Interessanterweise schraubte das SoC den CPU-Takt erst nach gut viereinhalb Minuten herunter. Während ältere RasPi-Modelle bereits beim Erreichen des kritischen Punkts die Taktfrequenz senken und diese niedrige dann länger beibehalten, versucht der RasPi 4B schnellstmöglich den niedrigen Takt von 1 GHz wieder anzuheben (Abbildung 4). Durch das relativ lange Messintervall von einer Sekunde könnte es sein, dass ein erstes Throttling bereits eher stattfand, aber aufgrund der kurzen Dauer nicht auf die Messung durchschlug.
Abbildung 4: Während die früheren Modelle bei Erreichen der kritischen Temperatur die CPU für längere Zeit herunterregeln, versucht der RasPi 4B schon nach wenigen Sekunden, den Takt wieder anzuheben.
Der Benchmark zeigt ganz klar, dass das Ausreizen der RasPi-4B-CPU über gut vier Minuten hinaus zwingend eine zusätzliche Kühlung voraussetzt. Wer darauf verzichtet, profitiert aber immerhin von den kürzeren Drosselungszyklen.
Linpack-Benchmark
Als synthetischer Benchmark eignet sich Linpack bestens, um die Rechenleistung eines Systems zu ermitteln. Der besseren Vergleichbarkeit halber kam auf allen RasPi-Modellen dieselbe Implementation des Benchmarks zum Einsatz, obwohl sich mit speziellen Compiler-Anpassungen und sonstigen Modifikationen in einigen Fällen erheblich bessere Werte erzielen ließen.
Die Taktfrequenz des RasPi 4 liegt zwar nur um 100 MHz höher als beim RasPi 3, doch der Wechsel auf einen ARM Cortex-A72 hat drastische Auswirkungen auf die Performance. Das Board dominiert das Feld unangefochten, ob bei Single-Precision (SP), Double-Precision (DP) oder NEON-beschleunigter Single-Precision (SP NEON, ab RasPi 2). Der RasPi 4 schlägt den RasPi 3B+ sowie das Modell A+ aus derselben Serie um das Drei- bis Vierfache (Abbildung 5).
Abbildung 5: Einmal von der Leine gelassen, schlägt der neue RasPi 4B die älteren Modelle beim Linpack-Benchmark um Längen.
RAM-Durchsatz
Der Wechsel auf ein aktuelleres SoC eröffnete auch neue Möglichkeiten in Bezug auf den Arbeitsspeicher, wo nun LPDDR4 in den Varianten 1 GByte, 2 GByte sowie 4 GByte den in die Jahre gekommen LPDDR2 ablöst. Unser Benchmark, der Schreib- und Leseoperationen mit Blöcken zu je 1 MByte ausführt, zeigt, dass der Schritt hin zu DDR4 nochmals für einen ordentlichen Schub sorgt (Abbildung 6). Für viele Szenarien bedeutet das Plus an Arbeitsspeicher den echten Mehrwert. Dass das RAM außerdem schneller arbeitet, kommt als Sahnehäubchen obendrauf.
Abbildung 6: Dank LPDDR4-RAM geht der RasPi 4B nun selbst bei speicherhungrigen Aufgaben nicht in die Knie.
Dateikompression
Um die Leistung bei der Dateikompression zu ermitteln, packten wir eine Datei mittels Bzip2 und maßen die dafür benötigte Zeit. Bei RasPi-Modellen mit mehr als einem Core wiederholten wir den Test mit Lbzip2, das mehrere Threads unterstützt. Auch hier resultiert der größte Vorteil des RasPi 4B wieder aus der Multi-Core-Architektur sowie der Leistungsfähigkeit des Cortex-A72 (Abbildung 7). Die Performance des RasPi 3A+ fällt auffallend gegenüber der des RasPi 3B+ ab, obwohl beide dasselbe SoC verwenden. Das liegt vor allem am wesentlich kleineren Arbeitsspeicher, der bei Kompression eine zentrale Bedeutung hat.
Abbildung 7: Der Wechsel auf den Cortex-A72 sorgt für einen Performance-Schub bei Operationen, die sich auf mehrere Kerne verteilen lassen.
Bildbearbeitung
Ein weiterer Test mit Alltagsbezug nutzt die Skripting-Fähigkeiten von Gimp, um ein Bild in hoher Auflösung zu bearbeiten. Das fordert sowohl CPU als auch RAM, was sich auf den Modellen mit weniger als 1 GByte RAM, insbesondere dem RasPi 3A+, entsprechend negativ auswirkt (Abbildung 8). Zwar fallen die Resultate weniger drastisch aus als beim Komprimieren einer Datei, aber der RasPi 4B lässt wieder seine Vorgänger klar hinter sich.
Abbildung 8: Selbst Bildbearbeitung mit Gimp gelingt auf dem auf dem RasPi 4B nun flüssig.
Browser-Benchmark
Um herauszufinden wie sich der RasPi 4B im Desktop-Einsatz beim Surfen schlägt, kam der Benchmark Speedometer 2.0 zum Einsatz. In ein frisch installiertes Chromium geladen, liefert er Ergebnisse in der Form von Durchläufen pro Minute. Merkwürdigerweise lief der Benchmark, wenn auch nur knapp, zwar auf einem RasPi 1A, nicht aber auf einem RasPi 1A+, weswegen die entsprechenden Daten in der Grafik fehlen.
Die Ergebnisse demonstrieren, dass moderne Webanwendungen sich nicht mit einem Single-Core-PC vertragen. Der RasPi 4B führt wieder unangefochten das Feld an (Abbildung 9). Gut zu beobachten ist wieder der Effekt, der sich daraus ergibt, dass die Entwickler das RAM von 1 GByte beim RasPi 3B+ auf 512 MByte beim Modell A+ halbiert haben, zeigt sich deutlich.
Abbildung 9: Das Surfen im Web war mit den älteren Modell aus der RasPi-Familie nicht immer zufriedenstellend möglich. Mit dem aktuellen Modell klappt das in ausreichender Geschwindigkeit.
Gaming-Benchmark
Der Raspberry Pi war lange Zeit der Liebling aller Retro-Gamer, in Bezug auf aktuelle Spiele aber aufgrund der veralteten VideoCore-IV-GPU nie eine ernsthaft Wahl. Bereits seit dem RasPi 2 gab es jedoch Hardware-unterstützten Support für OpenGL. Unser Benchmark ermittelt mit dessen Hilfe die Performance anhand der eingebauten Demo im Multiplayer-Shooter OpenArena, der auf der Engine von Quake III Arena basiert und im Test mit 1280 x 720 Pixeln lief (720p, HD).
