Raspberry Pi 2: Performance-Vergleich und Benchmarks

07 Mrz
7. März 2015

Der Raspberry Pi 2 Model B wurde Anfang Februar 2015 angekündigt. Inzwischen sollten auch diejenigen, die ein paar Tage mit der Bestellung gezögert haben, beliefert worden sein und den Performance-Unterschied selbst erlebt haben. Bei mir ist das neue Modell kurz nach dem Release geliefert worden und damit habe ich es bereits rund einen Monat in Verwendung. Vorab sei gesagt, dass sich der Unterschied in der Praxis deutlich spüren lässt. Wo bislang eine Kaffeepause drin war muss man sich das jetzt schon gut überlegen und daraus resultierend macht es deutlich mehr Spaß sich mit dem Einplatinencomputer zu beschäftigen. Auf dem Niveau eines voll ausgebauten Gerätes ist auch die zweite Generation des Raspberry Pis natürlich nicht.

Handfeste Zahlen zu dem Performance-Unterschied bieten Benchmarks. Diese Mess- und Bewertungsverfahren zeigen die Leistung eines Gerätes auf, wobei der Praxisbezug der ausgeführten Aufgaben nicht immer gegeben ist. Dennoch bieten diese Zahlen einen guten Anhaltspunkt auf welches Level man seine Erwartungen setzen sollte.

Im folgenden Vergleich sind die Zahlen dem Online Arts Blog entnommen, in dem der Raspberry Pi B Rev 2.0, Raspberry Pi 2 Model B und der Banana Pi gegenübergestellt wurde. Daher vorab die für die Tests relevanten Spezifikationen der Geräte noch einmal im tabellarischen Vergleich:

Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B Banana Pi
SOC Broadcom BCM2835 Broadcom BCM2836 Allwinner A20
CPU ARM v6 700 MHz
Singlecore
ARM Cortex-A7 900 MHz
Quadcore
ARM Cortex-A7 1GHz
Dualcore
GPU Broadcom VideoCore IV Mali400MP2 GPU
RAM 512 DDR2 SDRAM 1024 DDR2 RAM 1024 DDR3 RAM
Netzwerk 10/100-MBit-Ethernet 10/100/1000-Mbit/s-Ethernet
Strom 5 V, 500–600 mA (2,5–3 W) 5 V, 800 mA (max. 4 W) 5 V, 2000 mA (2,5-3,5 W)

Systemkonfiguration
Um bei den Tests einen möglichst fairen Vergleich zu gewährleisten wurden diese mit derselben Samsung PRO MB-MG8GBEU Class 10 8GB microSDHC-Karte (mit Adapter für den Raspberry Pi B und Banana Pi) durchgeführt. Als Software kam jeweils ein Raspbian Image zum Einsatz, wobei dieses auf dem Banana Pi von dem Hersteller Lemarker auf das Gerät angepasst wurde. Die verwendete Benchmark-Software lag je in derselben Version vor. Die Geräte wurden am selben Netzwerkanschluss nacheinander via SSH gesteuert.

Raspberry Pi 1/2 Model B
Linux raspberrypi 3.18.5-v7+ #748 SMP PREEMPT Wed Feb 4 21:33:52 GMT 2015 armv7l GNU/Linux

Banana Pi
Linux lemaker 3.4.103 #1 SMP PREEMPT Thu Dec 18 13:07:12 CST 2014 armv7l GNU/Linux

Prozessor: Ermittelt mit sysbench 0.4.12
Auf dem Raspberry Pi 2 Model B wurde mit dem Prozessor eine der wichtigsten Komponenten ausgetauscht. Die Prozessoren aller drei Geräte gehörten der ARM-Familie an, unterscheiden sich jedoch in ihrer Taktrate, Kernzahl und Architektur (ARMv6 und ARMv7). Zur besseren Verdeutlichung der Leistungssteigerung des einzelnen Kerns wurde dieser Benchmark zunächst mit einem und anschließend mit mehreren Threads ausgeführt. Die Leistungsaufnahme wurde mit einem Brennstuhl PM 231 E Energiemessgerät durchgeführt.

Mit dem Multi-Threaded Benchmark Tool sysbench wird die file I/O, scheduler und POSIX threads implementation performance getestet, wobei eine große Datenbank unter intensiver Last versucht wird nachzubilden.

Erwartungsgemäß ist sowohl der Raspberry Pi 2 Model B als auch der Banana Pi bei Single-Thread Anwendung und Multi-Thread Verwendung schneller als das alte Raspberry Pi Model B, was u.a. sowohl an der neuen ARM Architektur als auch der Taktfrequenz liegt. Außerdem sieht man, dass der Raspberry Pi 2 Model B im Single- und Dual-Thread Bereich auf dem gleichen Level spielen, wobei der neue Raspberry Pi energieeffizienter ist. Allgemein ist im Verhältnis zwischen Leistung und Energieeffizienz der Raspberry Pi 2 Model B der klare Gewinner.

sysbench --test=cpu --num-threads=n --cpu-max-prime=20000 run

Threads Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B Banana Pi
Laufzeit in Sekunden
1 1311,6274 779,6352 781,1260
2 1313,7015 388,8879 388,7870
3 1314,4638 260,5543 388,9871
4 1313,4132 195,5231 388,9039
Leistungsaufnahme in Watt
1  3,2 2,0 3,1
2 3,2 2,2 3,6
3 3,2 2,5 3,6
4 3,2 2,8 3,6
Idle 2,6 1,6 1,7

Arbeitsspeicher: Ermittelt mit mwb 1.2.2-1
Bei dem Memory BandWidth benchmark wird die verfügbare Bandbreite bei dem Kopieren großer Arrays in den Arbeitsspeicher ermittelt. Folglich ist ein größerer Wert bei diesem Benchmark besser.

Die ermittelten Werte zeigen, dass der Raspberry Pi 2 Model B und der Banana Pi auf etwa einer Höhe sind. Mit Ausnahme bei der DUMB-Methode ist der alte Raspberry Pi abgeschlagen.

mbw 100

Methode Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B Banana Pi
MEMCPY 104,979 384,423 (401,97*) 362,949
DUMB 373,956 354,99 (514,57*) 488,609
MCBLOCK 104,292 610,281 (777,39*) 555,462

* Neue Messwerte, die deutliche Verbesserungen zeigen, nach Firmware und Kernelupdate: Linux psyxpi 3.18.11-v7+ #781 SMP PREEMPT Tue Apr 21 18:07:59 BST 2015 armv7l GNU/Linux

Netzwerkgeschwindigkeit: Ermittelt mit iperf 2.0.5-3
Der perform network throughput tests ermittelt die mögliche Bandbreite in Mbit/s zu einem dritten Client im Netzwerk. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der Banana Pi über einen 1 GBit/s Ethernet-Port verfügt. Im Gegensatz dazu besitzen die beiden Raspberry Pis lediglich einen 100 Mbit/s Anschluss, der sich dazu noch die Bandbreite mit dem USB-Hub teilen muss.

Entsprechend ist die ermittelte mögliche Bandbreite des Banana Pis um ein vielfaches höher als die der Raspberry Pis. Jedoch zeigt sich auch, dass der neue Raspberry Pi 2 Model B einen rund 50% höheren Datendurchsatz im Vergleich zum alten Modell schafft.

iperf -t 60 -c ip -P n

Threads Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B Banana Pi
1 63,1 94,1 471,0
2 63,3 94,2 571,0
4 60,4 94,2 581,0

Leserate: Ermittelt mit hdparm 9.39-1
Mittels hdparm lassen sich Lesezeiten sowie die Cache-Lesezeiten auf Speichermedien ermitteln. Zum Einsatz kam immer dieselbe SD-Karte und eine nicht weiter benannte externe, mittels USB angeschlossene Festplatte. Angesichts der Beschränkung durch die USB 2.0 Anschlüsse kommt dem konkreten Festplattenmodell jedoch eine geringe Relevanz zu.

Bei den Lesezeiten lassen sich zwischen den drei Geräten kaum Unterschiede ausmachen. Dahingehen ist bei den Cache-Lesezeiten zu erkennen, dass der Raspberry Pi 2 Model B, gefolgt von dem Banana Pi, das schnellste Gerät ist. Als Schlusslicht, zwar deutlich unter dem Wert des neuen Raspberry Pi Modells, jedoch nicht gänzlich abgeschlagen, findet sich der alte Raspberry Pi Model B.

hdparm -Tt /dev/mmcblk0
hdparm -Tt /dev/sda2

Raspberry Pi B Raspberry Pi 2 B Banana Pi
SD-Karte
cached 249,59 425,69 323,39
disk reads 17,23 17,46 16,26
USB-HDD
cached 258,63 376,16 327,17
disk reads 31,07 33,40 29,96

Fazit der Benchmarks
Die Zahlen dieser mehr theoretischen als praktischen Tests zeigen die Teilbereiche der Leistungen der Geräte. Dabei ist insbesondere bei dem neuen Prozessor des Raspberry Pi 2 Model B eine wesentliche Leistungssteigerung zu sehen, die sich in der praktischen Arbeit in wesentlich geringeren Wartezeiten niederschlägt. Der dazu passende, deutlich schneller Arbeitsspeicher sollte diese Nutzererfahrung unterstützen. Bemerkenswert ist auch die Leistungssteigerung des Netzwerkanschlusses, trotzdem sich seitens der Raspberry Pi Foundation gegen einen 1 GBit/s Ethernet-Port entschieden wurde.

In der Summe sollte das neue Modell beim Basteln noch mehr begeistern als sein Vorgänger und schafft die eine oder andere Möglichkeit bei der sich der Raspberry Pi bislang auf Grund des schwachen CPUs schwer tat.

Weitere Benchmarks
Die in der Quelle verwendeten Benchmarks sind natürlich nicht alle Möglichkeiten, die man bzgl. der Leistung betrachten kann und mehr synthetische als praktische Tests. Daher habe ich euch im Folgenden weitere Benchmarks anderer Webseiten und Blogs verlinkt.

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7 Antworten
  1. Adrian says:

    Moin, danke für den Benchmark!
    Bist du sicher, dass der A20 im Banana Pi eine PowerVR GPU hat?

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  2. Mario says:

    Hi, wie groß ist eigentlich der Performance-Unterschied zwischen OwnCloud auf einem RasPi B und RasPi 2 B – ist die Quadcore-CPU überhaupt mit allen Kernen bei der Sache und reicht der Hauptspeicher ?
    Ich selbst möchte weg von Google’s Addressbook und Dropbox (speichere dort meine Passwörter in KeePassX, weil Dropbox so gut synchronisiert).

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    • Jan Karres says:

      Es ist immer eine Sache der Empfindung. So rund wie auf einem richtigen Server läuft es natürlich nach wie vor nicht, jedoch signifikant besser. Am besten probierst du es einfach einmal selbst aus 😉

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  3. R. Martin says:

    Danke dass du auf mich verweist 😉
    Ich habe mal ein kleines Update verpasst. Interessant ist, dass die aktuelle Kernelversion gute Fortschritte bei der Arbeitsspeicher-Performance bietet 🙂

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