-2.

Διαθέτει μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό βίντεο 3 καναλιών που υποστηρίζει PAL/NTSC και VGA.

Και τέλος, είναι επίσης ευθύνη του RP1 να ελέγχει το MAC Gigabit Ethernet.

Σε αυτό το σημείο, μπορεί να αναρωτιέστε για την PIO. Δυστυχώς, υπάρχουν πολλές πληροφορίες που απλά δεν έχουμε αυτή τη στιγμή, επειδή δεν έχουν κυκλοφορήσει όλη την τεκμηρίωση για το RP1.

Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι το μπλοκ PIO στο RP1 λειτουργεί λίγο διαφορετικά από το RP2040. Έτσι, ενώ υπάρχει ένα μπλοκ PIO με τέσσερις μηχανές καταστάσεων (όπως το RP2040), έχει διπλάσιο βάθος FIFO. Δείτε αυτό το σχόλιο από τον Luke Wren:

Αυτά είναι λοιπόν όσα γνωρίζουμε για τους περιφερειακούς ελέγχους προς το παρόν.

Μείνετε συντονισμένοι, γιατί με την πάροδο του χρόνου, σίγουρα θα δώσουν σημαντικές πληροφορίες για το RP1.

Μειονεκτήματα

Έχουμε μιλήσει για μερικά από τα ωραία πράγματα σχετικά με το RP1, αλλά δεν είναι εντελώς ένα κρεβάτι από τριαντάφυλλα.

Προφανώς, το πρώτο πράγμα είναι ότι το PIO στο RP1 λειτουργεί διαφορετικά από το RP2040. Δείτε αυτό το σχόλιο από τον Phil:

Ένα άλλο μειονέκτημα του διαχωρισμού του ελεγκτή εισόδου/εξόδου από το κύριο SoC είναι ότι εισάγεται μια ορισμένη καθυστέρηση.

Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων, αυτή η καθυστέρηση είναι "τυπικά 1μs στο πλάτος και την ταχύτητα της σύνδεσης σχεδιασμού", γεγονός που θα μπορούσε να αποτελέσει πρόβλημα "για εφαρμογές που βασίζονται σε γρήγορες αλλά έγκαιρες ακολουθίες εγγραφής, π.χ. πρωτόκολλα με bit-bashed, ή εφαρμογές που πρέπει να ανταποκρίνονται γρήγορα στην αλλαγή κατάστασης ενός pin".

Τι επιφυλάσσει το μέλλον;

Ένα από τα μεγάλα ερωτήματα είναι αν το Raspberry Pi θα πουλήσει το RP1 ξεχωριστά ή όχι. Μετά από όλα αυτά, πωλούν RP2040 ξεχωριστά. Σε ένα σχόλιο πριν από λίγες ημέρες, ο Alasdair Allan στο Raspberry Pi έδωσε την ακόλουθη απάντηση:

Φυσικά, αυτό θα μπορούσε να είναι αντιπερισπασμός ή θα μπορούσε να είναι μια γνήσια απάντηση ότι δεν θα πρέπει να περιμένουμε ένα ξεχωριστό RP1. Με αυτό το ερώτημα λοιπόν, μόνο ο χρόνος θα δείξει.

Θα ήταν φανταστικό αν πωλούσαν το RP1 ξεχωριστά, κατά τη γνώμη μου.

Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες εναλλακτικές λύσεις προήλθε από τον Jeff Geerling:

Ίσως το Raspberry Pi μας δώσει και τα δύο κάποια στιγμή - ένα ξεχωριστό chip RP1 και μια κάρτα PCIe!

Θα πρέπει να περιμένουμε και να δούμε.

Διαγωνισμός & Ενημερωτικό δελτίο

Ξέρουμε πόσο απογοητευτικό είναι να πρέπει να περιμένετε μέχρι τις 23 Οκτωβρίου για ένα Raspberry Pi 5.

Έτσι, θέλαμε να σας δώσουμε τη δυνατότητα να παίξετε με ένα από αυτά το συντομότερο δυνατό.

Γι' αυτό και οργανώσαμε έναν διαγωνισμό: Ποιο είναι το πιο τρελό πράγμα που μπορείτε να σκεφτείτε για το Raspberry Pi 5;

Με την προϋπόθεση ότι η ιδέα σας δεν θα την καταστρέψει, μπορείτε να μας στείλετε την ιδέα σας και εμείς θα την εφαρμόσουμε στη δική μας - και θα γράψουμε ένα άρθρο γι' αυτήν!

Θα ανακοινώσουμε τον νικητή εδώ και στο buyzero.de στις 23 Οκτωβρίου.

Η νικήτρια ιδέα (η οποία θα καθοριστεί από εμάς) θα κερδίσει ένα πλήρες σετ Raspberry Pi 5 - που θα περιλαμβάνει ένα τροφοδοτικό 27W USB-C Power Delivery (PD), μια θήκη Raspberry Pi 5, μια κάρτα SD και ένα Raspberry Pi 5. Όλα αυτά με δωρεάν αποστολή εντός της ΕΕ.

Ο επιλαχών θα κερδίσει ένα Raspberry Pi 5 με δωρεάν αποστολή εντός της ΕΕ.

Γι' αυτό φροντίστε να στείλετε τις ιδέες σας - μπορείτε να μεταβείτε στον ακόλουθο σύνδεσμο για περισσότερες πληροφορίες: ΚΕΡΔΊΣΤΕ ΈΝΑ ΔΩΡΕΆΝ RASPBERRY PI 5!

Συμπέρασμα

Ορίστε λοιπόν: τα βασικά στοιχεία του RP1.

Ωστόσο, όπως τόνισα στην αρχή, ορισμένες από αυτές τις πληροφορίες ενδέχεται να αλλάξουν. Θα φροντίσουμε να δημοσιεύσουμε ένα νέο άρθρο μόλις το Raspberry Pi κυκλοφορήσει μια πιο μόνιμη τεκμηρίωση.

Εν τω μεταξύ, φροντίστε να δείτε μερικά από τα άλλα άρθρα μας σχετικά με το Raspberry Pi 5:

• Raspberry Pi 4 vs. Raspberry Pi 5
• Μια πρώτη ματιά στο Raspberry Pi 5
• Διατηρώντας το Raspberry Pi 5 δροσερό
• DOOM σε ένα Raspberry Pi 5
• Κερδίστε ένα ΔΩΡΕΑΝ Raspberry Pi 5
• 5 εκπληκτικά χαρακτηριστικά του Raspberry Pi 5
• Ταχύτητα κάρτας Micro SD Raspberry Pi 5
• 4 Συχνές ερωτήσεις σχετικά με το Raspberry Pi 5

Θέλετε να δείτε το RP1 να πωλείται ξεχωριστά; Ή ίσως μια κάρτα PCIe όπως του Jeff Geerling;

Πείτε μας στα σχόλια παρακάτω!