Das Warten hat ein Ende – RevPi Core 3

Banner RevPi Core 3 Vorstellung

Knapp 5 Monate, nachdem die Raspberry Pi Foundation das Compute Module 3 vorgestellt hat, bringen wir mit dem RevPi Core 3 das neueste und erste Mitglied der Revolution Pi Serie auf den Markt, das wir mit dem Compute Module 3 ausstatten.

Das neue Compute Module 3 hat gegenüber dem Compute Module 1 einen deutlich leistungsfähigeren Prozessor. Der bereits im Raspberry Pi 3 verbaute BCM2837 Prozessor mit 1GB RAM bringt mit seinen 4 Rechenkernen und einer Taktfrequenz von 1,2 GHz nun endlich auch Turbo-Power in unseren RevPi Core 3. Die Raspberry Pi Foundation spricht von zehnfacher Geschwindigkeit, wir konnten bei bestimmten Anwendungen sogar eine bis zu vierzigfache Leistung feststellen.

Softwareseitig haben wir beim RevPi Core 3 auch aufgerüstet. Statt Raspbian Wheezy wird der RevPi Core 3 mit angepasstem Raspbian Jessie und etlichen neuen Features ausgeliefert (welche Features das sind, erfahrt Ihr in kommenden Blog Posts).

Prinzipiell kann das CM3 einfach gegen das alte CM1 ausgetauscht werden, denn es steckt in einem SODIMM Sockel und die Pin-Belegung ist identisch geblieben. Leider ist das aber nicht ganz so einfach, wie es sich zunächst anhört und deshalb dauerte es diese 5 Monate, bis wir unseren RevPi Core 3 für die Serienproduktion freigeben konnten. Die Probleme der Verwendung des CM3 liegen in seiner enormen Leistungsfähigkeit begründet: Leistung kostet Energie und Energie wird beim Rechnen in Wärme umgesetzt. Diese Wärme ausreichend schnell aus dem Prozessor zu bekommen, ist keine einfache Aufgabe.

Obwohl sich die Stromaufnahme aus unserem 24 V Spannungswandler nicht wesentlich erhöht, haben wir jedoch mit jedem zusätzlichen Watt Leistungsaufnahme erhebliche Probleme. In dem schmalen Gehäuse ohne Lüfter entsteht bei korrekter Montage auf einer waagerechten Hutschiene zwar eine thermisch getriebene Luftzirkulation (Umgebungsluft wird von unten durch die Schlitze eingesaugt und heiße Luft strömt oben heraus), aber dieser Kamineffekt kann der kleinen Oberfläche des Broadcom Prozessors kaum Wärmemengen entziehen. Es entsteht ein Wärmestau und wenn dieser nicht abgebaut werden kann, führt das letztlich zur Zerstörung des Prozessors.

Broadcom baut so einer Zerstörung dadurch vor, dass die Taktfrequenz von anfänglich 1,2 GHz kontinuierlich herunter geregelt wird, wenn der Temperatursensor auf dem Chip zu hohe Werte erkennt. Dabei können die Taktraten weit unter 500 MHz fallen. Von der Leistungsfähigkeit des CM3 bleibt dann kaum noch etwas übrig.

Da wir einen aktiven Lüfter für unseren RevPi ausgeschlossen haben, mussten wir uns nach einem Kühlkörper umsehen, der in der Lage ist, ausreichend Wärme von dem Chip an die umgebende Luft zu transportieren. Wir sind inzwischen fündig geworden und haben umfangreiche Tests durchgeführt (unter anderem auch neue Erschütterungstests, da durch die Masse des Kühlkörpers deutlich höhere Kräfte bei Vibrationen einwirken). Bei unseren Tests haben wir den Prozessor an die Grenzen seiner Leistung gebracht, indem wir alle 4 Kerne durchgehend mit reinen Rechenaufgaben belastet haben, also keine Pausen mit Speicherzugriffen erlaubt haben. So eine Belastung ist bei normaler Verwendung des CM3 wohl kaum zu erwarten. In der Realität wird man wahrscheinlich auch bei hohen Temperaturen keine wesentlichen Leistungseinbrüche bemerken. Bei unseren Tests in der Klimakammer sah das aber so aus:

  • Bei Umgebungstemperaturen unter 20°C sollte es keine Einschränkungen der Leistungsfähigkeit geben.
  • Bei 25°C Umgebungstemperatur laufen 3 Kerne ohne Leistungseinbuße, bei 4 Kernen sinkt die Taktfrequenz nach ca. 10 bis 20 Minuten Dauerlast von 1,2 GHz auf Werte um 1,1 GHz.
  • Bei 40°C Umgebungstemperatur arbeiten 4 Kerne unter Volllast immerhin noch mit 1 GHz, während 1 Kern unter Volllast mit der vollen Taktfrequenz von 1,2 GHz läuft.
  • Bei 50°C Umgebungstemperatur arbeiten 4 Kerne unter Volllast im Schnitt mit 0,7 GHz bei kurzzeitigen Absenkungen bis runter auf 0,6 GHz und kurzzeitigen Erhöhungen auf 0,9 GHz. 1 Kern läuft unter Volllast mit der vollen Taktfrequenz von 1,2 GHz.
  • Bei 65°C Umgebungstemperatur und sowohl 4 als auch 1 Kernen unter Volllast schaltet der Prozessor auf eine Art „Notbetrieb“ mit nur noch 0,4 GHz, nach längerer Zeit sogar nur noch 0,3 GHz.

Soweit die Angaben zu unseren Temperaturversuchen.

Nun noch zwei abschließende Bemerkungen:

Für alle Kunden, die bereits einen RevPi Core besitzen und am liebsten „aufrüsten“ würden: Wir bieten leider keine Möglichkeit zur Aufrüstung an. Ein CM3 kann sich jeder bei den Distributoren „Farnell“ oder „RS components“ kaufen und unser Jessie Image, welches wir demnächst online stellen drauf kopieren. Kühlkörper gibt es auch im Handel frei zu kaufen und so kann sich jeder, der lieber basteln möchte, als sich einen RevPi Core 3 anzuschaffen, selbst daran versuchen. Wir denken, dass das Öffnen des Gehäuses alleine schon die Gefahr birgt, dass man die Plastikhalteklammern der Abdeckungen abbricht und raten daher von einer Eigenmontage ab.

Für alle die Bluetooth und WLAN benötigen: Unser RevPi Core 3 hat nicht wie der „normale“ Raspberry Pi 3 Bluetooth und WLAN an Bord. Beides ist nämlich nicht Bestandteil vom Broadcom SoC („System on a Chip“) und somit auch nicht Bestandteil des Compute Modules 3. Diese Funktionen müssen nach wie vor über USB-Geräte realisiert werden (WLAN zum Beispiel mit einem WLAN-Stick).

2 Gedanken zu „Das Warten hat ein Ende – RevPi Core 3“

  1. Hallo,

    Also da bin ich als Kunde nun aber echt etwas Entäuscht was den Austausch angeht. Ihr erwartet doch nicht ernsthaft das ich von irgendeinem Anbieter mir den CM3 kaufe und noch einen Kühlkörper der dann eventuell nicht mal richtig hällt oder sogar der Falsche ist.
    Ihr als FIRMA müsstet diesen Austausch als SERVICE anbieten und dem Kunden nicht sagen das würde nicht gehen. oder Kauf dir gleich den PI3.
    Würde ich machen, aber nicht zu diesem Preis wenn dann nur gegen Rücknahme das jetzigen PI und dann nur zu einen kleinen Differenzbetrag.

    Ihr habt solche Große reden davon gehalten wie Toll das ist, aber nun da es soweit ist lasst Ihr ein als Kunden ganz schön im Regen stehen.

    Wie war das in einem Thema? Es wird eine Anleitung gaben wie man den Core öffnen kann. Und?
    Zitat,
    ( Wir denken, dass das Öffnen des Gehäuses alleine schon die Gefahr birgt, dass man die Plastikhalteklammern der Abdeckungen abbricht und raten daher von einer Eigenmontage ab.)
    Na Toll sag ich da nur.

    1. Hallo Ingo,
      Du sollst den CM3 nicht von irgendeinem Anbieter kaufen, sondern von einem der 2 offiziellen Distributoren, von denen wir ihn auch kaufen. Wir könnten CM3 Module natürlich auch im Shop anbieten, aber sie wären zwangsläufig teurer, als wenn Du direkt dort einkaufst, wo wir sie her bekommen: Farnell oder Rs Components. Welchen Vorteil siehst Du darin das Teil für 39 Euro bei uns zu kaufen, wenn Du es für 29 Euro (alle Preise zzgl. MwSt.) dort bekommst? Wenn Du das Teil dann auch noch mit bereits aufgeklebten Kühlkörper haben möchtest, müssten wir es für über 50 Euro in den Shop stellen. Erste Umfragen haben ergeben, dass hierfür einfach die Nachfrage nicht da ist.
      Was Deinen Vorschlag mit Rücknahme und so weiter angeht, so ist das wohl ein wenig wirklichkeitsfremd. Es ist ja nicht so, dass der bisher verkaufte RevPi Core irgendwelche bugs hätte und deshalb eine neue Version verkauft wird. Vielmehr wird der RevPi Core mit CM1 weiterhin im Shop verkauft werden für alle Kunden, die die Rechnepower des CM3 nicht benötigen. Ich kann ja auch nicht meinen PC mit altem Prozessor zurückgeben, wenn die nächste Prozessorgeneration erhältlich ist, oder? Wie glaubst Du, sollte denn so ein Service finanziert werden? Wir reden hier nicht über Industriegeräte, bei denen die üblichen 100% Marge auf den Preis aufgeschlagen wurden, sondern über ein Gerät, an dem wir nur begrenzt Geld verdienen (Du kannst ja gerne mal den Schaltplan hernehmen und ausrechnen, was die Herstellung kostet…).
      Was das Öffnen des Gehäuses angeht:
      Ja, wir werden dafür ein Video-Tutorial bereitstellen, sobald wichtigere Themen abgearbeitet wurden. Das ändert aber nichts daran, dass wir davon abraten, dies zu tun. Es wird immer Menschen mit großen Gefühl für Material und dessen Handhabung geben, die damit problemlos zurecht kommen werden. Aber viele Kunden werden damit das Gehäuse ruinieren.
      Ich mache Dir daher folgende Vorschläge:
      1) Schicke uns Deinen Core. Wir werden ein CM3 mit aktuellen Image einbauen. Um die Wiederherstellung Deiner Anwenderdaten musst Du Dich allerdings selber kümmern. Wir werden dafür das Material mit 50 Euro plus die Arbeitszeit mit 30 Euro plus das Porto plus MwSt. in Rechnung stellen (vielleicht findest Du jemanden aus der Community, der das für Dich billiger oder umsonst macht).
      2) Sende uns eine Bestellung per Email zu und wir senden Dir ein CM3 mit aufgeklebten Kühlkörper für 50 Euro plus Porto plus MwSt. zu, einschließlich einer Anleitung, wie Du das Gehäuse fachgerecht öffnest.

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