Carrera drag de Raspberry Pi: comparación de rendimiento del Pi 1 al Pi 5

• Se compara con pruebas reales la evolución del rendimiento durante unos 13 años, desde el Raspberry Pi 1 lanzado por primera vez en 2012 hasta el Pi 5 de 2023
• El Pi 5 registra un rendimiento de CPU unas 600 veces mayor que el Pi 1, y el rendimiento de GPU también mejora más de 2.5 veces frente al Pi 4
• Aunque el consumo eléctrico aumentó, la eficiencia energética en relación con el rendimiento (performance per watt) ha mejorado de forma constante en cada generación
• El Pi 5, con puerto PCIe y botón de encendido añadidos, muestra un gran avance tanto en expandibilidad como en rendimiento en uso real
• Se midieron en las mismas condiciones el rendimiento de CPU y GPU, la eficiencia energética, la velocidad de red y el rendimiento del almacenamiento de cada generación

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Cambios de hardware por generación

• El Raspberry Pi 1 (2012) cuenta con un solo núcleo a 700MHz, 512MB de RAM, Ethernet de 100Mb, dos puertos USB 2.0 y sin soporte para WiFi ni Bluetooth
  • La alimentación es de 5V 700mA, y su precio era de 35 dólares, lo que llamó la atención como una computadora de bajo costo en ese momento
• El Raspberry Pi 2 (2015) mejora el rendimiento con un Cortex-A7 de 4 núcleos (900MHz) y 1GB de RAM
  • Se amplía a 40 pines GPIO, adopta una ranura microSD y la corriente aumenta a 800mA
• El Raspberry Pi 3 (2016) incorpora por primera vez un Cortex-A53 de 64 bits (1.2GHz), WiFi y Bluetooth
  • El modelo 3B+ soporta Gigabit Ethernet, PoE y WiFi de doble banda, y la corriente aumenta a 1.34A
• El Raspberry Pi 4 (2019) incluye Cortex-A72 (1.5GHz), GPU VideoCore VI y hasta 8GB de RAM LPDDR4
  • Se añaden USB 3.0, doble micro HDMI y Bluetooth 5.0, y la alimentación cambia a USB-C (5V 1.25A)
• El Raspberry Pi 5 (2023) incorpora Cortex-A76 (2.4GHz), GPU VideoCore VII, además de un puerto PCIe y botón de encendido
  • Requiere una fuente de 5V 5A, incluye un conector dedicado para ventilador, y su precio mínimo es de 50 dólares (modelo de 2GB)

Configuración de las pruebas de rendimiento

• Elementos evaluados: reproducción de YouTube en 1080P, CPU con Sysbench, GPU con GLMark2, velocidad de almacenamiento, red con iPerf3 y consumo eléctrico
• Todos los modelos usaron la versión más reciente de Raspberry Pi OS y la misma tarjeta microSD Sandisk de 32GB
• Se instaló un cooler Ice Tower para evitar el thermal throttling

Resultados principales de las pruebas

• Reproducción de video en 1080P: el Pi 1 no puede ejecutar el navegador, el Pi 2 pierde muchos cuadros y el Pi 3 mejora, pero sigue siendo inestable
  • El Pi 4 funciona con fluidez en modo ventana, y el Pi 5 reproduce sin problemas incluso en pantalla completa
• Rendimiento de CPU (Sysbench): el Pi 3 mejora 18 veces frente al Pi 2, y el Pi 5 es más de 600 veces más rápido que el Pi 1 en un solo núcleo
• Rendimiento de GPU (GLMark2): los Pi 1 a 3 quedan por debajo de 100 puntos, mientras que el Pi 5 logra una puntuación 2.5 veces superior a la del Pi 4
• Velocidad de almacenamiento: mejora de forma constante entre generaciones, con velocidad de bus de 25MHz (Pi 1) a 100MHz (Pi 5)
• Velocidad de red: el Pi 3B+ está limitado por USB 2.0, mientras que el Pi 4 y Pi 5 alcanzan velocidades cercanas a Gigabit
• Consumo eléctrico: en reposo hay poca diferencia entre generaciones, pero el Pi 5 usa cerca de 3 veces más energía que el Pi 1 bajo carga
  • Sin embargo, la eficiencia energética por rendimiento mejora alrededor de 200 veces

Evaluación general y expectativas a futuro

• En 13 años, hubo una mejora enorme en rendimiento, eficiencia y funciones
• Los modelos iniciales aún pueden usarse para proyectos sencillos
• La incorporación del puerto PCIe se considera el mayor avance en términos de expandibilidad
• Para futuros modelos, se espera la incorporación de red 2.5Gb, DisplayPort o salida DP por USB-C

[GN⁺]

Comentarios de Hacker News

• Hice un solver que resuelve por fuerza bruta el juego Pips del NYT.
  En una Mac Studio con M2 Max tarda 45.2 segundos en resolver cierto rompecabezas. Corre en un solo hilo y usa poca memoria, así que el cuello de botella es la velocidad de CPU y memoria.
  También lo probé en Pi 3, 4, 5, un Intel iMac y Amazon Lightsail, y estos fueron los resultados:

  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
  

  • Me recordó al viejo benchmark Pi Digits. Se siente como aquella prueba que mostraba las mejoras de CPU en la era de los Pentium III/IV.
  • El rendimiento de Lightsail se ve bastante bien. Me pregunto de qué tier será.

• Creo que la serie Raspberry Pi 3 es el punto de equilibrio entre bajo consumo, bajo costo y rendimiento aceptable.
  Las diferencias entre los modelos 3B, 3B+ y 3A+ son las siguientes:

  • 3B: Ethernet 10/100, WiFi 802.11n, Bluetooth 4.1, consumo de 1.4~3.7W
  • 3B+: USB Ethernet (~300Mbps), CPU a 1.4GHz, WiFi 802.11ac, Bluetooth 4.2, soporte PoE, consumo de 1.9~5.1W
  • 3A+: sin Ethernet, 1 puerto USB, 512MB de RAM, consumo de 1.13~4.1W
    En rendimiento por watt, el 3B es el más eficiente, y el 3A+ es ligeramente más potente. Si necesitas PoE, el 3B+ es el indicado.
    Si apagas HDMI, LED, WiFi, Bluetooth, etc., puedes reducir todavía más el consumo eléctrico.
  • Me pregunto si es con la misma carga. Si ves las gráficas de consumo del Pi 3 y 4, el 4 solo usa más energía cuando la carga es alta, pero también hace mucho más trabajo.
  • Se dijo que el 3A+ costaba 25 dólares, pero en realidad el 3, 4 y 5 están todos en rangos de precio parecidos para la versión de 1GB.

• Hace unos 7 años usé un SBC de Emtrion al crear un dispositivo gateway para tecnología agrícola.
  En ese entonces descarté la Pi porque parecía un juguete, pero en esta generación adopté la Pi Compute Module 4.
  Me sorprendió: 20 veces más rendimiento, 20 veces más RAM, 30% menos consumo y a una quinta parte del precio.
  Solo sigo validando la estabilidad de BLE.

  • Fue por esta clase de demanda industrial que durante un tiempo hubo escasez de Pi. Empezó como algo educativo, pero terminó cambiando el mercado embebido.

• Volví a darle uso a una Raspberry Pi 1 Model B de 2012.
  La estoy usando como exit node de una red Tailscale, con un ARMv6 de un solo núcleo a 700MHz y 512MB de RAM.
  Es 600 veces más lenta que una Pi 5, pero para enrutamiento de tráfico de bajo ancho de banda o monitoreo simple es perfectamente estable.
  Da gusto darle nueva vida a hardware que casi iba a terminar desechado.

  • En 2013 hice una estación meteorológica Weewx con una RPi 2, y todavía sigue funcionando bien con la SD original. Ya procesó más de un millón de registros.
  • CUPS también corre bien. Modernicé una vieja impresora Brother.
  • Estoy usando NetBSD personalizado para que quepa dentro de 512MB. Puede alimentarse desde el puerto USB de otra PC.
  • La ventaja de los modelos viejos es el puerto HDMI de tamaño completo y que funcionan de manera estable con cualquier cargador USB.
  • Antes incluso se podía hacer routing de 1Gbps con un Pentium 2 a 300MHz. Una Pi 1 también puede cumplir de sobra ese tipo de función.

• Enlace al archivo comparativo de rendimiento de Raspberry Pi

  • La opción para rechazar cookies era tan complicada que me rendí.
    • Mejor consulta este enlace al video de YouTube.
    • Si usas el modo Reader de Safari, puedes esquivar un poco el popup de cookies.
    • Si usas uBlock o el servidor DNS Hagezi Pro++, puedes evitar este tipo de sitios.
    • Con NoScript ni siquiera aparece la solicitud de cookies.
  • Ese sitio listaba más de 300 proveedores de cookies. Pensé que nunca se acabaría, pero al final sí tenía fin.

• También estaría bien correr una prueba de Linpack. Mis resultados están resumidos aquí.
  En los inicios de la Pi 3, el thermal throttling tardaba tanto en activarse que el sistema incluso se caía. Lo reporté en el foro y me respondieron: “¿y para qué harías eso?”.

  • Yo también he hecho pruebas HPL en varios SBC, y nunca logré terminarlas en modelos anteriores a la Pi 4B (enlace con resultados).
  • La reacción de “¿y para qué harías eso?” sigue igual. Hay cosas que no cambian con los años.
  • Cualquiera con experiencia en sistemas embebidos se va a identificar con eso. Las respuestas del foro de Pi casi siempre vienen de las mismas pocas personas.

• La Pi 5 se encarece bastante si además del equipo sumas cooler, case y adaptador de corriente: pasa fácilmente de 150 dólares.
  En cambio, una mini PC usada (EliteDesk, ThinkCentre Tiny, etc.) por 50~100 dólares puede darte i5-8400T, 8GB de RAM, NVMe y hasta 2.5GbE.
  También consume unos 15W y es mucho más versátil que una Pi.
  Aun así, para GPIO o usos embebidos la Pi sigue teniendo ventaja.

  • Casi nadie compra una Pi para computación de propósito general.
    La compran porque es pequeña, puede usar PoE, tiene GPIO y genera poco calor.
    Los youtubers que arman clústeres de Kubernetes lo hacen por contenido; la mayoría la usa para automatización del hogar o control de LEDs.
  • Si necesitas GPIO, también puedes reemplazarlo con un adaptador USB.

• Parece que el sitio sufrió un hug of death por exceso de tráfico.
  Yo uso varias Pi como servidores caseros: servidor de música Navidrome, gestor de contraseñas, servicios de red local, etc.
  Cuando actualicé de Pi 1 a Pi 2 fue cuando más sentí la mejora. Probablemente porque fue la época en la que ya se podía hacer emulación de juegos.