树莓派2代B型性能极限测试
一、树莓派2代简介
树莓派基金会于2015年2月2号发布了最新版本的树莓派，型号为2代B型。此次新品并非简单的升级而已，而是在这款单板机上赋予了翻天覆地的变化。从2012年问世以来，树莓派经历了多次更新与升级，从起初的将256MB存储器增加到512MB，到后来推出的B+，配置和性能都提升了不少，但是唯一不变的是CPU和GPU，也就是说始终采用集成ARM11处理器和VideoCore IV GPU的BCM2835片上系统，“还是同样的配方，还是熟悉的味道” 。
那么新的树莓派2代到底比它的前辈好在哪儿呢？答案是，除了周边规格的提升以外，还使用为树莓派专门定制的BCM2836替换了旧版的BCM2835片上系统。这款新的SoC集成新的ARM Cortex-A7四核处理器，每个核心工作频率高达到900MHz！和旧版的单核700MHz ARM11处理器相比，理论上处理器的性能会有一个相当大的飞跃！当然为了配合新的处理器，树莓派2代的存储器增加到1GB，工作频率为450MHz，比原来B+上的512MB 400MHz存储器大了一倍，速度也更快。
也许有人会问，那么“逼格”提高这么多，价格肯定更贵吧？答案是否定的，树莓派2和B+价格完全相同！我想基金会这次是下了血本来推2代树莓派。
下面是树莓派2代与前面几个版本的对比图：
树莓派2代继承了B+的40pin GPIO接口，并且引脚分布和B+与A+也完全一样，因此所有的开发项目和外接GPIO板卡均可以在这三个板子上随意使用。那些专门为A系列和B系列设计的模块大多能够用于树莓派，除非模块的外形和B+无法兼容，比如Piface就不能用于树莓派2代。
树莓派2代同样符合HAT规范，这意味着未来的外接板卡都需要集成EEPROM（电可擦只读存储器），以便让树莓派2代对外接设备进行快速识别和配置，使用更方便。HAT规范于2014年引入到B+版树莓派，虽然还没有得到完全普及，但是相信不久的将来会成为树莓派默认标准。
二、树莓派2代性能极限测试
树莓派2代是一款非常成熟的单板机并且拥有足够的处理性能，能够轻易地作为一台标准PC来使用，现在我们来小小的测试一下它的性能。
下面的测试均采用8GB Micro SD卡，运行Raspbian操作系统，并且从桌面启动所有的测试程序。针对不同版本的树莓派软件也都已升级到最新版本（升级方法为： sudo apt-get update，sudo apt-get upgrade）
树莓派2代和B+测试中存在的唯一不同之处是内核映像，Micro SD卡启动分区中的Kernel.img文件兼容老版树莓派的ARM11处理器。而对于树莓派2来说，基金会已经改成ARM Cortex-A7处理器，所以需要一个新内核映像，即现在的Kernel7.img，这样才能完全发挥4个处理器核心的强大功能。
2.1 启动时间测试
这项测试比较了树莓派2和B+上安装的Raspbian系统从开始启动到显示登录提示符所需要的时间：
| 启动到显示提示符 |
所需时间 |
|
树莓派2 |
17秒 |
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树莓派B+ |
33秒 |
显然树莓派2代的启动时间大约是B+的一半，看来速度提升了不少。
然后再通过raspi-config调整启动配置，让两块树莓派都直接启动到桌面，启动时间测试结果如下：
| 启动到桌面 |
所需时间 |
|
树莓派2 |
21秒 |
|
树莓派B+ |
42秒 |
同样，树莓派2比B+快了一倍，速度的提升自然比其他任何升级都来得重要。
2.2 计算性能测试
下面的测试将会把两块树莓派的能力逼到极限，采用的工具是适用于Linux环境下的Sysbench。Sysbench带有一整套的测试选项，可以用来测试计算机的极限性能。通过终端程序中执行 sudo apt-get install sysbench 就可以在树莓派上安装该工具。
压榨处理器性能的测试可以通过在终端程序中执行 sysbench --num-threads=4 --test=cpu --cpu-max-prime=20000 run 命令来实现，以下是测试结果：
| 版本 |
所需时间 |
|
树莓派2 |
195.9543秒，即3分16秒 |
|
树莓派B+ |
1331.6552秒，即22分12秒 |
这个测试是让处理器计算20000以内的所有质数，从而将其性能发挥到极限。很明显，树莓派2代以3分16秒的成绩完胜B+的22分12秒。其处理器内核的性能不言而喻。
下面的测试使用的是一个叫Memtester的工具。Memtester能够检查计算机存储器中的任何错误，它通过执行一系列的完整性检查，来将存储器的性能推到最大限度。通常这类测试都只会返回测试结果，但是为了反映测试所消耗的时间，所以另外加入了时间指令。
Memtester的安装命令为 sudo apt-get install memtester 和 sudo apt-get install time，安装完成后执行 sudo time memtester 256M 1 。采用超级用户权限执行 memtester 的目的是确保需要测试的存储块专门针对测试而进行了锁定。这里的测试容量是256MB，并且只会运行一次，也就是说不能对树莓派的所有存储空间进行测试，原因很简单，因为操作系统本身就要占用一部分内存。（要想对所有存储空间进行测试，需要用到Memtest86工具，它可以在操作系统载入前开始运行，但可惜该工具不能用于树莓派），以下是测试结果：
| 版本 |
所需时间 |
|
树莓派2 |
1560.99秒，即26分1秒 |
|
树莓派B+ |
4208.09秒，即一小时10分8秒 |
树莓派2代仅用了26分1秒就完成了测试，比B+快了44分钟7秒，这差距不是一般的大！
为了更加完善，还需要进行其他几项测试来看看树莓派2代对日常工作的处理性能，测试结果如下：
| 测试项目 |
树莓派2 |
树莓派B+ |
|
Minecraft – 载入新场景 |
21秒 |
42秒 |
|
Python 3 – 打开应用程序 |
4秒 |
13秒 |
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Sonic Pi 2 – 打开应用程序 |
11秒 |
21秒 |
|
Libreoffice – 打开新文本文件 |
9秒 |
18秒 |
|
Epiphany Browser – 打开Google |
8秒 |
13秒 |
结论
通过以上各项测试发现，新的树莓派2代确实比其前辈在性能上提升不少，而且价格保持不变。其实，树莓派2很少有需要“火力全开”的情况出现，即使在打开Minecraft这款相当消耗处理器资源的游戏时，CPU占用率也很少超过50%，而同样情况下B+却达到了100%。可能大家会想，这是不是意味着一代的B+和A+要退出市场了？非也，这两款老产品还是有用武之地的，尤其是不需要树莓派2那么高性能的工业应用领域，例如有好几个机器人项目就是基于A+开发的。
树莓派基金会说，在很多年前就曾经计划推出这款产品，但是后来花了两年的时间和大约三百万英镑进行调研和开发，才最终实现这一愿望，实属来之不易。不过“不经历风雨，怎会见彩虹”，从上面的数据来看，把树莓派2代称为单板机中的战斗机也并不为过，可以肯定的是，将会有越来越多的开发者，使用这块只有信用卡大小的计算机来完成他们优秀的项目和作品！
