Pimoroni NVMe BASE pro Raspberry Pi 5

Raspberry Pi 5 slibuje až 2,5 x větší početní výkon oproti svým předchůdcům. Tomu by měl pomoci nejen lepší procesor, ale i adaptéry pro M.2 SSD disky, které s Malinou komunikují skrz PCI Express konektor. Zatímco vývojáři v Raspberry Pi stále pracují na finální verzi oficiální M.2 HAT nástavby, někteří výrobci již dodávají své vlastní řešení. Jako první spatřily světlo světa HAT Drives od Pineberry Pi, další vlaštovkou je NVMe BASE od firmy Pimoroni, na kterou se dnes zaměříme.

Nástavby NVMe SSD obecně zvyšují rychlost základních desek minipočítačů Raspberry Pi. Díky tomu, že je „pětka“ kompatibilní s přenosovými rychlostmi protokolu UHS-I/SDR 104, měla by s pomocí adaptéru M.2 a propojení PCIe dosáhnout významného zlepšení výkonu. Odměnou by mělo být plynulejší otevírání aplikací, stejně tak by se měly zrychlit běžné operace, jako je např. správa souborů a instalace softwaru.

Do jaké míry ale dokáže nástavba NVMe počítač zrychlit? A stojí deska od Pimoroni za investici, nebo má smysl chvíli si počkat na oficiální produkt Raspberry Pi? O tom nejlépe vypoví test a srovnání s přímou konkurencí Pineberry Pi HAT Drive, která se vyrábí ve dvou verzích: Top (instalace nad Raspberry Pi) a Bottom (instalace pod Raspberry Pi). Deska NVMe BASE od Pimoroni je určena, jak už sám název napovídá, pro instalaci pod desku počítače Raspberry Pi 5.

Design

Deska zaujme na první pohled klasickým Pimoroni designem. Jednoduchý monochromatický potisk předkládá informace o tom, jaké velikosti NVMe disků můžeme použít (podporovány jsou velikosti 2230 až 2280), kam zapojit SSD disk a PCIe propojovací kabel s Raspberry Pi 5.

Na desce jsou otvory M2.5, které umožňují mechanicky spojit obě desky pomocí distančních sloupků. Vzhledem k tomu, že se deska připojuje na spodní stranu Raspberry Pi 5, nevejde se zatím do žádného z běžně dostupných pouzder. Je pravděpodobné, že Pimoroni brzy představí aktualizované pouzdro Pibow, ale prozatím si bude vaše Raspberry Pi 5 muset vystačit bez něj.

Instalace

Nejprve je potřeba BASE desku osadit diskem SSD NVMe M-key a propojit ji s Malinou PCIe flex kabelem. Je potřeba se ujistit, že je kabel do obou konektorů usazen pevně a pod správným úhlem, protože při pozdějším nebo špatném zapojení se může plochý flex kabel snadno poškodit. Následné spojení obou desek pomocí distančních sloupků a šroubků je velmi jednoduché.

Test

To, jakou práci NVMe desky odvádí, vyplyne teprve v porovnání s rychlostí čtení a zápisu na SD kartu integrovanou do základní desky Raspberry Pi 5. Čtení probíhá rychlostí 90,5 MB/s a zápis 30,8 MB/s, což jsou zároveň referenční rychlosti pro test.

Začněme dobou spuštění (boot time), která je u Raspberry Pi 5 při čtení z micro SD 21,28 s. Tento rychlý bootovací čas je možný díky kompatibilitě Maliny s přenosovými rychlostmi protokolu UHS-I/SDR 104. To znamená, že micro SD karty, které tento standard splňují, by díky adaptéru M.2 měly tento čas významně zlepšit. Hodnoty naměřené v testu tuto tezi potvrdily. Bootovací čas pětky s Pimoroni NVMe BASE dosáhl hodnoty 16,79 s, zatímco doba spuštění ve spojení s Pineberry Pi byla 16,56 s (oba při rychlosti Gen3).

Test čtení a zápisu byl proveden dvakrát u každé desky (měření a kontrolní měření). Pro čtecí testy byl použit příkaz dd ke čtení obsahu disku a zápisu do /dev/null. Pro měření rychlosti zápisu byla využita diagnostika Raspberry Pi, která poskytla data sekvenční rychlosti zápisu. Testy byly provedeny pro rychlosti Gen1, Gen2 a Gen3. Je třeba poznamenat, že oficiálně jsou podporovány pouze rychlosti Gen1 a Gen2, ale i rychlost Gen3 byla pro desky NVMe BASE a Pineberry Pi stabilní. Jako referenční disk byl použili 4TB Lexar NM790 PCIe Gen4 SSD.

Na úrovni PCIe Gen1 vykazuje Pimoroni NVMe BASE stejnou čtecí a zápisovou rychlost jako deska Pineberry Pi, konkrétně 235 MB/s při čtení a 194,5 MB/s při zápisu. Při rychlostech Gen2 je NVMe BASE pomalejší s rychlostí čtení 416 MB/s proti 469 MB/s u Pineberry Pi, což je značný rozdíl. V rychlosti zápisu jsou obě jednotky srovnatelné: 380,9 MB/s NVMe BASE a 383,2 MB/s Pineberry Pi.

Největší překvapení proběhlo při testech rychlosti PCIe Gen3, kde NVMe BASE dosáhla rychlosti čtení 876 MB/s ve srovnání s 863 MB/s u Pineberry Pi. To představuje znatelný rozdíl o 13 MB/s. Obzvláště velký rozdíl obou desek byl potom vidět při schopnosti Maliny zapisovat data, kdy ve spojení s NVMe BASE dosáhla rychlosti 761,9 MB/s, zatímco Pineberry Pi „pouze“ 719,1 MB/s.

Ze srovnávacího testu obou rozšiřujících desek vyplynulo, že při oficiálně podporovaných rychlostech Gen2 jsou Pimoroni NVMe BASE a Pineberry Pi HAT Drive na víceméně stejné úrovni. Avšak při optimalizaci nastavení a spojení s jednotkou SSD Gen3 dokázala Pimoroni NVMe BASE vymáčknout z počítače mnohem větší výkon.

Pro koho je Pimoroni NVMe BASE určena a co s ní lze dělat?

Nástavby NVMe SSD na Raspberry Pi nejsou žádnou novinkou. Ty se se základní deskou propojovaly USB 3 portem, což znamenalo nejen ztrátu jednoho USB portu, ale i jeho limitovanou rychlostí. Nyní, díky portu PCIe na Raspberry Pi 5 se otevřela možnost používat rychlejší disky a výjimečně levná úložiště.

Co s tím? Můžeme stavět menší NAS systémy využívající rychlost NVMe disků spojených s vyšším výkonem Raspberry Pi 5, které budou daleko výkonnější, než umožňoval podobný systém spojený s Raspberry Pi 4. Pokud sháníte úsporný ARM desktop za nízkou cenu, Raspberry Pi 5 s NVMe by mohl vyhovovat vašim potřebám. Projekty, které generují velké soubory (jako např. streamování a nahrávání videa umožňujících použití rozmanitých funkcí kamer), mohou těžit z většího a rychlejšího úložiště. Aplikace a webové prohlížeče jako Chromium nebo Firefox se načítají rychleji, ale zatím nečekejte, že NVMe disky vylepší streamování videa ve 1080p.

Závěrečné hodnocení

Pimoroni NVMe BASE nabízí slušný poměr cena/výkon. Stejně jako všechny ostatní nástavby NVMe HAT záleží především na tom, s jakým NVMe diskem je kompatibilní. Rozdíl v rychlostech mezi oběma deskami je nejzřetelnější na úrovni Gen3, a přestože Raspberry Pi oficiálně tuto technologii pro pětku nepodporuje, funguje výborně.

klady

• odpovídá rozměrům Raspberry Pi 5
• podporuje disky SSD NVMe M-key od 2230 po 2280
• jednoduché sestavení
• podporuje rychlosti Gen3

zápory

• čtení dat při rychlosti Gen2 je o 53 MB/s pomalejší než u konkurenční Pineberry Pi HAT Drive
• (prozatím) neexistuje pouzdro, do kterého by pasovala

Článek vytvořen s pomocí redakčního textu Tom’s Hardware.