Quel est le CPU utilisé par le Raspberry Pi ?

Le Raspberry Pi est l’un des ordinateurs à carte unique (SBC) les plus populaires. Il peut exécuter des tâches complexes comme des environnements pour programmer, des projets IoT et configurer des serveurs multimédias, parmi tant d’autres. Mais quel CPU cet appareil de la taille d’une carte bancaire utilise-t-il ?

Le Raspberry Pi utilise un processeur ARM, qui existe en différentes architectures pour différents modèles de Raspberry Pi, notamment ARMv6, ARMv7 et ARMv8-A.

Je sais que certains de ces termes peuvent être déroutants, surtout lorsqu’il s’agit de savoir quel CPU ARM est en 32 bits ou en 64 bits. Je vais commencer par expliquer la différence entre le CPU ARM et le CPU x86 que vous trouvez dans la plupart des ordinateurs portables, puis je vais me concentrer sur les spécifications, les avantages et les limitations du CPU ARM.

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Présentation du processeur ARM

Deux principaux CPU dirigent le monde numérique :

  • ARM : Advanced RISC Machines
  • x86/x86-64 : Intel et AMD

Le CPU ARM appartient à une famille d’architectures Reduced Instruction Set Computing (RISC) pour les processeurs informatiques. Ces processeurs sont populaires pour leur efficacité énergétique et leurs excellentes performances. Ils sont largement utilisés dans les appareils mobiles, les systèmes embarqués et les ordinateurs à carte unique comme le Raspberry Pi.

Cependant, le processeur ARM a également trouvé sa place dans le monde des ordinateurs portables. Apple a lancé les puces M1 et M2, basées sur l’architecture ARM, pour remplacer les processeurs Intel Core i7 précédemment utilisés dans les MacBook Pro et MacBook Air.

Astuce : Bien que les processeurs ARM utilisés dans les Raspberry Pi et les puces M1/M2 d’Apple partagent la même architecture fondamentale, il existe des différences significatives dans leur conception, leurs performances et leurs capacités.

Le CPU x86, quant à lui, appartient à une famille d’architectures de Complex Instruction Set Computing (CISC). Ce CPU est dominant dans les ordinateurs de bureau et portables, les serveurs, et les stations de travail hautes performances et est reconnu pour sa performance et sa compatibilité avec une large gamme de logiciels.

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Différences clés entre ARM et x86

Les architectures ARM et x86 représentent deux approches différentes de la conception des processeurs :

Jeu d’instructions :

  • ARM utilise une architecture RISC, ce qui signifie qu’elle dispose d’un ensemble plus réduit d’instructions plus simples. Cela permet une exécution plus rapide et une plus grande efficacité.
  • Le x86 utilise une architecture CISC, qui a un plus grand jeu d’instructions plus complexes. Cela peut accélérer certaines opérations mais généralement au détriment d’une plus grande consommation d’énergie.

Consommation d’énergie

  • Les processeurs ARM sont conçus pour être très économes en énergie, c’est pourquoi ils sont couramment utilisés dans les smartphones, les tablettes, les ordinateurs à carte unique (Raspberry Pi) et autres appareils portables.
  • Les processeurs x86, bien que puissants, consomment plus d’énergie, les rendant plus adaptés pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables où la consommation d’énergie est moins préoccupante.

Performances

  • Les processeurs ARM sont très efficaces pour gérer simultanément de nombreuses tâches légères, les rendant excellents pour le multitâche et l’exécution de systèmes d’exploitation modernes et légers.
  • Les processeurs x86 excellent en performances multi-thread et peuvent gérer des tâches exigeantes comme les jeux haut de gamme, le montage vidéo et les calculs scientifiques complexes.

Voici un résumé des principales différences entre ARM et x86 :

ARMx86
Jeu d’instructionsJeu d’instructions plus petit, plus simpleJeu d’instructions plus grand, plus complexe
PerformancesExécution plus rapide, plus efficace avec des tâches légèresAccélère certaines opérations (tâches multi-thread et plus exigeantes)
Consommation d’énergieTrès efficaceConsomme plus d’énergie
Utilisé dansRaspberry Pi, smartphones, tablettes et MacBooks récentsLa plupart des ordinateurs de bureau et portables

Efficacité et consommation d’énergie pour les processeurs ARM

Un des principaux avantages des processeurs ARM est l’efficacité et la consommation d’énergie. Ils sont conçus pour fonctionner avec moins d’énergie, ce qui les rend idéaux pour les appareils à faible consommation qui nécessitent moins de transistors et des instructions plus simples par rapport à l’architecture CISC des processeurs x86.

Cette efficacité signifie une consommation d’énergie et une génération de chaleur plus faibles, cela rend l’ARM idéal pour les appareils alimentés par batterie comme les smartphones, les tablettes et les ordinateurs monocarte tels que le Raspberry Pi.

Cela se traduit par une autonomie de batterie nettement plus longue et un dégagement de chaleur moindre.

Astuce : L’explication ci-dessus a peut-être répondu à la question courante – Pourquoi les téléphones et les tablettes ne sont-ils pas équipés de ventilateurs de refroidissement intégrés ? C’est parce qu’ils utilisent des puces qui nécessitent moins d’énergie et génèrent moins de chaleur.

L’architecture utilisée sur chaque modèle de Raspberry Pi

Jusqu’à présent, je pense que vous avez une bonne compréhension du processeur ARM. Mais comme le processeur x86, le processeur ARM se décline en différentes variantes pour différentes cartes Raspberry Pi. Jetons-y un coup d’œil.

ARMv6 (utilisé dans le Raspberry Pi 1 et le Pi Zero)

  • Jeu d’instructions : ARMv6 est un ancien jeu d’instructions d’architecture 32 bits utilisé dans les premières versions du Raspberry Pi – Raspberry Pi 1 et Pi Zero (en anglais).
  • Monocœur : L’ARMv6 prend généralement en charge les CPU monocœur, ce qui signifie qu’il ne peut gérer qu’un seul fil d’exécution à la fois. Cette limitation réduit la capacité du CPU à exécuter plusieurs tâches simultanément, entraînant une puissance de traitement globale inférieure.

ARMv7 (utilisé dans Raspberry Pi 2)

  • Jeu d’instructions : L’ARMv7 est une architecture de jeu d’instructions 32 bits plus avancée par rapport à l’ARMv6. Il propose un jeu d’instructions 32 bits plus sophistiqué, qui améliore les capacités du CPU en termes de traitement des instructions complexes et d’exécution des tâches plus efficacement.
  • Multicœur : Contrairement à l’ARMv6 qui était monocœur, l’ARMv7 prend en charge les CPU multicœurs. Il permet au Raspberry Pi 2 d’utiliser plusieurs cœurs simultanément, permettant un traitement parallèle des tâches, ce qui résulte en une amélioration globale des performances.
  • Compatibilité descendante : L’ARMv7 peut exécuter du code logiciel écrit pour ARMv6 sans aucune modification tout en bénéficiant des performances et des fonctionnalités améliorées d’ARMv7.

ARMv8-A (utilisé dans Raspberry Pi 3, 4/400 et 5)

  • Jeu d’instructions : L’ARMv8-A est un jeu d’instructions d’architecture 64 bits, offrant des améliorations significatives par rapport à la fois aux ARMv6 et ARMv7.
  • Traitement 64 bits : Il supporte le traitement 64 bits, permettant une plus grande capacité d’adressage mémoire et une amélioration des performances pour les applications qui utilisent des opérations 64 bits.
  • Rétrocompatibilité : Bien que l’ARMv8 soit un CPU 64 bits, il permet d’exécuter à la fois des applications 64 bits et 32 bits. Vous pouvez même installer un système d’exploitation 32 bits comme Raspbian sans aucun problème.

Remarque : Le Raspberry Pi 5 utilise le jeu d’instructions ARMv8.2-A, avec quelques améliorations.

Conseil bonus : comment vérifier l’architecture CPU sur votre Raspberry Pi

Comme mentionné dans la section précédente, les processeurs Raspberry Pi sont de 32 bits ou 64 bits.

Pour déterminer l’architecture exacte de votre Raspberry Pi, lancez le Terminal et exécutez l’une des commandes suivantes :
uname -m
ou :
lscpu

Vous devriez obtenir l’un des résultats ci-dessous :

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  • 32 bits :
    • armv6l
    • armv7l
    • armhf
  • 64 bits :
    • arm64
    • armv8
    • aarch64

Mais il y a un hic. Et si votre CPU Raspberry Pi est 64 bits mais que vous avez installé un système d’exploitation 32 bits ? Quelle sera la réponse que vous obtiendrez ?

J’ai eu ce problème avec mon Raspberry Pi 4B. Il utilise un processeur 64 bits mais lorsque j’utilise la commande lscpu pour vérifier l’architecture, il affiche armv7l qui est en 32 bits. J’ai réalisé plus tard que c’était parce que j’utilisais Raspbian qui est un OS 32 bits. Par conséquent, lorsque vous vérifiez l’architecture du CPU, je vous conseille de vous en tenir à la commande uname -m.

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Contraintes et limites de l’architecture de CPU du Raspberry Pi

Malgré l’efficacité de l’architecture du CPU du Raspberry Pi pour diverses tâches, elle comporte certaines limites. Celles-ci comprennent des contraintes de performances, des problèmes de compatibilité, et des défis en termes de gestion thermique et de gestion de l’alimentation.

Limitations des performances

La première limitation que vous remarquerez concerne les performances et la capacité de calcul. Il y a certaines choses que vous ne pourrez jamais faire avec le modèle de Raspberry Pi que vous possédez en raison de deux éléments :

  • Le “Threading”
  • La vitesse d’horloge

Permettez-moi d’expliquer cela plus en détail.

Le Raspberry Pi excelle dans les tâches mono-thread. Cependant, même les versions les plus récentes comme le Raspberry Pi 4 et 5 pourraient avoir du mal avec des applications multithread exigeantes en raison de leurs vitesses d’horloge plus faibles et un nombre de cœurs inférieur par rapport aux CPU de bureau haut de gamme.

Par exemple, si vous tentiez de faire fonctionner un logiciel commercial comme Adobe Premiere Pro sur un Raspberry Pi, même si vous parveniez à l’installer, le logiciel pourrait probablement se bloquer ou se figer en raison des exigences intensives de traitement et de multithreading qui dépassent les capacités du Raspberry Pi.

Article lié : 17 meilleurs applications pour utiliser un Raspberry Pi comme un PC de bureau

Problèmes de compatibilité

L’autre limitation notable est la compatibilité logicielle entre les deux CPU – ARM et x86. De nombreuses applications sont conçues pour l’architecture x86 et peuvent ne pas fonctionner nativement sur les processeurs ARM.

Alors que vous pouvez recompiler ou émuler certains de ces logiciels, vous ferez toujours face à des problèmes de performances et il se peut que toutes les fonctionnalités ne soient pas prises en charge.

Il existe des solutions de contournement, comme l’utilisation de Wine pour exécuter des programmes Windows, mais cette limitation est importante pour la plupart des utilisateurs.

Contraintes thermiques et d’alimentation

Comme nous l’avons discuté ci-dessus, les CPU ARM sont connus pour générer moins de chaleur que les CPU x86. Cependant, dans le cas du Raspberry Pi, le refroidissement peut toujours être une préoccupation surtout si vous travaillez sur un projet gourmand en ressources.

Des solutions efficaces de dissipation de la chaleur, telles que les dissipateurs thermiques ou les ventilateurs, sont parfois nécessaires pour maintenir les performances et empêcher les limitations dues à la température élevée

Contrairement aux processeurs de bureau x86 normaux, les processeurs ARM consomment nettement moins d’énergie, ce qui les rend idéaux pour les petits appareils.

Cependant, cette fonction d’efficacité énergétique a un coût en termes de performances brutes, limitant la capacité du Raspberry Pi à gérer les applications gourmandes en énergie aussi efficacement que les ordinateurs de bureau.

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