Розгони пригод, які мають смак Raspberry Pi 4 найшвидший
На даний момент на ринку представлено три різні версії Raspberry Pi 4: «звичайна» модель Pi 4 Pi, обчислювальний модуль 4 та нещодавно випущений комп'ютер «в клавіатурі» Raspberry Pi 400. Всі вони рифують на одній і тій же мелодії, але між ними є достатньо відмінностей, і ви багатші у виборі.
Pi 4B найпростіше інтегрувати в проекти, CM4 найпростіше вибити всю функціональність системи, якщо ви розробляєте власну друковану плату, а Pi 400, мабуть, орієнтований на основний ринок, але він має темна таємниця: це розгінний монстр, здатний працювати у повному обсязі на частоті 2,15 ГГц у необмеженій кількості у своїй початковій конфігурації.
В ретроспективі скрізь були підказки. Системою на мікросхемі, яка запускає показ на моделі B, є Broadcom 2711ZPKFSB06B0T, тоді як SOC на CM4 і Pi 400 - 2711ZPKFSB06C0T. Якщо ви просто примружили очі, ви можете побачити зміну редакції з "B" на "C". А в технічному паспорті CM4 є викидна фраза про те, як він працює ефективніше, ніж модель B. І коли я заглянув всередину Pi 400, там був цей гігантський алюмінієвий радіатор, прикріплений до SOC, мабуть, щоб уникнути його перегріву у корпусі клавіатури. Але був інший підказка: Pi 400 за замовчуванням працює на частоті 1,8 ГГц, а не на 1,5 ГГц для двох інших, які продаються без радіатора.
Чи може CM4 не відставати від Pi 400 з додаванням трохи алюмінію? Чи залишать нові брати та сестри Pi 4 Model B в пилу? Час трохи розігнати!
Малиновий овердрайв
Розгін Raspberry Pi в основному безболісний. У більшості випадків це так просто, як редагування файлу /boot/config.txt та введення бажаної максимальної швидкості та напруги ядра процесора. Якщо він не запускається, ви вибираєте меншу швидкість процесора, поки не отримаєте щось, що працює. Але це не означає, що ви отримаєте повний приріст продуктивності - основні процесори працюють поряд з графічними процесорами або, можливо, нижче, з графічними процесорами, що працюють під управлінням RTOS ThreadX, і гасять основні процесори при нагріванні.
Це теплове обмеження означає, що ви можете запускати Raspberry Pi настільки швидко, наскільки ви можете розсіювати надлишкове тепло, яке він виробляє, нижче обмеження близько 2,15 ГГц. Не надто пошарпаний для системи, що продається з частотою 1,5 ГГц або 1,8 ГГц. Але це також ахілесова п’ята Пі; коли наш власний Джонатан Беннетт спробував використовувати Pi 4B як настільний комп'ютер протягом тижня без радіатора, він виявив, що він часом задихався. З усіх трьох тестових моделей дроселювання відбувається близько 82,5 ° C.
Наш тестовий пакет мав запустити стрес-нг в режимі --matrix 0, щоб повністю завантажити процесор, потім записати час і температуру системи Linux та виміряти швидкість процесора за допомогою vcgencmd measure_clock arm. Легко!
Кісткова еталонна основа
Відкриття корпусу для отримання прохолодного бризу купує для вас багато: існували докази навіть найменшого обмеження на номінальній частоті 1,5 ГГц приблизно через 25 хвилин на повному газі, і цього немає. так неправильно. Ось чому 1,5 ГГц - це рекламована швидкість Pi 4B: вона знаходиться прямо на тій межі, де вона щаслива, якщо її не відкрити.
Порівняйте це з обчислювальним модулем на тих самих 1,5 ГГц, позначеному жовтим кольором, і ви побачите, що він виробляє менше тепла - це економія енергії, згадана в технічному паспорті. Без сумніву, обчислювальний модуль нагрівається без радіатора. Але воно осідає приблизно на 75 ° C на відкритому повітрі, можливо, на 7 ° C нижче порогу дросельної заслінки.
Для контрасту подивіться на Pi 400 блакитного кольору. Цей масивний алюмінієвий радіатор робить те, що повинен робити, і багато іншого. При запасі 1,8 ГГц, що вже на 12,5% швидше, ніж будь-який інший модуль, він не потіє - тримаючи його нижче 60 ° C. Ви можете запустити Pi 400 на повну потужність. Дієта назавжди, на моєму горищі, влітку.
Hotrodding Pi 400
Тож, якщо Pi 400 чудово працює на швидкості, що робити, що якщо ми збільшимо швидкість? Для цього я відредагував клас /boot/config.txt і встановив arm_freq = 2000 та over_voltage = 6 і перезавантажився. Чому шість? Оскільки це найвищий рівень стрибків напруги, не виштовхуючи мікросхему з дизайнерської оболонки та не анулюючи гарантію - ви можете піднятися вище, але, ймовірно, виграш невеликий, і ви можете спалити речі.
(Як не дивно: Pi 400 поставляється з перенапругою = 0x11170 за замовчуванням, що подає його 0,95 В замість 0,86 В за замовчуванням, але нижче, ніж 1,03 В, при якому ви отримуєте перенапруження = 6. Я не розумію, не новий формат, тому я з цим не грав. Хто-небудь?)
На частоті 2,0 ГГц Pi 400 піднявся вище 60 ° C і демонстрував ознаки продовження нагрівання навіть через 50 хвилин, але він був далеко не задушений. Тож я спробував 2,2 ГГц, з такою швидкістю процесор відмовився повністю завантажуватися. Резервне копіювання до 2,15 ГГц працювало нормально, тому я залишив його увімкненим на три години. Він оселився при приємній температурі 62,5 ° C, тепла, але в межах специфікації. Думаю, це приблизно межа продуктивності, яку ви отримаєте від Pi 400, але зауважте, що все є в наявності, і він забиває всі чотири ядра на 100% протягом декількох годин.
Оскільки всі серії Pi 4 використовують динамічну швидкість процесора та сповільнюють роботу до 600 МГц в режимі спокою для економії енергії, немає абсолютно жодної причини, щоб я не міг придумати її не розігнати. Він буде швидшим, коли він вам знадобиться, але не буде використовувати більше енергії, коли він вам не потрібен.
Але обчислювальний модуль і Pi 400 мають однаковий SOC, що є більш ефективним. Не могли б ви отримати ті самі результати з CM4 з невеликим відводом тепла? Я купив кілька недорогих радіаторів, щоб це з’ясувати.
Недорогі радіатори насправді не допомагають
По-перше, я думав, що додавання невеликих радіаторів до CM4 принаймні зробить це в районі 1,8 ГГц, яким Pi 400 керує на складі. І відповідь була певна "трохи". Хоча до того, як він був на краю дроселя 1,5 ГГц, дивовижний алюмінієвий обертав його на частоті 1,8 ГГц, на межі точки дроселя. Безумовно, це поліпшення, але не хороше життя для SOC.
Для науки я поставив ще один недорогий нагрівач на Pi 4B і працював на частоті 1,8 ГГц. Це якомога ближче до тесту "яблуко-яблуко" двох версій SOC ("B" і "C") - обидві дошки мали вільний потік повітря з однаковими радіаторами радіатора, орієнтованими вертикально. Але розгін з Pi 4B неприємний. Він досяг температури задухи буквально через п’ять хвилин. Гірше, він настільки дроселював, що працював в середньому на 1,5 ГГц, не швидше, незважаючи на споживання енергії та опалення мого офісу.
Винуватець - збільшення напруги в сердечнику, щоб полегшити розгін, і, можливо, можна знайти більш низький рівень напруги, який буде працювати ефективніше, але на цьому моєму висновку було, що тепловідводи дешеві - це в кращому випадку незначна перевага.
Принесіть алюміній!
Щоб мене не побили, я пішов шукати у своєму сміттєвому баку радіатор, який би підходив як для CM4, так і для Pi 4B. Вибравши зістарену тюбик пасти з радіаторного льоху та дві геймерські оверклокінгові блискавки, я по черзі прикріпив фольгу до CM4 та Pi 4B. Як би вони працювали зараз?
По-перше, я використав CM4 з більшим радіатором на 1,8 ГГц, щоб дати основу для порівняння з дешевими радіаторами. Яка різниця у великому шматку алюмінію! Він осідає до комфортної температури близько 68 ° C. Навіть підштовхуючи його до 2,15 ГГц і залишаючи на кілька годин, він залишався на ширину нижче 70 ° C - запас міцності дросельної заслінки - і лише кілька градусів гарячіший від масивного радіатора від Pi 400. Це спрацювало!
Коли я намагався повторити успіх з Pi 4B, я зіткнувся з першими двома спонтанними зупинками на півдорозі, яких я не очікував побачити завдяки вбудованому тепловому керуванню. (Зворотній зв'язок з епохою Celerons!) Здається, 2,15 ГГц - це просто трохи занадто швидко для 4B і радіатора сміттєвого бака. Я знизив його до 2,1 ГГц, і він годинами працював по нерівному краю, з радіатором, орієнтованим вертикально. Але це насправді на межі: під час першого запуску 2,1 ГГц я повернув плату на стіл через кілька годин, що означало, що радіатор вже не був вертикальним, і він перевернувся. Взяв кілька градусів і повністю розбився. Це не спосіб життя.
Резюме
Весь цей досвід мав два наслідки. По-перше, CM4 та Pi 400 мають трохи енергоефективніший набір мікросхем, що дозволяє їм працювати крутіше або швидше - зробіть свій вибір. І цей ефект є цілком реальним, оскільки CM4 працює приблизно на 10 ° C при початковій частоті 1,5 ГГц, створюючи приємний запас від температурних обмежень там, де це важливо. Або якщо ви бажаєте жити на межі, за однакових температур та рішень для охолодження ви можете запустити CM4 на частоті 1,8 ГГц, де Pi 4B працює на частоті 1,5 ГГц, і без радіатора.
Але крім підвищення ефективності, будь-який член сімейства Pi 4 буде чудово працювати в діапазоні 2 ГГц, якщо ви вкладете в нього достатньо хороший радіатор. Який розмір досить великий? Це буде продуктом вашого оточення, вашої толерантності до обмеження та/або скорочення терміну служби SOC і того, наскільки ви хочете розмістити радіатор у невеликому просторі. Під час мого тестування з радіатором для сміттєвих ящиків ви зможете знайти пасивне рішення для охолодження, яке буде працювати на будь-що, крім найжорсткішого.
Що насправді правда, це те, що інженери Raspberry створили приємний дизайн з Pi 400. Досить великий шматок алюмінію дає їм багато теплових перевантажень, щоб запускати чотири процесора всередині з повним дроселем. Не порушуючи метафоричного поту, і на додаток до цього він працює з найбільш енергоефективним чіпсетом. Я все ще здивований, що радіатор Pi 400 настільки ефективний, що являє собою не що інше, як великий лист алюмінію всередині пластикової коробки, але цього більш ніж достатньо. Я збираюся використовувати свій Pi 400 на частоті 2,15 ГГц, бо - чому б і ні?
Чи має щось із цього сенс? Зрештою, ви говорите про невеликий і середній потужний одноплатний комп’ютер, а не про мегацифрову платформу з рідинним охолодженням. Він має обмежену пам’ять і помірний графічний процесор. Приріст розгону становить від 10% до 30%, тому він також є помірним. Зусилля з налаштування, редагування конфігураційного файлу, дійсно мінімальні, але ви витратите помірну кількість часу та грошей на пошук потрібного радіатора.
Для середніх робочих навантажень вам, ймовірно, не потрібно розганятись, а для жорстких робочих навантажень Raspberry Pi, можливо, не буде правильним вибором. Але якщо вам потрібен ретардер середнього розміру, ви можете його отримати. І, на наш погляд, ви могли б також.
Ми вважаємо, що це здорово, що команда Raspberry взяла до рук кращий огляд кремнію та включив його у свої останні два продукти. Якщо SOC серії Broadcom "C" замінить "B", ми не проти побачити нову версію в майбутніх Pi 4B. Чому ні? Здається, це приблизно на 10% енергоефективніше, і хоча це може бути не переважно, чхати, звичайно, нема чого. Тим часом, покладіть трохи алюмінієвої поверхні на ваш 4B, і ви готові до роботи.