シングルボードコンピュータとパソコンCPUの比較

シングルボードコンピュータのCPU性能をまとめているが、では一体シングルボードコンピュータは現在のパソコンと比べでどれほどの性能があるのかと比較してみた。

比較用PCは、動画編集等に使用しているPC、夜間にテキスト編集をメインにしているPC、持ち運んで傷だらけになっているPCの3機種。全てWindowsなので7zrコマンドはないため7zコマンドで比較している。

HardwearCPUCPU CoreMem(GB)Full CoreFull Core(Single Core)mmt1 option
Raspberry Pi Zero WBroadcom BCM2835 ARM1176JZF-S10.5463468468
Raspberry Pi 1 model B (512MB mem)Broadcom BCM2835 ARM1176JZF-S10.5300303303
Raspberry Pi 2 model BBroadcom BCM2836 ARM Cortex-A7412192600637
Raspberry Pi 4 model B (8GBmem)Broadcom BCM2711 ARM Cortex-A7248637916401902
Odroid C2Amlogic ARM Cortex-A5342396110701171
Orange Pi PC 2H5 High Performance Quad-core 64-bit Cortex-A5413392883756
NanoPi Fire3SAMSUNG S5P6818 Cortex-A53816666912997
LIFEBOOK S936Intel(R) Core(TM) i5-6300U281173434314356
HP PCIntel(R) Core(TM) i5-85006163562164266281
ASUS T100HIntel(R) Atom(TM) x5-Z850042742820222008

さすがに動画編集PCはRPi4の6倍近くの性能があるが、購入から5年も経過していない10万以上したノートPCは数千円のSBCの2倍も性能がない。Atom Z8500に至ってはぎりぎり勝っているレベルとなっている。

パソコンのSBCを比較するのは用途が違うが、SBCは消費電力も低いので、Selenium等で常時動かしておく端末にも良いだろう。

SBC比較にOrangePi PC2を追加

シングルボードコンピュータのベンチマーク比較にOrangePi PC2を追加した。この機種は発表時点からかなり中途半端な性能に思えていたが、実際やはり中途半端なので、今から新規導入することがあるとすれば、数が必要だが安価で構築したい場合くらいだろうか。

良い点は、H5チップやメモリが斜めに取り付けられていてかっこいいという点や、確認したわけではないがGPIOの配置がRaspberryPi互換ということなので、HATがそのまま使える可能性があることで電子工作の練習にも安価で用意できることだろうか。

ただし、RaspberryPiとはGPIOの配置互換があるというだけで、ネジ穴の位置どころかコネクタの配置が全く違うのでケースの再利用は出来ないので注意が必要。

$ cat /etc/os-release
NAME="Ubuntu"
VERSION="20.04.4 LTS (Focal Fossa)"
ID=ubuntu
ID_LIKE=debian
PRETTY_NAME="Ubuntu 20.04.4 LTS"
VERSION_ID="20.04"
HOME_URL="https://www.ubuntu.com/"
SUPPORT_URL="https://help.ubuntu.com/"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.launchpad.net/ubuntu/"
PRIVACY_POLICY_URL="https://www.ubuntu.com/legal/terms-and-policies/privacy-policy"
VERSION_CODENAME=focal
UBUNTU_CODENAME=focal
$ 7zr b

7-Zip (a) [64] 16.02 : Copyright (c) 1999-2016 Igor Pavlov : 2016-05-21
p7zip Version 16.02 (locale=en_US.UTF-8,Utf16=on,HugeFiles=on,64 bits,4 CPUs LE)

LE
CPU Freq: 64000000 - - - - - - - -

RAM size:     987 MB,  # CPU hardware threads:   4
RAM usage:    882 MB,  # Benchmark threads:      4

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:       2123   351    589   2066  |      57825   399   1235   4933
23:       2041   361    576   2080  |      56559   400   1224   4894
24:       1983   369    579   2132  |      54980   399   1209   4827
25:       1321   318    475   1509  |      52775   399   1178   4697
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:             350    555   1947  |              399   1212   4838
Tot:             374    883   3392

~$ 7zr b -mmt1

7-Zip (a) [64] 16.02 : Copyright (c) 1999-2016 Igor Pavlov : 2016-05-21
p7zip Version 16.02 (locale=en_US.UTF-8,Utf16=on,HugeFiles=on,64 bits,4 CPUs LE)

LE
CPU Freq: 32000000 - - - - - - - -

RAM size:     987 MB,  # CPU hardware threads:   4
RAM usage:    435 MB,  # Benchmark threads:      1

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:        788   100    767    767  |      15124   100   1291   1291
23:        741   100    756    756  |      14805   100   1282   1282
24:        699   100    752    752  |      14449   100   1269   1268
25:        657   100    750    750  |      14091   100   1254   1254
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:             100    756    756  |

SBC比較にRaspberryPi Zero Wを追加

シングルボードコンピュータのベンチマーク比較にRaspberryPi Zero Wを追加した。

いくら小型であれど、シングルスレッドで512MBのメモリでは現在からすば非力になる。もちろん私が最初に利用したコンピュータはこれよりも1桁以上低いスペックであったが・・・。

RaspberryPi Zero WはRaspberry Pi 1 model Bと同じCPUを積んでいるにもかかわらず1.5倍ほど高速という結果が出ているのは驚き。もちろん当方のベンチマークは実際に動いていた環境でテストしているので、OSのバージョンが大幅に異なることが多いので疑いの目で見てほしい。

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)"
NAME="Raspbian GNU/Linux"
VERSION_ID="11"
VERSION="11 (bullseye)"
VERSION_CODENAME=bullseye
ID=raspbian
ID_LIKE=debian
HOME_URL="http://www.raspbian.org/"
SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"
BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

$ 7zr b

7-Zip (a) [32] 16.02 : Copyright (c) 1999-2016 Igor Pavlov : 2016-05-21
p7zip Version 16.02 (locale=en_GB.UTF-8,Utf16=on,HugeFiles=on,32 bits,1 CPU LE)

LE
CPU Freq: 10666666 12800000 16000000 16000000 25600000 64000000 102400000 204800000 409600000

RAM size:     429 MB,  # CPU hardware threads:   1
RAM usage:    219 MB,  # Benchmark threads:      1

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:        327    99    321    319  |       7184   100    616    613
23:        306    99    315    312  |       7050    99    615    610
24:        294    97    328    317  |       6932    99    613    609
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:              98    321    316  |               99    615    611
Tot:              99    468    463

 $ 7zr b -mmt1

7-Zip (a) [32] 16.02 : Copyright (c) 1999-2016 Igor Pavlov : 2016-05-21
p7zip Version 16.02 (locale=en_GB.UTF-8,Utf16=on,HugeFiles=on,32 bits,1 CPU LE)

LE
CPU Freq: 10666666 12800000 16000000 16000000 32000000 64000000 102400000 204800000 409600000

RAM size:     429 MB,  # CPU hardware threads:   1
RAM usage:    219 MB,  # Benchmark threads:      1

                       Compressing  |                  Decompressing
Dict     Speed Usage    R/U Rating  |      Speed Usage    R/U Rating
         KiB/s     %   MIPS   MIPS  |      KiB/s     %   MIPS   MIPS

22:        325    99    319    317  |       7151    99    615    611

23:        309    99    318    315  |       7063   100    614    611
24:        304    99    329    327  |       6924    99    612    608
----------------------------------  | ------------------------------
Avr:              99    322    320  |               99    614    610
Tot:              99    468    465

シングルボードコンピュータのベンチマーク比較ページを作成

以下のシングルボードコンピュータについて速度比較。RaspberryPiのベンチマークは数多くあれど、OdroidやNanoPiの記載が少ないのであとに続く方々の参考になれば。

結果は上記のページに纏め、随時追加していく。

Raspberry Pi 1 model B
Raspberry Pi 2 model B
Raspberry Pi 4 model B(8GB)
Odroid C2
NanoPi Fire3

Raspberry Pi 3、OrangePi等の他の機種もあるが、実際に運用しているのでベンチマークが取れない。退役した場合には追加していく。

各ボードで別々のOSで、ボードによっては裏でちょっとしたサービスを動かしているため、ベンチマーク環境は平等ではないので参考程度にしてほしい。
benchmarkは7zipのため、OSによって7zと7zrで異なる。両方実行できる環境では、7zrが7zに比べて10%弱速くなるとの結果が出ている。

ベンチマークは各OSのaptにて[p7zip]をインストールして以下を実行。

$ 7zr b
$ 7zr b –mmt1

7zrがインストールされない環境は7zで実行している。

結果的にはRaspberryPiはやはり世代順に早くなっている。OdroidはC2と古いバージョンになるが、RaspberryPiと比較するとおそらく3B+より少し早いくらいになるかと思う。

何より結果に驚いたのはNanoPi Fire3。RaspberryPiの最新機種であるRaspberryPi 4の速度を超えている。シングルコア当たりではFire3はRP4の半分程度しか出ていないが、Fire3は8コア、RP4は4コアなので、そこで倍のアドバンテージが効いている。

NanoPi Fire4はすでにEOLなようだが、並列処理が多く発生するようならNanoPi Fire3の方がパフォーマンスが良さそう。私も連続的な画像変換にFire3を利用しているが、RP4に比べて発熱も少なく電力パフォーマンスも良い。

今回は7zipのベンチマークなのでCPUの性能のみを比較しているが、ストレージの速度を考えるとダントツはOdroid C2になる。Odroid C2にはemmcが搭載できるので、実測で100MB/sを超える書き込みが出来ている。

RaspberryPiやNanoPiを含め、ストレージはmicroSDのみになるので、USBは使えるとはいえ、OS領域が心もとない。Odroid C2はすでにEOLで、公式OSはUbuntuLinux 20.04だが、カーネルは3.16と、LTSとはいえ2014年リリースで、2020年4月にサポートが終わっているため、すでにサポート終了から2年が経過する。フォーラムでは最新カーネルのビルド情報が交換されているが、オーディオデバイス等に問題を抱えている様子。
よって、クローズド環境では使えるが、セキュリティリスクを考えるとインターネット接続は考えなければならない。

とにかく、RaspberryPiが巷では有名で人気であるが、今の所速度ではNanoPi、汎用性ではOdroidに軍配が上がるかと思う。価格もRasberryPiよりも安く、入手性も高い。