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Wie ich durch den Einbau einer SSD mehr Geschwindigkeit aus meinem Raspberry Pi 5 herausgeholt habe


Der Raspberry Pi 5 ist das schnellste und leistungsstärkste Gerät der Raspberry Pi Foundation. Seine Veröffentlichung war wie ein Hauch frischer Luft, nachdem die Lieferkettenunterbrechungen nach COVID-19 es nahezu unmöglich machten, einen Raspberry Pi 4 zu einem vernünftigen Preis zu bekommen. Auch wenn der neue Pi schnell ist, könnte er mit ein paar Modifikationen noch schneller sein.


Um die Geschwindigkeitsprobleme des RPi5 zu beheben, müssen Sie einige Engpässe beseitigen, bevor sein Potenzial vollständig ausgeschöpft werden kann. Das Öffnen dieser Engpässe ist ein sehr einfacher Vorgang, der ein wenig neue Hardware und die Anpassung einiger Konfigurationszeilen erfordert.


Ihre SD-Karte verlangsamt Sie

Der Standardspeicher für das RPi5 ist eine microSD-Karte. Für einen Computer von der Größe des RPi5 ist dies eine perfekte Lösung, da microSD-Karten klein sind und bis zu 1,5 TB Daten aufnehmen können. Der RPi5 unterstützt SD-Kartengeschwindigkeiten von bis zu UHS-1, was eine minimale Schreibgeschwindigkeit von 10 MB/s und eine theoretische maximale Lesegeschwindigkeit von 104 MB/s bedeutet. Und wenn ich den Speicher-Benchmark-Test von PiBenchmarks.com durchführe, erhalte ich Lesegeschwindigkeiten von 86,32 MB/s und Schreibgeschwindigkeiten von 21,2 MB/s (Ihre Laufleistung kann je nach verwendeter SD-Karte variieren).


Wie ich durch den Einbau einer SSD mehr Geschwindigkeit aus meinem Raspberry Pi 5 herausgeholt habe

Das ist nicht schlecht, könnte aber besser sein. Der Raspberry Pi 5 verfügt über eine PCIe-Schnittstelle, die es Ihnen ermöglicht, Ihrem Pi über einen HAT einen M.2-Erweiterungssteckplatz hinzuzufügen. Standardmäßig verwendet der RPi5 PCIe 2.0 über eine Lane, was Lesegeschwindigkeiten von etwa 500 MB/s ermöglicht. Holen wir uns diese Geschwindigkeit.

Booten Sie Ihren Raspberry Pi 5 mit einer SSD

Es wird viel schneller gehen

Die erste Möglichkeit, diese Geschwindigkeiten zu nutzen, besteht darin, Ihr RPi5 von Ihrer SSD-Karte zu starten. Sie müssen das Betriebssystem auf irgendeine Weise auf dem Laufwerk abbilden. Am einfachsten geht es mit einem NVMe-zu-USB-Adapter und dem Flashen des Betriebssystems mit dem Raspberry Pi Imager. Sobald das erledigt ist, müssen Sie das EEPROM auf Ihrem Pi wechseln.


  1. Starten Sie Ihren Pi wie gewohnt mit einer SD-Karte und springen Sie in das Terminal. Eintippen „sudo rpi-eeprom-config –edit” und drücken Sie die Eingabetaste. EEPROM steht für „Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory“ und wird hier zum Speichern von Informationen über Ihre Boot-Konfiguration verwendet.
    Linux-Befehl zum Bearbeiten des EEPROM

  2. Suchen Sie die Zeile mit der Aufschrift „BOOT_ORDER=0xf41” und ändern Sie es in „BOOT_ORDER=0xf416”, um das Booten von Ihrer SSD zu ermöglichen. Jedes Zeichen rechts vom „x“ gibt ein Gerät an, von dem aus versucht werden soll, zu booten. Beim Start überprüft Ihr Pi von rechts nach links das mit jedem Zeichen verknüpfte Gerät. Eine „6“ weist auf eine NVMe-SSD hin, eine „1“ auf die SD-Karte und „f“ auf einen Neustart des Geräts.
    Raspberry Pi EEPROM boot.cnfg-Datei

  3. Sobald Sie die Änderungen vorgenommen haben, drücken Sie Strg+O also sparen Strg+X beenden.

PCI Express auf dem Raspberry Pi 5 aktivieren

Bevor wir unsere neue SSD testen können, müssen wir noch eine Änderung an einer Konfigurationsdatei vornehmen.

  1. Die gesuchte Datei ist config.txt im Verzeichnis boot/firmware. Um es zu bearbeiten, geben Sie „sudo nano /boot/firmware/config.txt” in das Terminal. Wenn Ihnen Nano nicht gefällt, können Sie gerne den Texteditor Ihrer Wahl verwenden.
    Linux-Befehl zum Bearbeiten der Datei config.txt

  2. Fügen Sie die Zeile „dtparam=pciex1” am Ende der Konfigurationsdatei. Nur zur Verdeutlichung: „dtparam“ steht für Devicetree-Parameter. Im Gerätebaum wird die Hardware des Raspberry Pi intern dargestellt. Als nächstes zeigt „pciex1“ an, dass wir die eine Spur des PCI-Express-Verkehrs aktivieren, zu der der Pi in der Lage ist.
    Firmware-Konfigurationsdatei für Raspberry Pi 5

  3. Sobald Sie die Änderungen vorgenommen haben, drücken Sie Strg+O also sparen Strg+X beenden.


Installieren des PCIe auf M.2 HAT

Da nun die Konfiguration auf Ihrem Pi aktualisiert wurde, ist es an der Zeit, Ihren HAT zu installieren. Ich installiere Waveshare PCIe auf M.2 HAT+, aber es gibt eine Reihe von Optionen zur Auswahl.

  1. Beginnen Sie mit der Installation der vier Abstandshalter auf dem Raspberry Pi. Ich halte die Schraube gerne von unten mit der Fingerspitze fest, während ich den Abstandshalter festziehe, und ziehe die Schraube dann mit einem Schraubendreher fest.
    Raspberry Pi 5 mit installierten Abstandshaltern

  2. Als nächstes stecken Sie das FPC-Kabel in den PCIe-Port des Pi. Anfangen, sanft Heben Sie die Lasche oben am Steckplatz an und stecken Sie dann das FPC-Kabel vertikal in den Steckplatz, wobei die freiliegenden Schaltkreise zur Hauptplatine zeigen. Stellen Sie sicher, dass sich der weiße Pfeil auf derselben Seite wie der Netzschalter befindet.
  3. Da unser Pi nun bereit ist, beginnen Sie mit dem HAT, indem Sie die NVMe-SSD-Karte in den M.2-Steckplatz einsetzen. Wenn Sie eine 2242-SSD-Karte verwenden, befindet sich die Befestigungsschraube bereits auf der Platine. Wenn Sie ein 2230-Laufwerk verwenden, müssen Sie für die Montage die mitgelieferte Hardware verwenden.
  4. Nehmen Sie die GPIO-Extender und stecken Sie sie durch die Löcher im HAT. Nehmen Sie sich Zeit und üben Sie festen, gleichmäßigen Druck aus, um sicherzustellen, dass keiner der Stifte verbogen wird.
  5. Platzieren Sie Ihren zusammengebauten HAT und drücken Sie ihn auf die GPIO-Pins des Pi. Üben Sie beim Herunterdrücken erneut festen, gleichmäßigen Druck aus. Achten Sie darauf, das Lüfterkabel zu verschieben, wenn Sie einen aktiven Kühlkörper verwenden.
  6. Schrauben Sie den HAT an die zuvor am Pi angebrachten Abstandshalter fest.
  7. Schließen Sie abschließend das FPC-Kabel an den PCIe-Steckplatz des HAT an. Wieder, sanft Heben Sie die Lasche am Schlitz an. Während sich die Lasche am Pi gerade nach oben hob, ist diese hier aufklappbar. Führen Sie das FPC-Kabel horizontal in den Steckplatz ein. Wenn Sie es richtig in den Pi eingesetzt haben, sollte sich der Pfeil auf der gegenüberliegenden Seite der GPIO-Pins befinden.


Nachdem Sie Ihren Raspberry Pi 5 nun wieder zusammengebaut haben, können Sie die Speicherbenchmarks von PiBenchmarks erneut ausführen. Ihre Ergebnisse können variieren, aber auf meinem Computer habe ich eine Schreibgeschwindigkeit von 290 MB/s und eine Lesegeschwindigkeit von 440 MB/s erreicht. Außerdem ist meine Boot-Geschwindigkeit von 20 Sekunden auf 12 Sekunden gesunken! Aber wir können mehr tun.

Holen Sie den letzten Tropfen Geschwindigkeit aus dem Raspberry Pi 5 heraus

Es gibt noch eine weitere Änderung, die Sie an Ihrem Pi vornehmen können, um ihn etwas schneller zu machen. Gehen Sie zurück zur Firmware-Konfigurationsdatei von früher, indem Sie „sudo nano /boot/firmware/config.txt” in Ihr Terminal. Sie können Ihre PCIe-Verbindung vom Standard auf die Generation 3 upgraden, was eine Lesegeschwindigkeit von bis zu 1 GB/s ermöglicht. Fügen Sie dazu die Zeile „dtparam=pciex1_gen=3”am Ende der Datei. Dadurch stieg meine Schreibgeschwindigkeit auf 435 MB/s und meine Lesegeschwindigkeit auf 837 MB/s, verlängerte jedoch meine Startzeit um eine Sekunde (obwohl dies möglicherweise eine Anomalie ist, da ich die Startzeiten nicht wiederholt überprüft habe).


SSD-Benchmark über PCIe3

Egal, was Sie mit Ihrem Raspberry Pi machen, dieser zusätzliche Geschwindigkeitsschub wird Ihnen sicher helfen. Wenn Sie ihn als Budget-PC verwenden, macht die Möglichkeit, Dateien zehnmal schneller zu öffnen, einen spürbaren Unterschied. Wenn Sie Videos mit Ihrem Pi aufnehmen, werden Sie die neuen Schreibgeschwindigkeiten auf jeden Fall zu schätzen wissen. Nachdem Sie Ihren Pi nun auf Hochtouren gebracht haben, werfen Sie einen Blick auf diese fünf Projekte, um ihn auf die Probe zu stellen.



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