Voller Support der ARMv8-A-Architektur Raspberry Pi OS nun auch in 64-Bit-Version verfügbar

Von Sebastian Gerstl

Nach einer ausgiebigen Beta-Phase hat Raspberry Pi nun eine 64-Bit-Version seines Raspberry Pi OS veröffentlicht. Das Betriebssystem kann nun den vollen Funktionsumfang der Armv8-A-Porzessorarchitektur nutzen, die auf den SBCs Raspberry Pi 3, Raspberry Pi 4 oder Raspberry Pi Zero 2 zum Einsatz kommt.

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Effizientere Leistung und ein größerer Speicher-Adressraum: Das Raspberry Pi OS ist ab sofort auch in einer 64-Bit-Fassung für alle Varianten der Reihen raspberry Pi 3, Raspberry Pi 4 und Raspberry Pi Zero 2 verfügbar.
Effizientere Leistung und ein größerer Speicher-Adressraum: Das Raspberry Pi OS ist ab sofort auch in einer 64-Bit-Fassung für alle Varianten der Reihen raspberry Pi 3, Raspberry Pi 4 und Raspberry Pi Zero 2 verfügbar.
(Bild: Raspberry Pi)

Das Raspberry Pi 3 Model B erschien im Februar 2016. Es war der erste Vertreter der beliebten Einplatinenrechnerfamilie, in dem die ARMv8-A-Prozessorarchitektur zum Einsatz kam. Prinzipiell wäre der SBC also in der Lage, ein 64-Bit-Betriebssystem einzusetzen, um vom vollen Funktionalitätsumfang des eingesetzten SoCs zu profitieren. Dennoch blieben alle folgenden Versionen des hauseigenen Raspberry Pi OS auf 32-Bit-Varianten beschränkt, da die Raspberry Pi Foundation eine einheitliche Nutzererfahrung und größtmögliche Portabilität zwischen den einzelnen Varianten der SBC-Plattform setzen wollten.

Bislang verwendete das Raspberry Pi OS als Befehlssatz arm6hf, ein Derivat von ARMS eigenem armhf, bei welchem die ARMv7-Befehle entfernt wurden, die Fließkomma-Befehle aber beibehalten wurden. Dies stellte sicher, dass das Betriebssystem auch in neuen Releases auf jedem einzelnen Raspberry-Pi-Gerät lief, das je produziert wurde – selbst noch auf den allerersten Modellen aus dem Jahr 2011.

Doch Anwender, die den vollen 64-Bit-Befehlssatz der Prozessorarchitektur auf den Modellen Raspberry Pi 3, 4 oder Zero 2 einsetzen wollten, mussten auf einalternatives Betriebssystem wie beispielsweise Arch Linux zurückgreifen – und auf das vorhandene Ökosystem rund ums Raspberry Pi OS verzichten.

Ein Überblick über kompatible Modelle

Produkt Prozessor ARM Core Raspbian ARM port Bit-Breite der Architektur
Raspberry Pi (1) BCM2835 ARM1176 arm6hf 32-Bit
Raspberry Pi 2 BCM2836 Cortex-A7 armhf 32-Bit
Raspberry Pi Zero BCM2835 ARM1176 arm6hf 32-Bit
Raspberry Pi Zero 2 BCM2710 Cortex-A53 arm64 64-Bit
Raspberry Pi 3 BCM2710 Cortex-A53 arm64 64-Bit
Raspberry Pi 4 BCM2711 Cortex-A72 arm64 64-Bit

Diese Tabelle, die Raspberry Pi zusammengestellt hat, zeigt, welche Mainline-Boards des Raspberry-Pi-Portfolios welche Architektur einsetzen. Auch wenn alle gelisteten Boards weiter die 32-Bit-Fassung des Raspberry Pi OS einsetzen können, läuft die 64-Bit-Version laut Raspberry Pi nur auf den Modellen Raspberry Pi Zero 2, den Raspberry Pi 3 Varianten und Raspberry Pi 4. (Es ist davon auszugehen, dass die Compute-Module-Varianten 3 und 4 und das Raspberry Pi 400 ebenfalls eingeschlossen sind).

Eine maximalie Kompatibilität für alle Bords zu erreichten war ein zentrales Anliegen für Raspberry Pi, auch wenn einige der älteren Board-Modelle mittlerweile kaum noch erhältlich sind. Doch mittlerweile macht sich auch ein Wandel bei den Anwendungen bemerkbar. Viele Closed-Source-Anwendungen sind nur für arm64 verfügbar, und immer mehr Open-Source-Anwendungen sind nicht mehr – oder nicht vollständig – für den armhf-Port optimiert. Zudem macht sich der Einsatz eines 64-Bit-Betriebssystem auf kompatiblem Prozessoren auch durch bessere Leistung in Benchmarks bemerkbar.

Vorteile des Raspberry Pi OS (64-bit)

Die Begrenzung auf 32-Bit konnte natürlich Entwickler, die ein neueres Board verwendeten, in ihren Entwicklungen einschränken. So konnten Entwickler, die nur 32-Bit-Pointer verwenden konnten, in ihren Projekten nur 4 GByte Speicher adressieren. Nach Sicht der Hersteller ist dies allerdings eher ein theoretisches Problem, obwohl etwa der Raspberry Pi 4 mit 8 GByte Speicher ausgestattet ist: Der Raspberry Pi 4 verwendet zwar mit Rasperry Pi OS die ARM Large Physical Address Extension (LPAE), um auf bis zu 8 GByte Speicher zuzugreifen, wobei jeder Prozess auf 3 GByte beschränkt ist, da die oberen 1 GByte des virtuellen Adressraums für den Kernel reserviert sind. Nur sehr wenige Prozesse benötigen mehr Speicher, wobei einige für das Raspberry Pi optimiert wurden und diese Problematik umschiffen: Chromium, die wahrscheinlich speicherintensivste Anwendung in Raspberry Pi OS, erzeugt zum Beispiel einen Prozess pro Registerkarte, so dass nie all zu viel Speicher auf einmal benötigt wird. Einige Anwendungen, und vor allem Eigenentwicklungen, dürften jedoch davon profitieren, dass sie den gesamten Speicher eines 8 GByte großen Raspberry Pi 4 von einem einzigen Prozess nutzen können.

Die 64-Bit-Version von Raspberry Pi OS basiert, wie auch die jüngste 32-Bit-Fassung, auf Version 11 des Debian-Linux-Kernels (bullseye). Sie kann wie alle anderen aktuellen Fassungen des Raspberry Pi OS auf der Downloadseite von Raspberrypi.org bezogen werden.

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis erschienen.

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