Dual-Core RISC-V Linux binnen handbereik: hands-on met de StarFive VisionFive V1 8GB SBC

Als je hebt nagedacht over het onderzoeken van de gratis en open-source RISC-V-instructiesetarchitectuur, is er nooit een betere tijd geweest – en StarFive hoopt dat zijn VisionFive, een computer met één bord gebouwd rond een paar SiFive RISC-V-processors cores, is precies het duwtje dat je nodig hebt om erin te springen en te spelen.

Met 8 GB RAM, een aantal acceleratiecoprocessors, Linux-ondersteuning en een bekende 40-pins GPIO-header voor algemeen gebruik, vinkt de VisionFive veel vakjes aan, vooral in het kielzog van SiFive’s stopzetting van de HiFive Unmatched – maar kan het onze praktische tests doorstaan?

de hardware

  • Prijs: $ 179 (voor de starterskit zoals beoordeeld)
  • PROCESSOR: SiFive U74 (in StarFive JH7100 SoC) (4× 1GHz RV64GC)
  • GPU: Geen
  • Coprocessoren: 600 MHz Tensilica VP6 DSP, 800 MHz 2.048 MAC NVDLA, 500 MHz 1.024 neurale netwerkengine, spraakactiviteitsdetector (VAD), H.264/H.265-videodecoderingsengine, tweekanaals ISP, JPEG-codec
  • RAM: 8 GB LPDDR4
  • Opslag: 32GB microSD (inbegrepen in Starter Kit)
  • Netwerken: 2,4 GHz 802.11b/g/n wifi, Bluetooth 4.2
  • Poorten: HDMI 2.0, MIPI DSI, 2x MIPI CSI, 4x USB 3.0, gigabit Ethernet, Power over Ethernet (PoE)-header, USB Type-C (voeding), 40-pins GPIO-header, ventilatorvoedingsheader
  • Dimensies: 100 × 72 mm (ongeveer 3,94 × 2,83 “)

StarFive onthulde de VisionFive V1 in november vorig jaarvolgend de opzegging van een gepland partnerschap met Seeed Studio en Beagleboard.org op de BeagleV Starlight. Hoewel hij zich richt op dezelfde prijs van $ 149 als de BeagleV Starlight, is de VisionFive op het moment van schrijven alleen beschikbaar als een “Starter Kit” van $ 179, inclusief een koellichaam en ventilatorkoeling en een gebundelde microSD-kaart van 32 GB – hoewel, zelfs voor die prijs, je krijg veel hardware voor je geld.

Het hart van de VisionFive is StarFive’s JH7100 system-on-chip, een dual-core 64-bit RISC-V-onderdeel gebouwd bovenop SiFive’s U74-kernen met een snelheid van 1 GHz. Door de RV64GC-architectuur te implementeren, zijn de twee CPU-kernen Linux-compatibel, hoewel ze de vectorextensies missen, wat zou helpen bij het versnellen van bepaalde workloads, waaronder machine learning en computer vision-werk.

Om dat aan te pakken, heeft StarFive een selectie van coprocessors aan de mix toegevoegd: een Tensilica VP6 digitale signaalprocessor (DSP) gericht op computervisie-workloads; een NVIDIA Deep-Learning Accelerator (NVDLA) met 2.048 MAC’s; en een neurale netwerkversneller met nog eens 1024 MAC’s. Ontbrekend in die lijst is een GPU: de JH7100 mist elke vorm van 2D- of 3D-grafische processor, waarbij weergavewerk – of het nu gaat om de uitvoer naar de HDMI-poort van de VisionFive of de MIPI DSI-connector – volledig in software moet worden afgehandeld.

Het VisionFive-bord zelf voegt ondertussen een zeer royale 8 GB LPDDR4-geheugen toe, de bovengenoemde HDMI- en DSI-video-uitgangen plus twee CSI-camera-ingangen, microSD-opslag, 802.11b/g/n Wi-Fi en Bluetooth 4.2-connectiviteit, een giagbit Ethernet poort, vier USB 3.0-poorten, 3,5 mm analoge audio en een kleurgecodeerde GPIO-header die is ontworpen om de Raspberry Pi-pinout na te bootsen. Er is een connector voor een optionele externe radioantenne, USB Type-C voor voeding en een header voor de optionele koelventilator.

Prestatie

De VisionFive is een interessant bord. De aanwezigheid van een HDMI-poort en 8 GB RAM, plus een officiële Fedora-afbeelding die opstart in een desktopomgeving, suggereert een apparaat dat kan worden gebruikt als een energiezuinige desktopvervanger – net zoals de Raspberry Pi-familie. Het als zodanig proberen te gebruiken, is echter geen soepele ervaring. Zonder GPU reageert de desktop traag en heeft hij last van glitching – terwijl de HDMI-uitgang niet zo breed compatibel is als je zou denken, wat betekent dat er geen garantie is dat het werkt met het door jou gekozen scherm.

Het opstarten van de webbrowser bevestigt dat desktopgebruik niet het sterke punt van de VisionFive is: de snelheidsmeter 2.0-benchmark strompelde over de finish met 1,32 runs per minuut, een beetje boven de op de arm gebaseerde Raspberry Pi Zero W met 0,961 runs per minuut maar ver achter de Raspberry Pi Zero 2 W met 6,14 runs per minuut. Algemene browse- en kantoorproductiviteitstaken zijn mogelijk, maar alleen voor de patiënt.

Als we de desktop verlaten en naar de opdrachtregel gaan, waar het ontbreken van een grafische processor geen probleem is, wordt het ware potentieel van het bord onthuld. In vergelijking tot de Siped Nezha D1een van de eerste commercieel verkrijgbare RISC-V-computers met één bord, kunt u een prestatieverbetering van 35 tot 243 procent verwachten, afhankelijk van of uw werklast over beide CPU-kernen kan worden verdeeld.

Sneller zijn dan de Nezha D1 zegt echter niet veel. Diezelfde workloads duren iets van twee tot drie keer zo lang om te voltooien op de VisionFive als op de Raspberry Pi Zero 2 W, een op Arm gebaseerde single-board computer met vier keer zoveel cores maar aanzienlijk minder RAM. Als je werkt met AI-verwerking op het apparaat en gebruik kunt maken van die versnellers in de JH7100, is het een ander verhaal, maar verwacht niet dat documentatie je op weg helpt.

Errata

Er is iets van een olifant in de kamer als het gaat om de VisionFive, en het kan een manier zijn om te verklaren waarom het BeagleV Starlight-project nooit verder is gekomen dan de bètafase: het silicium is buggy. De JH7100 wordt geleverd met een lijst met errata, variërend van relatief kleine ergernissen, zoals het bord dat niet wordt uitgeschakeld wanneer je het afsluit, tot de meer kritische: een ontwerpfout in de L2-cache van het bord vereist een tijdelijke oplossing in de software en resulteert in een grote doorvoer problemen in de USB 3.0-, SDIO- en Ethernet-interfaces.

Die doorvoerproblemen belemmeren het potentieel van het bord echt. De “gigabit” Ethernet-poort onderhandelt bijvoorbeeld over een verbinding van 1000 Mbps, maar bereikt een doorvoer van 323 Mbps – hoger dan de 231 Mbps die haalbaar is op de Nezha D1, weliswaar, maar ver achter de 950 Mbps-achtige die je zou verwachten te zien op een volledig functionele bord. De USB-doorvoer wordt op dezelfde manier beïnvloed, met een SSD met een capaciteit van 363 MBps op een Raspberry Pi 4 die slechts 105 MBps beheert op de VisionFive.

StarFive is zich bewust van deze fouten, maar het is niet eenvoudig om ze op te lossen. Het bedrijf heeft beloofd een herzien systeem-op-chip-ontwerp te produceren, de JH7110, dat al deze problemen en meer zal aanpakken, inclusief HDMI-compatibiliteit en problemen met de weergavekwaliteit. Op het moment van schrijven was het echter niet duidelijk of de JH7110 in productie was gegaan – hoewel het bedrijf is begonnen met het plagen van een VisionFive 2, die mogelijk rond het nieuwe onderdeel is ontworpen.

Software

Wat de software betreft, is het gekozen besturingssysteem van StarFive Fedora Linux. Het bedrijf biedt een downloadbare afbeelding – die irritant wordt gehost op een server waarvoor je het downloadproces ongeveer één keer per gigabyte opnieuw moet starten – die naar een microSD-kaart kan worden geflitst en onmiddellijk kan worden opgestart.

Helaas is het verouderd. De afbeelding is sinds december vorig jaar niet meer vernieuwd door StarFive en is gebaseerd op Fedora 33 – die in november 2021 de End Of Life-status (EOL) kreeg, wat betekent dat het geen updates meer ontvangt, inclusief kritieke beveiligingsupdates. Gelukkig is de officiële afbeelding niet de enige game in de stad: de JH7100 wordt ondersteund vanaf Linux 5.17, en een gemeenschapsafbeelding van Ubuntu 22.04 is beschikbaar als alternatief voor EOL Fedora 33. Als je liever je eigen Linux draait, Ondertussen wordt het bord ondersteund in Buildroot.

Degenen die comfortabel vanaf het begin compileren, zullen de StarFive een uitstekend platform vinden voor ontwikkeling op het apparaat. Als je liever niet in een emulator werkt, maar graag de ins en outs van het ontwikkelen op RISC-V wilt leren, biedt de 8 GB RAM – waarvan 7 GB beschikbaar is voor de gebruiker in de standaardconfiguratie van het bord – de hoofdruimte die je hebt behoefte aan compilatie op het apparaat, terwijl het hebben van twee CPU-cores het proces aanzienlijk versnelt in vergelijking met een single-core apparaat zoals de Nezha D1.

Als je een knutselaar bent, wil je misschien beginnen met het optimaliseren van het stroomverbruik van het bord: in rust, met een Ethernet-kabel, HDMI-scherm en draadloze toetsenborddongle aangesloten, haalt de VisionFive op de een of andere manier maar liefst 4,21 W uit zijn USB Type- C-stopcontact – bijna zes keer zoveel als de Nezha D1 en twee keer zoveel als een Raspberry Pi 4 Model B. Onder belasting gaat dat cijfer maar tot 4,78 W – wat suggereert dat er ergens iets mis is in de configuratie.

Conclusie

De VisionFive is geenszins een slecht bord, maar iedereen die Raspberry Pi 4 – of Raspberry Pi 3 of zelfs Raspberry Pi 2 – prestatieniveaus verwacht, zal teleurgesteld zijn. De 8 GB RAM is royaal, maar de CPU-kernen zijn relatief zwak in vergelijking met Arm-alternatieven en de errata van de SoC hebben een meetbare impact op de prestaties van de randapparatuur.

Als je de VisionFive echter vergelijkt met RISC-V-apparaten rond dezelfde prijs, ziet het er een stuk veelbelovender uit. Voor $ 179 in Starter Kit-bundelvorm is het bord betaalbaar om te experimenteren – en dankzij het compacte formaat hoef je niet te veel bureauruimte te besteden om het te laten tikken.

Het zijn echter de machine learning en edge AI-gebruikers die het meeste uit het bord zullen halen. Die CPU-kernen zijn meer dan genoeg om de verschillende coprocessors gevoed te houden met gegevens, en het is alleen het verrassend hoge inactieve stroomverbruik van de VisionFive in combinatie met een gebrek aan documentatie over het aan de slag gaan met de versnellers die ervoor zorgen dat het geen go-to-apparaat voor de computer is vision en andere ML-workloads aan de rand.

De VisionFive is te bestellen van ALLNET China nu voor $ 179 met koellichaam, ventilator en 32 GB microSD-kaart vooraf geladen met StarFive’s Fedora 33-build. De VisionFive 2 is ondertussen geplaagd door het bedrijf, maar heeft nog geen lanceringsdatum.

Leave a Comment