Course de dragsters Raspberry Pi : comparaison des performances du Pi 1 au Pi 5

• Comparaison, à partir de tests réels, de l’évolution des performances sur environ 13 ans, du Raspberry Pi 1 lancé en 2012 au Pi 5 de 2023
• Le Pi 5 affiche des performances CPU environ 600 fois supérieures à celles du Pi 1, tandis que les performances GPU progressent de plus de 2,5 fois par rapport au Pi 4
• La consommation électrique a augmenté, mais le rendement énergétique rapporté aux performances (performance par watt) s’est amélioré de façon continue au fil des générations
• Avec l’ajout d’un port PCIe et d’un bouton d’alimentation, le Pi 5 montre de grands progrès à la fois en extensibilité et en performances en usage réel
• Les performances CPU et GPU, l’efficacité énergétique, la vitesse réseau et les performances de stockage de chaque génération ont été mesurées dans les mêmes conditions

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Évolution du matériel selon les générations

• Le Raspberry Pi 1 (2012) dispose d’un processeur monocœur à 700 MHz, de 512 Mo de RAM, d’un Ethernet 100 Mb, de deux ports USB 2.0, sans prise en charge du Wi‑Fi ni du Bluetooth
  • Alimentation en 5 V 700 mA, prix de 35 dollars, ce qui en faisait à l’époque un ordinateur à bas coût remarqué
• Le Raspberry Pi 2 (2015) passe à un Cortex-A7 quadricœur (900 MHz) avec 1 Go de RAM, pour des performances en hausse
  • Extension à 40 broches GPIO, adoption d’un slot microSD, courant porté à 800 mA
• Le Raspberry Pi 3 (2016) adopte un Cortex-A53 64 bits (1,2 GHz) et intègre pour la première fois le Wi‑Fi et le Bluetooth
  • Le modèle 3B+ prend en charge le Gigabit Ethernet, le PoE et le Wi‑Fi double bande, avec un courant porté à 1,34 A
• Le Raspberry Pi 4 (2019) embarque un Cortex-A72 (1,5 GHz), un GPU VideoCore VI et jusqu’à 8 Go de RAM LPDDR4
  • Ajout de l’USB 3.0, de deux micro HDMI et du Bluetooth 5.0, avec une alimentation désormais en USB-C (5 V 1,25 A)
• Le Raspberry Pi 5 (2023) intègre un Cortex-A76 (2,4 GHz), un GPU VideoCore VII, ainsi qu’un port PCIe et un bouton d’alimentation
  • Nécessite une alimentation 5 V 5 A, dispose d’un connecteur dédié pour ventilateur, prix minimal de 50 dollars (modèle 2 Go)

Configuration des tests de performance

• Éléments testés : lecture YouTube en 1080P, CPU Sysbench, GPU GLMark2, vitesse du stockage, réseau iPerf3, consommation électrique
• Tous les modèles utilisaient la dernière version de Raspberry Pi OS et la même carte microSD Sandisk de 32 Go
• Un refroidisseur Ice Tower a été installé pour éviter le thermal throttling

Principaux résultats des tests

• Lecture vidéo 1080P : le Pi 1 ne peut pas lancer le navigateur, le Pi 2 souffre de fortes pertes d’images, le Pi 3 s’améliore mais reste instable
  • Le Pi 4 est fluide en mode fenêtré, le Pi 5 lit sans problème même en plein écran
• Performances CPU (Sysbench) : le Pi 3 progresse de 18 fois par rapport au Pi 2, et le Pi 5 est plus de 600 fois plus rapide que le Pi 1 en monocœur
• Performances GPU (GLMark2) : les Pi 1 à 3 restent sous les 100 points, tandis que le Pi 5 obtient un score 2,5 fois supérieur à celui du Pi 4
• Vitesse du stockage : amélioration continue à chaque génération, avec une vitesse de bus passant de 25 MHz (Pi 1) à 100 MHz (Pi 5)
• Vitesse réseau : le Pi 3B+ est limité par l’USB 2.0, alors que les Pi 4 et 5 atteignent des débits proches du Gigabit
• Consommation électrique : peu d’écart entre les générations au repos, mais le Pi 5 consomme environ 3 fois plus que le Pi 1 en charge
  • En revanche, le rendement énergétique par unité de performance s’est amélioré d’environ 200 fois

Évaluation globale et attentes pour la suite

• En 13 ans, les performances, l’efficacité et les fonctionnalités ont toutes fait un bond spectaculaire
• Les premiers modèles restent utilisables pour des projets simples
• L’ajout du port PCIe est considéré comme l’avancée la plus importante du point de vue de l’extensibilité
• Pour les futurs modèles, on espère l’ajout d’un réseau 2,5 Gb, de DisplayPort ou d’une sortie DP via USB-C

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Commentaires Hacker News

• J’ai créé un solveur qui résout par force brute le jeu des Pips du NYT
  Sur un Mac Studio M2 Max, il faut 45,2 secondes pour résoudre un certain puzzle. Il fonctionne sur un seul thread et utilise peu de mémoire, donc le goulot d’étranglement vient du CPU et de la vitesse mémoire
  Je l’ai aussi fait tourner sur des Pi 3, 4, 5, un iMac Intel et Amazon Lightsail, avec les résultats suivants

  680.4 RPi 3
  274.5 RPi 4
  131.3 RPi 5
  108.5 Lightsail
   78.7 2017 iMac (3.4 GHz Intel Core i5)
   45.2 M2 Max Mac Studio
  

  • Ça rappelle l’ancien benchmark Pi Digits. On a l’impression de revoir ce test qui montrait les progrès des CPU à l’époque des Pentium III/IV
  • Les performances de Lightsail ont l’air plutôt bonnes. Je me demande de quel tier il s’agit

• Je pense que la série Raspberry Pi 3 représente le meilleur équilibre entre faible consommation, faible coût et performances suffisantes
  Voici les différences entre les modèles 3B, 3B+ et 3A+

  • 3B : Ethernet 10/100, Wi‑Fi 802.11n, Bluetooth 4.1, consommation de 1,4 à 3,7 W
  • 3B+ : Ethernet via USB (~300 Mbps), CPU à 1,4 GHz, Wi‑Fi 802.11ac, Bluetooth 4.2, prise en charge du PoE, consommation de 1,9 à 5,1 W
  • 3A+ : Ethernet supprimé, 1 port USB, 512 Mo de RAM, consommation de 1,13 à 4,1 W
    En performance par watt, le 3B est le plus efficace, et le 3A+ est légèrement plus puissant. Si on a besoin du PoE, le 3B+ est le bon choix
    On peut encore réduire la consommation en désactivant le HDMI, les LED, le Wi‑Fi, le Bluetooth, etc.
  • Je me demande si c’est à charge identique. Si on regarde les courbes de consommation des Pi 3 et 4, le 4 ne consomme plus que lorsque la charge est élevée, mais il abat aussi davantage de travail
  • On disait que le 3A+ coûtait 25 dollars, mais en pratique les 3, 4 et 5 sont tous dans une gamme de prix similaire pour la version 1 Go

• Il y a environ 7 ans, j’ai utilisé un SBC Emtrion pour construire un appareil passerelle pour l’agritech
  À l’époque, j’avais écarté les Pi parce qu’ils faisaient trop jouet, mais sur cette génération j’ai adopté le Pi Compute Module 4
  Les performances ont été multipliées par 20, la RAM aussi, la consommation a baissé de 30 %, et le prix est tombé à un cinquième, ce qui est impressionnant
  Je suis seulement encore en train de valider la stabilité du BLE

  • C’est ce genre de demande industrielle qui a provoqué pendant un temps la pénurie de Pi. Le projet était parti de l’éducation, mais il a fini par bouleverser le marché de l’embarqué

• J’ai remis en service un Raspberry Pi 1 Model B de 2012
  Je l’utilise comme nœud de sortie pour un réseau Tailscale, avec un ARMv6 monocœur à 700 MHz et 512 Mo de RAM
  Il est 600 fois plus lent qu’un Pi 5, mais pour le routage de trafic à faible bande passante ou de la supervision simple, il reste parfaitement fiable
  C’est satisfaisant de redonner une nouvelle vie à un matériel qui aurait fini à la poubelle

  • En 2013, j’ai construit une station météo Weewx avec un RPi 2, et elle tourne encore très bien avec sa carte SD d’origine. Elle a traité plus d’un million de points de données
  • CUPS fonctionne aussi très bien. J’ai modernisé une vieille imprimante Brother
  • J’utilise une version personnalisée de NetBSD pour tenir dans 512 Mo. L’alimentation peut venir du port USB d’un autre PC
  • L’avantage des anciens modèles, c’est le port HDMI pleine taille et le fait qu’ils fonctionnent de manière stable avec n’importe quel chargeur USB
  • À l’époque, on pouvait déjà faire du routage à 1 Gbps avec un Pentium 2 à 300 MHz. Un Pi 1 est largement capable d’assurer ce genre de rôle

• Lien d’archive de comparaison des performances des Raspberry Pi

  • Les options pour refuser les cookies étaient tellement compliquées que j’ai abandonné
    • À la place, on peut consulter la vidéo YouTube
    • Le mode Lecteur de Safari permet de contourner dans une certaine mesure les pop-ups de cookies
    • Avec uBlock ou les serveurs DNS Hagezi Pro++, on peut éviter ce genre de sites
    • Avec NoScript, la demande de cookies n’apparaît tout simplement pas
  • Sur ce site, il y avait plus de 300 fournisseurs de cookies listés. J’ai cru que ça ne finirait jamais, mais finalement il y avait bien une fin

• Ce serait bien de lancer aussi un test Linpack. Mes résultats sont regroupés ici
  Au début du Pi 3, le bridage thermique arrivait si lentement que le système finissait parfois par planter. Je l’ai signalé sur le forum et on m’a répondu : « pourquoi faire ce genre de chose ? »

  • Moi aussi, j’ai fait des tests HPL sur plusieurs SBC, et je n’en ai jamais vu un seul aller au bout avant le Pi 4B (lien vers les résultats)
  • La réaction « pourquoi faire ce genre de chose ? » existe toujours. C’est le genre de chose qui ne change pas avec le temps
  • Tous ceux qui ont de l’expérience dans l’embarqué comprendront cette remarque. Sur les forums Pi, ce sont toujours à peu près les mêmes personnes qui répondent

• Le Pi 5 devient cher une fois ajoutés le refroidisseur, le boîtier et l’adaptateur secteur : on dépasse facilement les 150 dollars
  À l’inverse, un mini-PC d’occasion (EliteDesk, ThinkCentre Tiny, etc.) peut offrir pour 50 à 100 dollars un i5-8400T, 8 Go de RAM, du NVMe et du 2.5GbE
  La consommation tourne autour de 15 W, et c’est bien plus polyvalent qu’un Pi
  En revanche, pour le GPIO ou les usages embarqués, le Pi garde l’avantage

  • Presque personne n’achète un Pi pour un usage de calcul général
    On l’achète parce qu’il est petit, compatible PoE, doté de GPIO et peu sujet à la chauffe
    Les youtubeurs qui montent des clusters Kubernetes le font surtout pour le contenu ; la plupart des gens s’en servent pour la domotique ou le contrôle de LED
  • Si on a besoin de GPIO, on peut aussi le remplacer par un adaptateur USB

• Le site semble avoir subi un hug of death
  J’utilise plusieurs Pi comme serveurs à la maison — serveur musical Navidrome, gestionnaire de mots de passe, services réseau locaux, etc.
  C’est lors du passage du Pi 1 au Pi 2 que j’ai ressenti l’amélioration la plus nette. C’est sans doute l’époque où l’émulation de jeux est devenue réellement possible