RISC-V мини-ноутбук: Lichee Console 4A — обзор, тесты и сложности

Мне всегда нравились маленькие ноутбуки и телефоны - но почему-то производители их не взлюбили, и соревнуются у кого больше. Маленькие и микро-ноутбуки остались зачастую только на ebay - например UMPC от Sony, которые до сих пор стоят 300$ и выше. Недавно начали появляться портативные системы основанные на Raspberry Pi/CM4 - например у clockwork, но все они не складываются книжкой. Так что когда летом 2023-го Sipeed анонсирована Lichee Console 4A, да еще и на RISC-V процессоре - я немедленно его заказал, и наконец в начале января он до меня доехал. Результаты тестирования и обнаруженные сложности/проблемы - ниже.

Спецификации и внутренности

В первую очередь, Lichee Console - крошечный ноутбук размером 185 x 140 x 19 mm и весом 656g. Корпус алюминиевый и выглядит добротно. Клавиатура - по моим ощущениям похожа на Lenovo, но конечно меньше по размерам. Из-за размера не глядя на ней печатать я пока не могу, но это возможно. Самое большое неудобство доставляют уменьшенные по ширине клавиши [,][.][/] которые часто нужны при работе в консоли. Trackpoint - как обычно на Lenovo, но я бы предпочел работать с Bluetooth мышью (что пока не удалось из-за софта).

Lichee Console 4A работает на 4-х ядерной SoC T-Head (Alibaba) TH1520 RISC-V (4 ядра C910). TH1520 может работать на частотах до 2.0-2.5Ghz, но в Lichee Console частота снижена до 1.5Ghz, видимо для борьбы с тепловыделением (сильно это не помогло). Максимальная конфигурация железа - внушительна для такого размера устройства: 16Gb DDR4 RAM (у меня такой вариант, гулять так гулять) и максимум 128Gb памяти на распаянной микросхеме eMMC. Также есть слот для 42mm SATA M.2 SSD, но он подключен через адаптер ASM1153 USB3.0->SATA. Это мы еще затронем ниже.

С точки зрения безопасности данных - конечно предпочтительнее работать на M.2 SSD, т.к. если что-то сломается - данные легко перенести. А вот с распаянного eMMC это будет дорого. 42mm M.2 SATA SSD - сейчас довольно редкий зверь, и единственный вариант с MLC памятью и нормальным размером, который мне удалось найти - это Transcend MTS400 256Gb (он все еще в почте). Много разных SSD такого типа делают Китайцы, но это вероятно TLC/QLC память и не проверенная надежность.

У дисплея разрешение 1280x800, матрица похожа на IPS - нет искажения цветов под большими углами. Для экрана такого размера - разрешение достаточное. Слева (!?!) от монитора - full HD 30p вебкамера среднего качества (требует хорошего освещения), ориентация - ландшафтная (т.е. это не просто повернутый экранный модуль от планшета). Можно подключить внешний монитор через mini-HDMI (кабель приложен). На FullHD мониторе - заработало без проблем, а вот на 4k - нет.

Батарея - 2S 3000mAh. Зарядка возможна через USB-C (максимум 5V 2.2A, не активирует 9/12V через PD или QC) и через DC блок питания 12V с 3.45мм круглым разъемом. 12V блок питания пришел с китайской/американской вилкой, так что у нас придется использовать через адаптер. Удобнее будет использовать 12V PD адаптер (вроде такого - но обязательно 12V).

На ноутбуке установлена Debian 12 с Xfce, собранная под 64-bit RISC-V. WiFi и Ethernet заработали сразу из коробки, Chrome-based браузер играет 720p видео из YouTube, тяжелые сайты конечно открываются не очень быстро - но жить можно. apt update обновляет пакеты с Китайского сервера.

Видео распаковки (дополнительной информации и комментариев там нет, только рассмотреть в действии и со всех сторон):

Качество сборки

У моего образца была 1 проблема с корпусом: толи нижняя алюминиевая часть корпуса сжимает клавиатуру, толи что-то давит на клавиатуру снизу, но она выгибалась в центре примерно на 1мм, и задевала нижнюю кромку крышки с дисплеем при открывании. После пересборки надавил на клавиатуру в центре - и проблема разрешилась.

Разборка/сборка ноутбука достаточно затруднительна из-за плотной посадки нижней алюминиевой крышки, так что разбирать без особой необходимости я не рекомендую.

Единственное что мне не нравится в конструкции - это металлические лапки, которые держат батарею. В условиях вибраций и бросков об стол, с небольшим вздутием батареи - я думаю со временем есть риск что лапки вгрызутся в батарею, и ноут сгорит. Даже если такая судьба ждет 0.1% устройств - это будет печальный результат. Обычно батареи клеят на липкую ленту или используют пластиковый держатель - но тут осложнение с flex-шлейфами под батареей. На моем устройстве я дополнительно проклеил каптоновую ленту под- и на лапках, буду спать чуть спокойнее.

В отличии от типичных компоновок ноутбуков, в Lichee Console 2 печатные платы (+собственно модуль с процессором, памятью и eMMC). Плата ввода-вывода с USB, аналоговым звуком и microsd - подключена через flex кабель, и это принесет свои проблемы. Вероятно это сделано т.к. у Sipeed несколько аналогичных продуктов в разных корпусах, и видимо там отличие в этой интерфейсной плате.

SoC модуль - в SODIMM слоте, можно заменить или установить в dev-борду. Выйдут ли следующие поколения - вопрос интересный. На сайте T-Head пока более мощных чипов не анонсировано.

Тепло передается через силиконовую резинку на сплющенную тепловую трубку, прилепленную на нижнюю алюминиевую крышку. С перегревом/тротлингом проблем не было, хотя вентилятор включен постоянно (даже когда в холодильник поставил) - но тут возможно виновато высокое потребление в покое (об этом больше ниже).

Тесты

Производительность CPU & потребляемая мощность

В coremark из коробки скорость чуть меньше Raspberry Pi 4 из-за сниженной частоты (с 2.0 to 1.5Ghz). Sipeed говорит что можно еще поднять скорость оптимизацией компилятора - но так можно и с тестом на Raspberry Pi. Так что во всех случаях настройки "из коробки", без профайлеров и проч. Лично меня такая производительность уже вполне устраивает для работы с удаленными серверами. В сравнение я также добавил Raspberry Pi 5 - т.к. уже 2024 год, и скоро мы сможем ожидать конкурирующие продукты на модулях CM5. Для справки, TH1520 сделан TSMC на 12нм, Raspberry Pi 4 - 28nm, Pi 5 - 16nm.

Вот что мне не понравилось - это высокое статическое энергопотребление Lichee Console. В простое система снижает тактовую частоту до 300Mhz, и даже при отключенных вручную 3 из 4 ядер - система все равно потребляет ~6W (без экрана). Такой уровень потребления в таком маленьком корпусе - делает Lichee Console заметно теплой даже в бездействии. Также, это означает что батареи хватит только на ~2.5 часа работы без тяжелой нагрузки. Т.к. зарядка USB ограничена 5V/2.2A - этого едва хватает для покрытия энергопотребления включенной Lichee Console с экраном и она будет очень медленно заряжаться (~3 часа до полной зарядки в выключенном состоянии и ~10 часов во включенном). Конечно, используя 12V блок питания зарядка будет существенно быстрее.

В брошюре процессора указано ожидаемое динамическое потребление ядер C910 - 200µW/MHz/ядро, что дает примерно 300mW динамического потребления на ядро на частоте 1.5ГГц, и 1.2Вт для всех 4 ядер. Практические измерения подтверждают эти цифры, так что основной проблемой является высокое статическое потребление.

Для того чтобы понять что-же выжирает столько энергии взглянем на консоль Lichee Console в простое через тепловизор:

Тут мы видим, что примерно половина энергии рассеивается чипом Via VL817 - USB 3.0 хаб, расположенном под модулем SoC. Меньше, но все еще заметно потребляет чип ASM1153 (USB->SATA адаптер), несмотря на то что SATA устройство не подключено. Если программное решение для отключения не задействованных интерфейсов не будет найдено - вероятно я просто выпаяю их или перережу дорожки питания. 5-6 часов работы от батареи для меня важнее SATA.

WiFi & Ethernet

WiFi модуль подключен через интерфейс SDIO. Практическая скорость через iperf3 - 122/115 Mbit/sec, достаточно для работы на удаленных серверах. Проводной Ethernet пропускает 925/925 Mbit/sec без jumbo пакетов, тут жаловаться не на что. Примечательно, что у TH1520 2 Ethernet порта, но только один выведен на корпус.

Производительность диска

eMMC:

Random 4k: Writes 8102 IOPS, 31.6MiB/s. Reads 2502 IOPS, 9.77MiB/s

Random 1Mb: Writes 202mb/s, Reads 130mb/s

Случайный доступ медленнее современных быстрых microsd карточек, но последовательная скорость - на уровне лучших.

MicroSD:

При тестировании быстрых MicroSD карт (Samsung Pro Ultimate, Sandisk Extreme Pro) - сразу вскрылась проблема стабильности: операции чтения часто падали с ошибками ввода-вывода. Вероятно это связано с длинным путем сигнала: от SoC модуля, далее по первой плате, далее сложенный несколько раз flex-кабель, дальше по второй плате... Старые и медленные MicroSD карты работают стабильно. Надеюсь скорость интерфейса удастся снизить программно, чтобы добиться стабильной работы всех карт памяти без ущерба скорости eMMC.

Не работает на текущий момент (из типичных функций ноутбуков):

1. Bluetooth - падает при попытке спарить устройства из GUI.

2. Нет сна. Каждый раз нужно выключать / загружать систему с нуля.

3. Не знаю, есть ли датчик закрытия экрана. Сейчас при закрытии экрана - система продолжает работать со включенным экраном.

4. Настройка яркости экрана не работает (яркость или максимальная, или экран выключен). Update: "apt install pkexec" исправляет регулировку через gui. С клавиатуры пока еще не работает.

5. Как отмечал выше - управление питанием оставляет желать лучшего, очень высокое энергопотребление в покое. Удастся ли программно выключить неактивные VL817/ASM1153? Работает ли динамическое управление напряжением питания SoC в зависимости от частоты?

По мере решения проблем - я обновлю статью.

Резюме

В целом, не смотря на ряд проблем - моё общее впечатление о Lichee Console позитивное, и мне она нравится. Не стоит её рассматривать как готовый продукт который можно брать и немедленно работать - требуются программные доработки (но так часто бывает с Linux на новых платформах). Железо имеет заметные проблемы, но в целом не фатальные, ключевые функции работают из коробки (главные проблемы - стабильность быстрых microsd и высокое энергопотребление в покое). У меня остаются опасения насчет безопасности крепления литиевой батареи металлическими лапками.

Само сердце - SoC TH1520 имеет конкурентоспособное динамическое энергопотребление и достаточную для меня производительность, но страдает от дефицита интерфейсов ввода-вывода (для ноутбука), что и заставило Sipeed лепить дополнительные адаптеры на USB которые неприлично жрут энергию.

Надеюсь, что быстрый прогресс RISC-V продолжиться и в ближайшие годы мы увидим больше процессоров хотя-бы с несколькими линиями PCI-E, что сильно облегчит всем жизнь.

Update: Образец того, как может выглядеть будущее RISC-V летом 2024-го.