树莓派 Pi 1 至 Pi 5 性能对比评测

一、新闻概述

1. 标题

树莓派 13 年进化史：从 Pi 1 到 Pi 5 的全面性能对比

2. 发布时间

2025 年 1 月 22 日

3. 来源

The DIY Life

二、核心内容

1. 事件摘要

A. 主要内容

Michael Klements 对树莓派全系列（Pi 1 至 Pi 5）进行了详尽的性能对比测试，涵盖 CPU、GPU、存储、网络和功耗等多个维度。

B. 核心亮点

• Pi 5 多核性能相比 Pi 1 提升约 600 倍
• Pi 5 每瓦性能相比 Pi 1 提升近 200 倍
• GPU 性能在 Pi 4 和 Pi 5 上实现质的飞跃
• PCIe 端口首次亮相于 Pi 5

2. 关键信息

A. 涉及产品

Raspberry Pi 1、Pi 2、Pi 3、Pi 4、Pi 5

B. 测试项目

• 1080P 视频播放测试
• Sysbench CPU 基准测试
• GLmark2 GPU 基准测试
• 存储速度测试
• iPerf3 网络速度测试
• 功耗测试
• 性能功耗比分析

C. 重要数据

• Pi 1 单核得分：68
• Pi 5 多核得分：Pi 1 的 600 倍
• Pi 5 功耗：空载 4.6W，满载 11.6W
• Pi 5 售价：50 美元起（2GB 版本）

3. 背景介绍

A. 产品历史

• Pi 1：2012 年 2 月发布
• Pi 2：2015 年 2 月发布
• Pi 3：2016 年 2 月发布
• Pi 4：2019 年 6 月发布
• Pi 5：2023 年 10 月发布

B. 相关上下文

树莓派作为单板计算机的标杆产品，历经 13 年发展，从最初的 700MHz 单核处理器进化到如今的 2.4GHz 四核处理器，性能提升令人惊叹。

三、详细报道

1. 硬件规格演进

A. Raspberry Pi 1（2012 年 2 月）

处理器：Broadcom BCM2835

• CPU：单核 ARM1176JZF-S @ 700MHz
• GPU：VideoCore IV
• 内存：512MB DDR RAM

接口与连接：

• 网络：100Mbps 以太网
• USB：2 个 USB 2.0 端口
• 视频：全尺寸 HDMI（1080P）、复合视频输出
• 音频：3.5mm 音频接口
• 扩展：26 个 GPIO 引脚、DSI/CSI 端口
• 存储：全尺寸 SD 卡槽
• 无线：无 WiFi、无蓝牙
• 电源：5V/700mA micro USB
• 价格：35 美元

B. Raspberry Pi 2（2015 年 2 月）

处理器：Broadcom BCM2836

• CPU：4 核 Cortex-A7 @ 900MHz
• GPU：VideoCore IV（保持不变）
• 内存：1GB（相比 Pi 1 翻倍）

接口与连接：

• 网络：100Mbps 以太网
• USB：4 个 USB 2.0 端口（增加 2 个）
• 视频：全尺寸 HDMI、音频/视频复合到 3.5mm 接口
• 扩展：40 个 GPIO 引脚（沿用至今）
• 存储：microSD 卡槽
• 电源：5V/800mA（提升 100mA）
• 价格：35 美元

C. Raspberry Pi 3（2016 年 2 月）

处理器：Broadcom BCM2837

• CPU：4 核 64 位 Cortex-A53 @ 1.2GHz
• GPU：VideoCore IV（保持不变）
• 内存：1GB DDR2

接口与连接：

• 网络：100Mbps 以太网（原版）、千兆以太网（3B+ 版）
• USB：4 个 USB 2.0 端口

• 无线：WiFi 2.4GHz、蓝牙 4.1（首次加入）

  • 3B+ 版升级为双频 WiFi、蓝牙 4.2
• 电源：5V/1.34A（3B+ 版）
• 价格：35 美元

D. Raspberry Pi 4（2019 年 6 月）

处理器：Broadcom BCM2711

• CPU：4 核 Cortex-A72 @ 1.5GHz
• GPU：VideoCore VI（升级）
• 内存：1GB、2GB、4GB LPDDR4（2020 年 3 月增加 8GB 版本）

接口与连接：

• 网络：千兆以太网
• USB：2 个 USB 3.0 + 2 个 USB 2.0
• 视频：2 个 micro HDMI 端口
• 无线：双频 WiFi、蓝牙 5.0
• 电源：5V/1.25A USB-C（电流反而降低）
• 价格：35 美元起（1GB 版本维持原价）

E. Raspberry Pi 5（2023 年 10 月）

处理器：Broadcom BCM2712

• CPU：4 核 Cortex-A76 @ 2.4GHz（显著提升）
• GPU：VideoCore VII @ 800MHz
• 内存：2GB、4GB、8GB（取消 1GB 版本）

接口与连接：

• 网络：千兆以太网
• USB：2 个 USB 3.0 + 2 个 USB 2.0
• 视频：2 个 micro HDMI 端口
• 扩展：PCIe 端口（首次加入，支持 NVMe SSD）
• 其他：首次加入电源按钮、专用风扇接口
• 电源：5V/5A（大幅提升）
• 价格：50 美元起（2GB 版本，上涨 15 美元）

2. 性能测试结果

A. 1080P YouTube 视频播放测试

测试方法：在浏览器中播放 1080P YouTube 视频

结果对比：

B. Sysbench CPU 基准测试

测试方法：运行 Sysbench CPU 基准测试，分别测试单核和多核性能

单核测试结果：

多核测试结果：

关键发现：

• Pi 3 相比 Pi 2 实现了 18 倍性能飞跃
• Pi 5 多核性能达到 Pi 1 的 600 倍

C. GLmark2 GPU 基准测试

测试方法：运行 GLmark2-es2-wayland 基准测试

测试结果：

关键发现：

• Pi 1、Pi 2、Pi 3 得分均低于 100
• Pi 4 和 Pi 5 实现质的飞跃
• Pi 5 得分是 Pi 4 的 2.5 倍以上

D. 存储速度测试

测试方法：使用 James Chambers Pi Benchmarks 脚本

技术背景：存储总线频率从 Pi 1 的 25MHz 提升到 Pi 5 的 100MHz

测试结果：各代产品呈现稳定改进趋势，Pi 3 测试结果略低于 Pi 2（测试误差范围）

E. iPerf3 网络速度测试

测试方法：运行 iPerf3 网络性能测试

测试结果：

技术说明：Pi 3 B+ 虽支持千兆以太网，但受限于 USB 2.0 总线（理论最大 300Mbps）

F. 功耗测试

测试方法：使用电力监测仪测量空载和满载功耗

测试结果：

关键发现：

• 空载功耗差异较小（1.2W 至 4.6W）
• 满载功耗差异显著（Pi 5 是 Pi 1 的 5 倍以上）

G. 性能功耗比分析

基于 Sysbench 得分和功耗数据计算每瓦性能

测试结果：

关键发现：Pi 5 每瓦性能是 Pi 1 的近 200 倍，能效提升显著

3. 技术细节分析

A. CPU 架构演进

graph LR
    A[Pi 1<br/>ARM1176<br/>700MHz<br/>单核] --> B[Pi 2<br/>Cortex-A7<br/>900MHz<br/>4核]
    B --> C[Pi 3<br/>Cortex-A53<br/>1.2GHz<br/>4核]
    C --> D[Pi 4<br/>Cortex-A72<br/>1.5GHz<br/>4核]
    D --> E[Pi 5<br/>Cortex-A76<br/>2.4GHz<br/>4核]

B. GPU 性能演进

graph LR
    A[Pi 1-3<br/>VideoCore IV] --> B[Pi 4<br/>VideoCore VI]
    B --> C[Pi 5<br/>VideoCore VII<br/>800MHz]

C. 价格演进

graph LR
    A[Pi 1<br/>$35] --> B[Pi 2<br/>$35]
    B --> C[Pi 3<br/>$35]
    C --> D[Pi 4<br/>$35起]
    D --> E[Pi 5<br/>$50起]

4. 数据与事实

A. 性能提升汇总

B. 功耗对比

C. 关键时间节点

• 2012 年 2 月：Pi 1 发布
• 2015 年 2 月：Pi 2 发布（3 年后）
• 2016 年 2 月：Pi 3 发布（1 年后）
• 2019 年 6 月：Pi 4 发布（3 年后）
• 2023 年 10 月：Pi 5 发布（4 年后）

四、影响分析

1. 行业影响

A. 技术趋势

• 单板计算机性能逼近入门级 x86 平台
• ARM 架构能效优势明显
• PCIe 扩展性为单板计算机打开新应用场景

B. 应用场景拓展

• Pi 1-2：基础学习、简单物联网项目
• Pi 3-4：媒体中心、家庭服务器、轻量级桌面
• Pi 5：小型服务器、NAS、虚拟化、AI 推理

2. 用户影响

A. 现有用户

• Pi 1-2 仍可用于基础项目（CPU 密集型任务除外）
• Pi 3-4 仍是性价比之选
• Pi 5 面向高性能需求用户

B. 新手选择

• 预算敏感：Pi 4（仍保持 35 美元价格点）
• 性能导向：Pi 5（50 美元起）
• 学习用途：Pi 3 或 Pi 4 足够

C. 迁移成本

• 硬件兼容性：40 针 GPIO 引脚布局保持一致
• 软件兼容性：Pi OS 全系列支持
• 电源适配器：Pi 5 需专用 5V/5A 电源

3. 技术趋势

A. 技术方向

• PCIe 扩展将成为标配
• 性能持续提升但功耗同步增长
• 价格天花板逐步上移

B. 未来展望

• 2.5Gb 网络接口
• DisplayPort 或 USB-C with DisplayPort
• 更高能效的处理器架构

五、各方反应

1. 用户反馈

A. 正面评价

• PCIe 端口受到高度评价，可连接 NVMe SSD
• 性能提升显著，Pi 5 可胜任更多任务
• 全系列仍获官方支持，延长产品生命周期

B. 关注点

• Pi 5 电源要求提高（5V/5A），通用性降低
• micro HDMI 端口易损坏，用户偏好全尺寸 HDMI
• 35 美元价格点在 Pi 5 上终结
• Pi Zero 系列未纳入测试对比

2. 技术社区观点

A. 专家观点

• Pi 3 到 Pi 4 的性能提升最为显著
• Pi 5 的 PCIe 接口是革命性改进
• 性能/瓦特提升比绝对性能提升更有意义

B. 实际应用建议

• 浏览器播放视频性能受限，建议使用 VLC 等专用播放器
• Pi 1-2 需要耐心，适合简单项目
• Pi 3+ 可用于日常桌面和媒体中心

六、总结

树莓派历经 13 年发展，从 Pi 1 到 Pi 5 实现了令人惊叹的性能飞跃。Pi 5 的多核性能达到 Pi 1 的 600 倍，每瓦性能提升近 200 倍，这充分体现了半导体技术和 ARM 架构的持续进步。

虽然性能大幅提升，但功耗也同步增长，Pi 5 满载功耗达到 11.6W，是 Pi 1 的 5 倍以上。价格方面，Pi 5 起售价涨至 50 美元，标志着 35 美元时代终结。

对于用户而言，选择合适的树莓派型号需要根据实际需求权衡。Pi 4 仍是性价比之选，Pi 5 则面向对性能有更高要求的场景。

参考资料

1. Raspberry Pi Drag Race: Pi 1 to Pi 5 – Performance Comparison