Mit dem günstigen Einplatinencomputer Orange Pi RV2 unternehmen wir einen Ausflug in die Welt der RISC-V-Architektur und testen dabei, ob er das Zeug zur ernsthaften RasPi-Konkurrenz hat.

Einplatinencomputer erfreuen sich ungebrochener Beliebtheit – allen voran der Raspberry Pi, der seit seiner Einführung im Jahr 2012 rund 60 Millionen Verkäufe zählt und eine Menge an Konkurrenzprodukten nach sich zog. Die sogenannten SBC (Single Board Computer) basieren überwiegend auf ARM-Architekturen, weil sie eine gute Mischung aus geringer Leistungsaufnahme, hoher Integration, niedrigen Kosten und moderner CPU-Effizienz versprechen.

Doch seit einigen Jahren tritt eine andere Architektur ins Rampenlicht, die lange hauptsächlich auf dem Papier existierte und nur wenig tatsächlich zum Einsatz kam. Es geht um RISC-V [1], ausgesprochen RISC-Five. Ursprünglich an der University of California in Berkeley im Jahr 2010 als akademisches Projekt ins Leben gerufen, dient es dazu eine freie und offene Befehlssatzarchitektur (Instruction Set Architecture, kurz ISA) zu schaffen. Da keine Lizenzkosten anfallen und jeder die Architektur nutzen, anpassen und weiterentwickeln darf, eignet sich RISC-V ideal für Forschung und Lehre.

RISC-V holt langsam auf

Inzwischen gewinnt RISC-V jedoch auch im kommerziellen Umfeld und bei der Gemeinschaft von Open-Source-Initiativen zunehmend an Relevanz. Sie sehen durch die offene Befehlssatzarchitektur eine Chance, proprietären Architekturen wie ARM den Rang abzulaufen. Es erschienen Mainboards für Entwickler und Enthusiasten, die sich aber eher im hochpreisigen Segment ansiedelten. Glaubt man den Markt-Auguren, so soll der Marktanteil von RISC-V-Architekturen bis 2030 auf rund 25 Prozent steigen. Grund genug, sich näher mit der Plattform zu beschäftigen.

Seit rund zwei Jahren tummeln sich einige erschwingliche SBCs mit RISC-V wie Banana Pi BPI-F3, BeagleV-Ahead oder VisionFive 2 am Markt. Bei Preisen von 50 bis 150 Euro gelten sie softwareseitig allerdings eher als Bastlerprojekte. Bereits einige Monate existiert nun ein günstiger SBC der chinesischen Firma Shenzhen Xunlong Software Co., Ltd., die dem RasPi mit der Marke Orange Pi schon länger Konkurrenz macht.

Es geht um die mit einer RISC-V-CPU ausgestattete Entwicklerplatine Orange Pi RV2 (Abbildung 1). Sie erhalten sie mit 2, 4 oder 8 GByte LPDDR4X-RAM und ohne Netzteil für 30 bis 70 Euro bei verschiedenen Händlern. Direkt zur Markteinführung wurden die Modelle [2] durch ein Image von Ubuntu 24.04 LTS als Server- und Desktop-Edition unterstützt.

Abbildung 1: Der Orange Pi RV2 hat die Reise aus Fernost zu uns gut verpackt überstanden.

Hardware

Wir lassen heute das Modell mit 4 GByte RAM antreten und vergleichen sowohl Leistung als auch Ausstattung mit einem Raspberry Pi. Bei der CPU setzt der RV2 auf den 64-Bit Achtkernprozessor Ky X1 des chinesischen RISC-V-Startups SpacemiT [3], der Taktraten von 614 bis 1600 MHz sowie zwei TOPS [4] KI-Leistung bietet. Damit ist das Board für leichte KI-Anwendungen ausgelegt. Als GPU hat der Hersteller das Einstiegsmodell BXE-2-32 [5] der Firma Imagination verbaut.

Bei den Speichermöglichkeiten und der Netzanbindung zeigt sich der RV2 (Abbildung 2) den Raspberry Pis deutlich überlegen. Auf der Rückseite (Abbildung 3) nimmt er optional einen eMMC-Flash-Speicher mit 16 bis 128 GByte auf und verfügt über gleich zwei M2-Steckplätze für NVMe-SSDs (M.2 2230, M.2 2280), die mit PCIe 2.0 und je zwei Lanes angebunden sind. Hinzu kommt der obligatorische Einschub für eine SD-Karte. Mit zwei NVMe-SSD-Steckplätzen eignet sich das Gerät als ideale Kompaktlösung für beispielsweise ein NAS-Backup. Der Orange Pi unterstützt außerdem eine Vielzahl von Anwendungen wie den Betrieb als Miniserver. Dank der praktischen GPIO-Pins funktioniert er darüber hinaus als Mini-Controller für Projekte im Bereich Robotik.

Abbildung 2: Der Orange Pi RV2 ist für den geringen Preis sehr gut ausgestattet. Neben vier USB-Anschlüssen sind zwei M.2-Anschlüsse für NVMe vorhanden, je einer auf der Vorder- und der Rückseite. (C) Orangepie.org Quelle: Shenzhen Xunlong

Abbildung 3: Neben einem langen M.2-Einschub sitzt auf der Rückseite der Platine auch ein Steckplatz für einen eMMC-Speicherbaustein. (C) Orangepie.org Quelle: Shenzhen Xunlong

Anschluss ans Netz findet der RV2 mit zwei Gbit-Ethernet-Anschlüssen sowie WLAN 5.0 und Bluetooth 5.0 inklusive BLE-Support. Die beiden Ethernet-Ports erlauben den Einsatz des RV2 als Router. Weitere Schnittstellen umfassen einen HDMI-2.0-Ausgang für 4K bei 60 Frames sowie einmal USB 2.0 und dreimal USB 3.0.

Bei den GPIO-Pins zur Kommunikation mit externen Bauteilen wie LEDs oder Tastern zählt der RV2 26 Pfostenstecker, während die RasPis schon immer über 40 dieser Anschlüsse verfügten. Die vom Raspberry Pi bekannten HAT-Erweiterungen werden wegen teils unterschiedlicher Belegung der Pins beim RV2 vermutlich nicht funktionieren. Eine serielle Schnittstelle im Format MIPI DSI 4Lane befindet sich ebenfalls an Bord. Über die serielle Kameraschnittstelle MIPI CSI-2 erhalten zwei Kameramodule Anschluss an den Prozessor.

Software

Insgesamt wirkt die Hardwareausstattung des RV2 für den Preis sehr ansprechend. Sie wartet mit Möglichkeiten auf, die sich bei anderen SBCs nicht einmal nachrüsten lassen. Auch aufseiten der Software sieht es zumindest für den Anfang gut aus. Offiziell wählen Sie für den Orange Pi RV2 zwischen zwei Images von Canonical für Ubuntu 24.04 in den Varianten als Server oder als Desktop mit Gnome. Zudem gibt es ein Image für OpenWrt, mit dem Sie den RV2 als Router oder Repeater betreiben. Bei weiteren Distributionen arbeitet man derzeit an einer Umsetzung für den Orange Pi.

Die von Canonical bereitgestellten Images hostet Orange Pi auf Google Drive [6]. Dabei kann es vorkommen, dass das Tageskontingent erschöpft ist, und Sie bis zum nächsten Tag warten müssen, um ein Image herunterzuladen. An derselben Stelle finden Sie auch den Quellcode, das ausgezeichnete Handbuch und die Schaltpläne für die Platine.

Zunächst auf SD-Karte

Wir werfen zuerst einen Blick auf das Image von Ubuntu 24.04 (Abbildung 4). Die Vorgehensweise gleicht der beim Raspberry Pi: Sie spielen das Image auf eine SD-Karte und verbinden den RV2 mit Tastatur, Monitor, Maus und Netzwerk. Bei der Servervariante können Sie genauso gut per SSH zugreifen und sparen sich die Begleithardware. Die in den RV2 eingesteckte, mindestens 32 GByte große SD-Karte bootete bei uns anstandslos.

Wie üblich bei Distro-Tests ist der erste Schritt ein Upgrade des Systems (Abbildung 5). Doch das hätten wir besser lassen sollen, denn hinterher weigerte sich das System zu booten, wodurch wir von vorn beginnen mussten. Bei der Servervariante klappte alles problemlos.

Abbildung 4: Beim ersten Start ist nicht zu erkennen, dass es sich um Ubuntu handelt. Die Oberfläche sieht eher nach Fedora aus.

Abbildung 5: Die Paketauswahl erscheint etwas willkürlich: Emacs ist eher wenig verbreitet und mit MPV und VLC sind unnötigerweise zwei Media-Player an Bord.

Überspielen auf eMMC

Unseren RV2 haben wir mit einem eMMC-Modul und einer NVMe-SSD ausgestattet (Abbildung 6). Da eMMC schneller arbeitet als eine SD-Karte, überspielten wir die Installation zunächst auf die eMMC, was die NVME als zusätzlichen Datenspeicher für eine mögliche NAS-Anwendung unberührt lässt. Die Migration auf die eMMC leitet der Befehl sudo nand-sata-install ein.

Abbildung 6: Neben dem 16 GByte großen eMMC-Speicher haben wir dem RV2 auch eine 128 GByte fassende NVMe-SSD spendiert.

Hier wählten wir Boot from eMMC und entschieden uns für Ext4 als Dateisystem (Abbildung 7). Daraufhin startet die Übertragung, die rund zwei Minuten für die annähernd 5 GByte Daten braucht. Daraufhin entfernten wir die SD-Karte und starteten das Gerät neu vom eMMC-Speicher. Das hat nicht nur den Effekt, dass das System etwas schneller läuft, es ermöglicht zudem, per SD-Karte weitere Distributionen zu testen, sobald sie vorliegen.

Abbildung 7: Bevor die Daten von der SD-Karte auf den eMMC-Speicher übertragen werden, gilt es, sich für ein Dateisystem zu entscheiden.

Repository editieren

Das Root-Passwort für den Standard-User orangepi und für Root lautet orangepi. Das eingebundene Repository liegt in der Huawei-Cloud und wird in China gehostet. Das änderten wir in der Quellenliste von repo.huaweicloud.com/ubuntu-ports auf ports.ubuntu.com. In der Quellenliste ist darüber hinaus ein Docker-Repository eingebunden, dass aber mit dem Huawei-Repository nicht funktionierte. Nach der Änderung auch dieses Repositories ließ sich Docker mit sudo apt install docker.io aktualisieren. Der Kernel steht bei Linux 6.6.63 und beherrscht derzeit kein Multithreading.

Als Nächstes lohnt ein Blick auf die Konfiguration (Abbildung 8). Sie rufen sie aus den Settings oder mit dem Befehl sudo orangepi-config auf, um wichtige Grundeinstellungen vorzunehmen. Dort regeln Sie unter anderem den CPU-Takt, Firmware, SSH, Netzwerk und Software, wobei SSH standardmäßig bereits aktiv ist.

Abbildung 8: Die Konfiguration ist an den bekannten Dialog des Raspberry-Pi angelehnt. Dort lassen sich nicht nur diverse Einstellungen ändern, sondern auch Software nachinstallieren.

Das Image von Ubuntu 24.04 funktioniert tadellos, allerdings gibt es im Vergleich zum Raspberry Pi 4 oder 5 bei jeder Aktion ein bis zwei Sekunden Verzögerung. Nach der Übertragung auf die schnellere eMMC fühlte sich die Bedienung etwas flüssiger an. Hier wäre vermutlich XFCE als Desktop oder gar ein Fenstermanager wie etwa i3 oder Awesome die bessere Wahl (Abbildung 9).

Nach rund einer Stunde Laufzeit haben wir uns die Temperaturen angeschaut, die sich im Ruhezustand zwischen 55 und 60 Grad Celsius (Abbildung 10) bewegten. Hier schadet es im Sinne der Langlebigkeit nicht, einen Kühlkörper zu verbauen. Zwingend notwendig ist das beim RV2 im Gegensatz zu RasPi 4 und 5 jedoch nicht.

Abbildung 9: Das Ubuntu-Image für den RV2 belegt nach dem Start knapp 700 MByte im Hauptspeicher. Hier wäre ein sparsamerer Desktop wie XFCE sinnvoller, der nur rund 500 MByte belegt.

Abbildung 10: Die Temperaturen bewegen sich im Mittel um die 60 Grad Celsius im Leerlauf. Bei Dauerbelastung steigen sie auf bis zu 95 Grad.

Obwohl es sich um ein Ubuntu 24.04 handelt, wird Snap als Paketformat nicht unterstützt. Als Browser ist Chromium vorinstalliert – mit dem Hinweis, das die Anwendung nicht in einer (Snap)-Sandbox läuft und sich somit keine Erweiterungen nutzen lassen. Firefox und Thunderbird sind gar nicht erst nicht installierbar.

Wir hatten erwartet, dass die schwache GPU auf dem Chip die Leistung bei Videos einschränken würde. Allerdings ließen sich Youtube-Videos mit Full HD ohne Ruckler abspielen, brauchten aber relativ lange zum Laden. Alles, was über Full HD hinausgeht, macht dagegen keinen Spaß mehr. Davon abgesehen lief der Browser recht flott. Insgesamt fiel die Desktop-Erfahrung unspektakulär aus und genügte dem, was man von Ubuntu erwartet, wenn auch insgesamt etwas langsamer als wir es vom Raspberry Pi 4 oder 5 kennen.

Auch die Hardware-Performance erwies sich als erwartungsgemäß. Die von uns verwendete NVMe war aufgrund ihrer Anbindung auf rund 850 MByte pro Sekunde beim Lesen und 750 MByte beim Schreiben beschränkt. Der Netzwerkdurchsatz entsprach ebenfalls den Schätzungen. Die beiden Gigabit-Ethernet-Ports lieferten rund 940 Mbit/s, beim WLAN sah es aufgrund der einfachen Drahtantenne nicht so optimal aus. Von den möglichen 433 Mbit/s erreichte der WLAN-5-Chip einen Durchsatz im 5-GHz-Band beim Downstream von 200 bis 250 Mbit/s und im Upstream von 160 bis 188 Mbit/s – immerhin noch besser als kein WLAN, sofern Ethernet nicht zur Verfügung steht.

Der Hersteller empfiehlt den RV2 als Router, kleinen Desktop-Rechner und für leichte KI-Anwendungen. Als Router genügt die Variante mit 2 GByte RAM. Für den Einsatz als Desktop-Rechner sollten Sie auf mindestens 4 GByte RAM setzen, darunter arbeitet der Orange Pi zu behäbig. Möchten Sie ihn mit LLMs nutzen, sind 8 GByte Pflicht, ansonsten dürften selbst kleine LLMS nicht starten. Insgesamt halten wir die Aussagen des Herstellers über die Eignung zur LLM-Nutzung für übertrieben.

Die ideale Anwendung für den SBC wäre für uns eigentlich DietPi [7], eine leichtgewichtige, auf Debian basierende Linux-Distribution für SBCs und Server. Sie bringt zusätzlich die Option der Installation einer Desktop-Umgebung mit. Für die jeweilige Hardware hält DietPi vorkonfigurierte Software aus verschiedenen Bereichen vor und unterstützt zahlreiche Geräte. DietPi zeigt sich in fast allen Belangen ressourcenschonender als Raspberry Pi OS und erhält monatlich Aktualisierungen.

Wir hegten die Hoffnung, dass das generische Image für RISC-V von DietPi auf dem RV2 starten würde, da es auf dem mit der derselben CPU ausgestatteten Banana Pi F3 läuft. Wie sich herausstellte, hätte der Bootsektor dazu aufwendige Anpassungen erfordert. Ein Image [8] für den RV2 auf der DietPi-Plattform befindet sich allerdings bereits in Arbeit.

Fazit und Ausblick

Der Vergleich des Orange Pi mit dem Raspberry Pi 4 oder 5 auf Hardwareebene geht eindeutig aus: Der RasPi besitzt die stärkere CPU und bessere GPU. Auf der Habenseite des RV2 stehen eine NPU, zwei Gigabit-Ethernet-Ports sowie zwei M.2-Anschlüsse für NVMe-SSDs. Für den täglichen Einsatz als Desktop-System erscheint der RV2 zumindest mit Ubuntu und Gnome etwas zu schwach. Für Entwickler, Enthusiasten und Hobbyisten ist das Board jedoch gerade wegen der fast 200 Seiten umfassenden Dokumentation, die selbst den Bau der einzelnen Softwarekomponenten bis ins Kleinste beschreibt, ein Garant für lang anhaltenden Spaß.

Der RV2 beweist eindrucksvoll, dass hinter RISC-V mehr als ein akademisches Konzept steckt und bietet eine kostengünstige Möglichkeit, den derzeitigen Stand von RISC-V zu erkunden. Bei in etwa gleicher Preisgestaltung lässt sich der RV2 bei der Leistung am ehesten mit dem Raspberry Pi 4 Model B vergleichen. Dem Newcomer fehlt jedoch das Ökosystem, das sich seit über 15 Jahren rund um den Raspberry Pi entwickelt hat.

Wir empfehlen den RV2 momentan noch nicht für den produktiven Einsatz, sondern eher, um die Plattform RISC-V zu erforschen. In nächster Zeit erwarten wir die Umsetzung weiterer Distributionen für den RV2, was zur Verbreitung beitragen wird. Wie konsequent Orange Pi in Zukunft auf diese Architektur zurückgreift, bleibt abzuwarten. Daran wird sich auch die weitere Entwicklung von passender Software orientieren. (csi)