Nova AML-A311D-CC “Alta” kompanije Libre Computer je krajem 2023. godine predstavljena mejkerskoj publici kao ultimativan SBC desktop klase sa AI mogućnostima. Upotrebljeni Amlogic A311D je dizajniran kao multimedijalni procesor, prvenstveno namenjen za set-top boksove. Svoju procesorsku snagu može zahvaliti odličnom big.LITTLE kombinacijom ARM jezgara. Ovo je šestojezgarni SoC koga čine četiri ARM Cortex-A73 jezgra na 2,1 GHz i dva ARM Cortex-A53 jezgra na 1,8 GHz. Standardno za ovakve procesore ugrađeno je i dodatno ARM Cortex-M4 jezgro čija je svrha nadgledanje i rukovanje procesima unutar čipa i do njega se ne može doći softverski. Ono do čega se može doći DT Overlay-om koji takt Cortex-A73 jezgara podiže na 2,3 GHz, a Cortex-A53 na 2,2 GHz, je da se ukupne performanse CPU podignu za oko 10% uz nešto veću termalnu disipaciju.
sudo apt update sudo apt install libretech-gpio libretech-dtoverlay sudo ldto merge cpu-b-opp-2304 sudo ldto merge cpu-l-opp-2208
Alta inače dolazi sa zalepljenim pasivnim hladnjakom koji pokriva SoC i memorijski čip. Hladnjak je pričvršćen samolepljivom termalnom trakom. Ovako realizovan nakon minut rada pod punim opterećenjem svih jezgara SoC se zagreva na 80 °C, a za desetak sekundi kasnije počinje da trotluje. Ukoliko pak montiramo ventilator da bi usmeravanjem vazduha hladio pasivni hladnjak, temperatura se nikada neće podići iznad 73 °C te neće doći do usporavanja rada. Zaključujemo da iako osnovno rešenje odvođenja toplote služi svrsi, svakako bi ga trebalo zameniti nekim kvalitetnijim.
photo: magazin Mehatronika
Budući da su ovde u pitanju ARM jezgra, znamo da standardno poseduju ekstenzije za hardversko ubrzavanje kripto operacija kao što su AES, TDES, DVB-CSA, kao i ugrađen generator slučajnih brojeva, CRC i SHA endžine. To se sve lepo može videti kroz OpenSSL testove. I ove vrednosti se mogu podići za oko 10% ukoliko se overklokuje SoC pomoću DT overleja.
Po specifikaciji upotrebljenog Amlogic A311D SoC-a implementiran Verisilicon NPU ima trinaest jezgara, od čega jedno opšte namene, četiri tenzorka i osam sa neuralnom mrežom. Akcelerator neuralne mreže sastavljena je od 1536 MAC (množačko-sabiračka sa akumulatorom) jedinica sa INT8 interfejsom. Kažemo trebalo bi, jer do ovog trenutka još nije omogućena softverska podrška za ugrađeni NPU. PO onome što se može naći, pitanje je trenutka kada će moći da se koristi, što bi dalo pravi smisao i drastično povećalo upotrebljivost Alta SBC-a u praktičnim zadacima prepoznavanja objekata i lica, analizi podataka i ML zadacima.
Grafički deo SoC-a realizovan je ARM Mali-G52 MP4 (6EE) GPU-om na 800 MHz koji je u „budžet“ rangu GPU-a u drugi u nizu sa Bifrost arhitekturom. Dobro je podržan drajverima i za Android i za Linux i ima API podršku za OpenGL-ES (4.5 Mesa 22.3.6), OpenCL (3.0) i Vulkan (1.3.239). Na GLMark2-ES testu Alta je postigla skor 651 uz drajvere koji omogućavaju hardverski render, dok je sa llvmpipe softverskim renderom uspela da postigne skor od svega 70 pri rezoluciji 800×600. glxgears je pak postigao 3928,38 fps.
photo: magazin Mehatronika
Deveta generacija Amlogic TruLife Image endžina koja je implementirana u GPU u skladu sa njegovom primarnom multimedijalnom namenom obezbeđuje Dolbi Vision, HDR10, HDR10+ i HLG HDR, kao i mnoge algoritme za poboljšanje kvaliteta slike. Linux distribucija, pre svega zbog svoje namene, ne obraća mnogo pažnje na ove tehnologije, dok CoreELEC ili LibreELEC distribucije pokušavaju da ih u što većoj meri aktiviraju. Maksimalna rezolucija video signala preko ugrađenog HDMI-a je 4K pri 60 Hz, slika preko DSI je maksimalno 1080p, a preko CVBS 480p.
AML-A311D-CC, u daljem tekstu jednostavno Alta, na sebi ima 4 GB 32-bitne Micron D8CHG (MT53E1G32D2FW-046) LPDRR4 memorije koja radi na maksimalnih 2133 GHz. Takt memorijske magistrale procesora je 1600 GHz, te je ovaj izbor je za jedan korak ispred (4267 MT/s za maksimalnih 3200 MT/s). Testovi brzine memorije tinymembench i Sysbench RAM su začuđujuće imali lošije performanse nego kod Banana Pi M2S koji radi na potpuno identičnom SoC-u. Treba samo primetiti da se brzina pristupa memorije nije menjala pri overklokovanju procesora.
Hardver na AML-A311D-CC Alta ploči
Libre computer AML-A311D-CC je u formatu Raspberry Pi 3 model B-a. Dizajnerski tim se potrudio da izgleda što sličnije uzoru, pa je tako sa predsnje strane postavio četiri USB 3.0 Type-A porta. Mereći brzine protoka kroz njih dobili smo 305 MB/s za čitanje, 312 MB/s za upis uz vreme pristupa od 0,14 ms. Brzina bi morala biti nešto bolja, bliža broju 400 MB/s. Ono što je bitno napomenuti je da je maksimalna struja po svakom USB portu hardverski ograničena na 1 A.
Pored USB portova nalazi se i Gigabit Ethernet port, koji po našim merenjima postiže 940 Mbps i za čitanje i za upis, ali i u bidirekcionom radu.
photo: magazin Mehatronika
Uz desnu bočnu ivicu postavljen je 40 pinski GPIO port. On je koliko je god to bilo moguće funkcionalno identičan takvom portu na Raspberry Pi SBC-ovima. Povrh svega, Libre Computer tim se trudi da raspored funkcija pinova zadrži kod svih svojih ploča, pokušavajući da smanji uticaj zamene jedne ploče drugom u projektu, što je moguće lakšim. Njihova odluka da napišu sopstvenu biblioteku za upravljanje signalima na ovom portu, umesto da modifikuju WiringPi, pokazala se odličnom. Na ovaj način lako prilagođavaju nove verzije svog libretech-gpio Wiring Tool-a svojim novim proizvodima. Uz GPIO, nalaze se i četiri pina za PoE HAT do koga nismo uspeli da dođemo, a postojale su indicije da će biti dostupan još u novembru 2023.
photo: magazin Mehatronika
Sa zadnje strane ploče nalazi se standardni IR risiver i 22-pinski četvorolinijski DSI konektor za trakasti kabal dodatnog 1080p displeja.
photo: magazin Mehatronika
Najzad, leva bočna ivica izgleda identično kao i kod Raspberry Pi 3, sa tim da je USB ulaz za napajanje u skladu sa današnjim preporukama, promenjen i umesto micro USB konektora, tu je USB-C. Ploča nam ni u jednom trenutku rada bez dodatih periferija na GPIO ulazima nije povlačila više od 1 A. Specificirano napajanje od 10 W (5 VDC, 2 A) je stoga i više nego dovoljno. Primetili smo da je potrošnja uključene ploče na kojoj je pokrenut samo OS ne prelazi 1,5 W. Ranije smo rekli da USB portovi mogu povući maksimalno 4 A, uz 1 A koji bazično vuče ploča dolazimo da bi bilo potrebno napajanje 5 A, a možda i više. Tu ulazimo u problem kod svih 5 V napajanja sa prevelikim potrebnim strujama. Libre Computer tim je pokušao da ovaj problem minimalizuje upotrebom diskretnih komponenti za napojno kolo na ploči umesto integrisanog rešenja. Sam evropski standard sa razlogom propisuje 3 A kao maksimum za USB-C napajanja sa 5 VDC izlazom i za veće potrošače preporučuje prelazak na 12 VDC kako bi se smanjile struje.
photo: magazin Mehatronika
Ugrađeni HDMI izlaz se nalazi na sredini leve strane i iako bi po specifikacijama SoC-a morao da može da prikaze 4K sliku, na Debian 12 OS-u nismo mogli da dobijemo višu rezoluciju od 1080p. Do njega je 22-pinski četvorolinijski CSI ulaz za kameru, a nakon toga i 3,5 mm kombinovani audio i CVBS (kompozitni video) konektor.
Sa donje strane ploče nalaze se samo push-pull ležište za SD karticu i konektor za eMMC 5.1 modul. Libre Computers ima u ponudi svoje module koji se razlikuju po rasporedu konektora, tako da je potrebno koristiti njihovo rešenje. Mi smo od proizvođača, uz SBC dobili i jedan 32 GB eMMC 5.x modul sa koga smo sve vreme podizali OS. Brzina čitanja sa ovog modula je 160 MB/s što je drastično popravljalo utisak pri korišćenju, tako da ga preporučujemo. Modul je specifičan po tome da ga je moguće softverski unmount-ovati i kasnije opet mount-ovati, što zamenu, tj povezivanje i uklanjanje modula sa ploče čini mogućom i dok je ona uključena. Ovo olakšava zamenu OS-a, jer je redosled podizanja sistema eMMC (mmcblk0), pa SD kartica (mmcblk1).
photo: magazin Mehatronika
Softverska podrška
Prvo što moramo istaći, a vezano je za softversku podršku, je da je Libre Computer tim napravio UEFI-BIOS za svoje nove ploče, pa time i za AML-A311D-CC “Alta” model. To za korisnike praktično znači da sve njihove 64-bitne ploče koriste isti imidž za neku OS distribuciju. Konkretno sa servera treba preuzeti imidže koji se završavaju sa +arm64.img.xz.
U ovom trenutku od zvaničnih imidža ponuđeni su Debian, Ubuntu i Rapsberry OS. Nakon našeg testiranja svakog od njih, možemo reći da je Raspberry OS najbolje optimizovan što se tiče zahtevnosti prema hardveru. To možemo vidti, recimo, na Octane 2.0 testu gde je jedna od verzija Ubuntu OS-a postigla skromnih 6702, Debian 12 gotovo duplo više 12885, dok je Raspberry OS postigao najviši skor od čak 13105 poena.
Poredeći Altu sa sličnim SBC-ovima, vidimo da je gotovo identična Banana Pi M2S računaru koji je sa istim SoC-om na sebi, a da je po snazi na polovini između Raspberry Pi 4 i Raspberry Pi 5 modela.
Testovi brzine procesora Sysbench CPU i Unixbench su pokazali očekivane rezultate za kombinaciju A73/A53 jezgara. Nakon overklokovanja DT overlay-om na 2304/2208 MHz ovi testovi su po pravilu pokazali bolji rezultat. Tako je Sysbench CPU sa 848 otišao na 876 u singlecore-u, dok je u multicore testovima razlika bila još izraženija, pa se sa 3184 popeo na 3504, što je tih 10% dobiti.
Nažalost nismo uspeli da nađemo LibreELEC i CoreELEC imidže, dok su zvanični imidži za Android prestali sa starijim pločama na Android 9 verziji. Očigledno da je sav trud usmeren ka Linux OS-u. Time i čudi što nema Armbian i DietPi imidža za Debian OS na Libre Computer pločama generalno, pa ni na Alti.
Da bi shvatili koliko je kvalitetna Debian distribucija, pokušali smo da instaliramo Umbrel OS, kućni oblak i to smo uradili direktno koristeći uputstvo sa sajta koje glasi:
curl -L https://umbrel.sh | bash
screenshot: magazin Mehatronika
Bez ikakvog problema instaliran je u verziji 0.5. Napomena je da je sada zaista dostupna i verzija 1.0, ali ne za ARM arhitekturu. Nakon toga iz samog Umbrel OS-a instalirali smo Node-Red, Wiki.JS i slične servere bez problema.
screenshot: magazin Mehatronika
Za kraj treba istaknuti da je preporuka da se koristi Wiring Tool za mapiranje pinova ili za tu svrhu preuzeti informacije iz Libre Computer dokumenta. Za programiranje u C/C++ preporuka je koristiti biblioteku libgpiod koju je napisao Bartosz Gołaszewski.
Zaključak
Na zvaničnom sajtu prodavca loverpi.com, Alta se nudi po ceni od 6600 dinara (dok je puna cena nekih 60 USD). eMMC modul koji zaista preporučujemo za dodatnih 1100 dinara dobićete zaista interesantan i softverski korektno podržan mejkerski SBC koji nije na mainstream RPi platformi. Mogućnost lake instalacije servera u Docker-u, pa i automatski kroz Umbrel nam se jako dopala. Šteta što nije obraćena pažnja na Android i retro-gejming mogućnosti, jer bi ovaj SBC bio jako dobra platforma za tu primenu. AI je iako glavni adut ovog Amlogic-a i dalje u fazi razvoja i prava preporuka za kupovinu će doći onog trenutka kada bude omogućen. Za ovaj novac, biće veoma konkurentna platforma za razvoj mejkerskih rešenja. Ako vas ipak više interesuju poslovi na mreži, bolje je odabrati Banana Pi M2S sa dva Gigabitna Ethernet porta, ali sa samo jednim USB 3.0 portom po istoj ceni.
Proizvođač garantuje 10 godina hardverske prisutnosti i 15 godina softverske podrške, što je potvrdio i prethodnim Libre Computer pločama, koje su nažalost izašle u jednom nesretnom trenutku „pandemije“. Voleli bi da ova ploča kao i njen nešto slabiji, ali i cenovno atraktivniji pandan AML-S905D3-CC, nađe mesto na tržištu koje po našem mišljenju zaslužuje.
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.