हमारा फैसला
रास्पबेरी पाई 4 के लिए पिमोरोनी फैन शिम ओवरक्लॉक गति पर भी थ्रॉटलिंग को रोकता है, लेकिन यह कुछ टोपियों के साथ काम नहीं करेगा।
के लिये
अविश्वसनीय रूप से प्रभावी शीतलन
लंबी अवधि के प्रदर्शन को बढ़ाता है
चुप
विरुद्ध
I2S HATs के साथ असंगत
चलित पुर्ज़े
बटन को एक लंबित GPIO ज़ीरो सॉफ़्टवेयर अपडेट की आवश्यकता है
रास्पबेरी पाई 4 एक शक्तिशाली जानवर है, जो पिछले रास्पबेरी पाई बोर्डों की तुलना में काफी गर्म है। जबकि आधिकारिक रास्पबेरी पाई पावर-ओवर-ईथरनेट (पीओई) एचएटी ऐड-ऑन में एक अंतर्निर्मित प्रशंसक शामिल है जो चीजों को ठंडा कर सकता है, उन लोगों के लिए सस्ता विकल्प हैं जिन्हें पीओई समर्थन की आवश्यकता नहीं है – जैसे निष्क्रिय हीटसिंक या सक्रिय फैन पिमोरोनी से शिम एक्सेसरी।
ये किफ़ायती एक्सेसरीज़ आपको थर्मल थ्रॉटलिंग को सीमित करने या पूरी तरह से समाप्त करने की अनुमति देती हैं ताकि आप अपने रास्पबेरी पाई 4 से अधिकतम प्रदर्शन प्राप्त कर सकें, भले ही आप ओवरक्लॉक हो गए हों। जबकि $2.50 / £2.40 हीटसिंक सुविधाजनक और सहायक है, हमारे परीक्षण बताते हैं कि पिमोरोनी फैन शिम ($10 / £9.60) कहीं अधिक प्रभावी है। वास्तव में, यह आपको बिना किसी थ्रॉटलिंग के अपने रास्पबेरी पाई 4 को 2,147 मेगाहर्ट्ज तक ओवरक्लॉक करने देता है। हालांकि, यह कुछ टोपियों के साथ असंगत है और पूरी तरह से संलग्न मामले में मदद नहीं करेगा।
समस्या: थर्मल थ्रॉटलिंग
जब रास्पबेरी पाई 4 का सिस्टम-ऑन-चिप (एसओसी) एक निश्चित तापमान पर पहुंच जाता है – बस 80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर – यह खुद को नुकसान से बचाने के लिए अपनी परिचालन गति को कम कर देता है। रास्पबेरी पाई 4 का उपयोग करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, वेब ब्राउज़ करना, दस्तावेज़ संपादित करना, या स्क्रैच या पायथन में प्रोग्रामिंग जैसे छोटे, कम्प्यूटेशनल रूप से फटने वाले कार्यों के लिए, यह कोई समस्या नहीं है। निरंतर लोड के तहत, हालांकि, सीपीयू थ्रॉटलिंग का प्रदर्शन पर वास्तविक प्रभाव पड़ सकता है।
उपरोक्त ग्राफ़ एक रास्पबेरी पाई 4 दिखाता है, जो खुली हवा में खुला है, दस मिनट के लिए एक गहन सीपीयू और जीपीयू वर्कलोड चला रहा है। तापमान जल्द ही थ्रॉटल पॉइंट तक पहुंच जाता है, और सीपीयू आवृत्ति को स्टॉक 1.5 गीगाहर्ट्ज़ से 1 गीगाहर्ट्ज़ तक तीन मिनट और 43 सेकंड के बाद गिरते हुए देखा जा सकता है – हालांकि तापमान गिरते ही जल्दी से फिर से वापस आ जाता है। यह अप-डाउन-डाउन क्लॉकिंग व्यवहार परीक्षण के अंत तक चलता है, जब लोड हटा दिया जाता है और सीपीयू ठीक से ठीक होने के लिए 600 मेगाहर्ट्ज की निष्क्रिय गति पर वापस गिर सकता है।
समस्या केवल तभी बढ़ जाती है जब आप अपने पाई को ओवरक्लॉक करते हैं: सीपीयू या जीपीयू घड़ी को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त शक्ति की आवश्यकता होती है, और वह अतिरिक्त शक्ति अतिरिक्त गर्मी बन जाती है। एक ओवरक्लॉक्ड रास्पबेरी पाई 4, सभी चीजें समान होने पर, स्टॉक में चलने वाले की तुलना में तेजी से थ्रॉटलिंग शुरू हो जाएगी, और इसकी थ्रॉटल गति पर अधिक समय बिताने की संभावना है।
निष्क्रिय समाधान: पिमोरोनी हीटसिंक
हीटसिंक जोड़ना – गर्मी-प्रवाहकीय धातु का एक साधारण टुकड़ा, जिसे आमतौर पर पंखों में आकार दिया जाता है, जो एसओसी से गर्मी को दूर करने का काम करता है और आसपास की हवा में बेहतर स्थानांतरण के लिए इसे एक बड़े सतह क्षेत्र में फैलाता है – लंबे समय से एक सामान्य अपग्रेड रहा है रास्पबेरी पाई उत्साही। पिमोरोनी हीटसिंक, विशेष रूप से रास्पबेरी पाई के लिए आकार का, सबसे बड़ा पदचिह्न है – बाईं ओर डिस्प्ले सीरियल इंटरफेस (डीएसआई) कनेक्टर और केंद्र-तल पर कैमरा सीरियल इंटरफेस (सीएसआई) कनेक्टर के बीच बमुश्किल निचोड़ – बदले में एक कम ऊंचाई जो इसे पूर्ण आकार के एचएटी सहायक उपकरण के तहत फिट होने की अनुमति देती है, हालांकि इसके अधिकांश मुक्त वायु प्रवाह को खोने की कीमत पर।
सक्रिय समाधान की तुलना में हीटसिंक विकल्प के कुछ फायदे हैं: यह पूरी तरह से मौन है, एक के लिए, और यह $2.52/£2.40 पर बेहद कम लागत वाला है। कीमत में पीछे की तरफ चिपकने वाली पट्टी शामिल है, लेकिन अजीब तरह से पिमोरोनी ने एक सच्चे थर्मल इंटरफेस सामग्री (टीआईएम) का विकल्प नहीं चुना है; इसके बजाय, चिपकने वाली पट्टी 3M डबल कोटेड टिश्यू टेप 9448A है – आमतौर पर चिप्स के लिए हीटसिंक का पालन करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन इसके निर्माता द्वारा उच्च तापमान तक अच्छी तरह से खड़े होने के लिए नोट किया जाता है। पिमोरोनी पिबो रास्पबेरी पाई 4 केस का उपयोग करने वालों को शीर्ष पैनल में एक नया कटआउट भी मिलेगा, जो हीटसिंक को सांस लेने के लिए जगह प्रदान करता है।
हीटसिंक को स्थापित करना और ऊपर के समान बेंचमार्क चलाना एक निश्चित प्रभाव दिखाता है: रास्पबेरी पाई 4 मामूली कम तापमान पर शुरू होता है और धीमी, उथले वक्र पर रैंप करता है। यह थ्रॉटलिंग है जहां सबसे बड़ा प्रभाव देखा जा सकता है: बड़े एल्यूमीनियम गांठ और इसके बढ़े हुए सतह क्षेत्र के लिए धन्यवाद, रास्पबेरी पाई 4 के सीपीयू को थ्रॉटलिंग शुरू करने के लिए लगभग साढ़े आठ मिनट का निरंतर लोड लगता है – स्टॉक यूनिट पर एक गंभीर सुधार तीन मिनट 43 सेकेंड।
थ्रॉटलिंग को पूरी तरह से रोकने के लिए यह पर्याप्त नहीं है, हालांकि – जहां सक्रिय विकल्प आता है।
सक्रिय समाधान: पिमोरोनी फैन शिमो
फैन शिम एक छोटा, विषम आकार का पीसीबी है जो 30 मिमी के पंखे के साथ आता है। एक बार इकट्ठे होने पर – पीसीबी पर एक कनेक्टर के लिए दो बोल्ट, चार नट, और पंखे के पावर हेडर में क्लिपिंग का मामला – पूरी असेंबली को रास्पबेरी पाई के GPIO हेडर पर खिसकाया जा सकता है। फैन शिम के $10.08/£9.60 से कम लागत वाले फैन ऐड-ऑन के विपरीत, सॉफ्टवेयर के माध्यम से पंखे को नियंत्रित करना भी संभव है – एक उदाहरण प्रोग्राम के साथ – जबकि बोर्ड पर एक स्पर्श बटन और उपयोगकर्ता-पता योग्य आरजीबी एलईडी है। उपाय करें, हालांकि बटन रास्पबेरी पाई 4 पर तब तक काम नहीं करेगा जब तक कि एक अद्यतन GPIO ज़ीरो पायथन लाइब्रेरी उपलब्ध नहीं हो जाती।
सिद्धांत रूप में, फैन शिम के पतले पीसीबी का मतलब है कि इसका उपयोग अधिकांश एचएटी के समान ही किया जा सकता है – हालांकि कोई भी जीपीआईओ पिन बीसीएम 18 पर निर्भर नहीं है, जिसमें पिमोरोनी के अपने पीएचएटी डीएसी जैसे आई 2 एस ऑडियो कनेक्टिविटी का उपयोग करने वाले किसी भी ऑडियो ऐड-ऑन शामिल हैं। एक पूर्ण आकार की टोपी स्थापित करने से ऊपर से पंखे में सीधे वायु प्रवाह अवरुद्ध हो जाता है, लेकिन इसके लिए अभी भी प्रभावी शीतलन में सक्षम होने के लिए पर्याप्त अंतराल है; एक वैकल्पिक बूस्टर हैडर एक्सेसरी चीजों को और बेहतर बनाने के लिए HAT को बढ़ाती है। हीटसिंक विकल्प की तरह, नए पिबो केस में फैन शिम और पंखे के लिए कट-आउट शामिल है।
डिफ़ॉल्ट रूप से, जैसे ही रास्पबेरी पाई चालू होती है, फैन शिम अपने पूरे 4,200 आरपीएम तक घूमता है। इस मोड में, इसका कूलिंग प्रदर्शन बेहद प्रभावशाली है: एसओसी 24.5 डिग्री सेल्सियस परिवेश वातावरण में लगभग 37 डिग्री सेल्सियस पर निष्क्रिय रहता है, और पूरे परीक्षण में 55 डिग्री सेल्सियस से नीचे रहता है। यह रास्पबेरी पाई 4 के बीसीएम2711बी0 एसओसी के 80 डिग्री सेल्सियस थ्रॉटल पॉइंट से काफी नीचे है, इसलिए कोई थ्रॉटल ऑपरेशन रिकॉर्ड नहीं किया जाता है – सीपीयू अपने पूरे 1.5 गीगाहर्ट्ज़ पर चलता है। एक लागत है, हालांकि: पंखा चलते समय बिजली की आपूर्ति से अतिरिक्त 0.6W खींचता है।
फैन शिम के कूलिंग परफॉर्मेंस में भी काफी हेडरूम है: यहां तक कि एक ओवरक्लॉक्ड रास्पबेरी पाई 4 को इसके थर्मल थ्रॉटल पॉइंट से टकराने से भी रोका जा सकता है, जिससे यह किसी के लिए भी जरूरी हो जाता है, जो अपने पाई से पीक परफॉर्मेंस को बाहर निकालना चाहता है। वास्तव में, हमारे शुरुआती परीक्षणों के बाद, हम पंखे के शिम के साथ 2,147 मेगाहर्ट्ज तक का पाई 4 प्राप्त करने में सक्षम थे और हमें कोई थ्रॉटलिंग बिल्कुल भी नहीं दिखाई दी।
सॉफ्टवेयर नियंत्रित कूलिंग
फैन शिम का एक और ऑपरेटिंग मोड है, हालांकि: पायथन-आधारित एप्लिकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफेस (एपीआई) के माध्यम से सॉफ्टवेयर नियंत्रण। इसका उपयोग करके, पंखे को चालू और बंद करना संभव है – हालांकि इसकी गति में बदलाव नहीं करना है, इसके अलावा इसे तेजी से उत्तराधिकार में चालू और बंद करने के अलावा एक पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) सिग्नल का अनुकरण करने के लिए – और स्पर्श का उपयोग करने के लिए स्विच और आरजीबी एलईडी।
एक नमूना कार्यक्रम शामिल है जो एक ऊपरी तापमान सीमा और एक हिस्टैरिसीस तापमान निर्धारित करता है, जिसे पिमोरोनी क्रमशः 65 डिग्री सेल्सियस और 5 डिग्री सेल्सियस पर सेट करने की सलाह देते हैं। इन सेटिंग्स के साथ चलने पर, पंखा चालू हो जाता है – और आरजीबी एलईडी लाल से हरे रंग में बदल जाता है – 65 डिग्री सेल्सियस पर फिर बंद होने से पहले 60 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो जाता है और तापमान फिर से बढ़ने की प्रतीक्षा करता है।
यहां रास्पबेरी पाई अपने अनकूल्ड, स्टॉक अवतार के समान तापमान पर निष्क्रिय होती है: लगभग 50 डिग्री सेल्सियस। जब तक तापमान 65 डिग्री सेल्सियस तक नहीं पहुंच जाता, तब तक पंखा नहीं घूमता है, और फिर रास्पबेरी पाई 4 को अपने लक्ष्य तापमान से नीचे रखने के लिए बाकी परीक्षण को चालू और बंद करने में खर्च करता है। यह बहुत ही सराहनीय तरीके से करता है: हमेशा ऑन मोड के साथ, एसओसी को अपने थ्रॉटल पॉइंट से दूर रखा जाता है, और दस मिनट का परीक्षण एक भी थ्रॉटल ऑपरेशन रिकॉर्ड किए बिना पूरा होता है। ओवरक्लॉक किए जाने पर भी यही सच है, हालांकि अतिरिक्त गर्मी की भरपाई के लिए पंखा अधिक तेज़ी से और अधिक बार किक करेगा।
संयुक्त शीतलन
अधिकांश डेस्कटॉप और लैपटॉप कंप्यूटर केवल हीटसिंक या केवल एक पंखे पर निर्भर नहीं होते हैं; वे दोनों के संयोजन का उपयोग करते हैं, और फैन शिम और हीटसिंक के साथ भी ऐसा करना संभव है – हालांकि यह खुद पिमोरोनी द्वारा अनुशंसित नहीं है, जिसने अपना स्वयं का परीक्षण किया और काउंटरिंटुइटिव रूप से पाया कि संयोजन केवल फैन शिम का उपयोग करने की तुलना में कम प्रभावी ढंग से ठंडा हुआ। अकेला।
इसे सत्यापित करने का केवल एक ही तरीका है, ध्यान रहे: उसी परीक्षण को स्वयं करने के लिए। शीर्ष पर जुड़े फैन शिम के साथ पिमोरोनी हीटसिंक एक संयोजन है जो वास्तव में जीपीआईओ हेडर में पिन एक्सटेंशन या पिमोरोनी के बूस्टर हैडर की स्थापना की आवश्यकता होती है; उनके बिना, फैन शिम को पकड़ने के लिए पर्याप्त पिन नहीं है और यह गिरने का जोखिम चलाता है – संभावित रूप से जीपीआईओ पिन को अपने रास्ते में छोटा कर देता है, रास्पबेरी पीआई 4 को नुकसान पहुंचाता है।
इस परीक्षण के लिए, फैन शिम को पहले की तरह 65 डिग्री सेल्सियस के समान तापमान लक्ष्य के साथ सॉफ़्टवेयर-नियंत्रित मोड में छोड़ दिया गया है। परिणाम एक ग्राफ है जो उल्लेखनीय रूप से केवल फैन शिम का उपयोग करने के समान है, केवल फैला हुआ है: हीटसिंक प्रभावी रूप से एसओसी द्वारा उत्पन्न गर्मी को संग्रहीत करता है, जब तक कि फैन शिम को स्विच करने की आवश्यकता नहीं होती है; नकारात्मक पक्ष यह है कि यह उस समय को भी धीमा कर देता है जब इसे बाद में फिर से बंद करने की आवश्यकता होती है। वास्तविक प्रदर्शन के संदर्भ में, हालांकि, थोड़ा अंतर है: एक बार फिर एसओसी को उस बिंदु पर ठंडा कर दिया जाता है जहां उसे सीपीयू को खुद को बचाने के लिए थ्रॉटल करने की आवश्यकता नहीं होती है।
प्रदर्शन प्रभाव
अपने रास्पबेरी पाई 4 को थ्रॉटलिंग से रोकने में सक्षम होने से प्रदर्शन पर एक औसत दर्जे का प्रभाव पड़ता है, हालांकि कितना मापने योग्य पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करेगा कि यह कितनी बुरी तरह से थ्रॉटलिंग है। हमारे परीक्षण वातावरण में, जो पूरे 24.5 डिग्री सेल्सियस पर स्थिर था, थ्रॉटलिंग भयानक नहीं था: जबकि सीपीयू लगातार लोड के तहत 1GHz तक गिर जाता था, यह जल्दी से 1.5GHz तक फिर से वापस आ जाएगा। गर्म वातावरण में थ्रॉटलिंग जल्दी होती है और लंबे समय तक बनी रहती है, जिसका अर्थ है कि कूलिंग एक्सेसरीज का मापा प्रदर्शन पर अधिक प्रभाव पड़ेगा।
इस परीक्षण के लिए, रास्पबेरी पीआई 4 को यूएसबी 3.0 एसएसडी पर संग्रहीत 8 जीबी फ़ाइल को बहु-थ्रेडेड एलबीज़िप 2 संपीड़न उपयोगिता का उपयोग करके संपीड़ित करने का निर्देश दिया जाता है, जबकि इसमें लगने वाले समय को मापा जाता है। रास्पबेरी पाई 4 पर इतनी बड़ी फ़ाइल को संपीड़ित करने में आमतौर पर लगभग बीस मिनट लगते हैं, जो थ्रॉटल परीक्षण से सिंथेटिक लोड को लगभग दोगुना कर देता है, और बिना कूल्ड रास्पबेरी पाई पर थर्मल थ्रॉटलिंग को ट्रिगर करता है।
उनके बीच बहुत बड़ी राशि नहीं है, लेकिन फैन शिम का निश्चित रूप से प्रभाव पड़ता है: एक बिना कूल्ड रास्पबेरी पाई 4 पर संपीड़न ऑपरेशन में 22 मिनट और 14 सेकंड का समय लगा, लेकिन फैन शिम संलग्न होने के साथ 20 मिनट और चार सेकंड में पूरा हुआ, जिससे दो मिनट से अधिक की बचत हुई। – केवल दस प्रतिशत प्रदर्शन लाभ से कतराते हैं। यदि ऑपरेशन अधिक समय तक चलता, या गर्म वातावरण में होता, तो अंतर अधिक होता।
उन लोगों के लिए जो अपने रास्पबेरी पाई 4 में कताई पंखे को जोड़ने का विचार पसंद नहीं करते हैं, हीटसिंक एक यथार्थवादी विकल्प है: केवल हीटसिंक के साथ बेंचमार्क को 20 मिनट और 23 सेकंड में पूरा किया जाता है – बिना स्टॉक के सम्मानजनक आठ प्रतिशत की वृद्धि , फैन शिम से थोड़ा ही पीछे है। फैन शिम के विपरीत, हालांकि, हीटसिंक एक गर्म वातावरण में समान लाभ की पेशकश करने की संभावना नहीं है, जहां यह गर्मी को जल्दी से पर्याप्त रूप से संचालित नहीं कर सकता है, या बीस मिनट से अधिक के निरंतर कार्यभार के लिए।
संयुक्त फैन शिम और हीटसिंक विकल्प, इस बीच, अकेले फैन शिम का उपयोग करने के लिए समान रूप से त्रुटि के मार्जिन के भीतर प्रदर्शन किया – जिसका अर्थ है कि जब तक आप उस समय को कम नहीं करना चाहते हैं जब पंखा चालू और बंद करने में खर्च करता है, जिसे आप सॉफ्टवेयर में भी प्राप्त कर सकते हैं हिस्टैरिसीस तापमान में वृद्धि, दोनों के संयोजन के लिए बहुत कम वास्तविक दुनिया है।
जमीनी स्तर
यदि आपका रास्पबेरी पाई 4 निरंतर कार्यभार के लिए उपयोग किया जाता है, तो आपको इसका अधिकतम लाभ उठाने के लिए किसी प्रकार के शीतलन की आवश्यकता होगी। जबकि निष्क्रिय हीटसिंक विकल्प सरल और सस्ता है, यह केवल एक आंशिक समाधान है; फैन शिम, इसके विपरीत, समस्या को पूरी तरह से हल करता है – या, कम से कम, अधिकतर, जबकि आप अपने पीआई 4 को 2 गीगाहर्ट्ज से पहले ओवरक्लॉक करने की इजाजत देते हैं।
चेतावनी जो इसे वास्तव में “पूरी तरह से” हल होने से रोकती है: फैन शिम केवल अपेक्षाकृत खुले वातावरण में प्रभावी होता है, या जब पिमोरोनी के अपने पिबो जैसे मामलों के साथ प्रयोग किया जाता है जो इसे खुला रखता है। यदि आधिकारिक रास्पबेरी पाई 4 केस जैसे संलग्न मामले में स्थापित किया गया है, तो फैन शिम केवल इतना ही कर सकता है और निरंतर कार्यभार के तहत थ्रॉटलिंग अभी भी एक समस्या हो सकती है। समाधान: वेंटिलेशन वाले मामलों की तलाश करें, या अपना खुद का बनाने के लिए आधिकारिक मामले में एक ड्रिल लें।
कुछ भारी कार्यभार और संलग्न वातावरण एक तरफ, हालांकि, रास्पबेरी पाई 4 पर न तो सक्रिय और न ही निष्क्रिय शीतलन सामान कड़ाई से आवश्यक हैं: यहां तक कि इसके थर्मल थ्रॉटल पॉइंट से टकराते हुए भी यह अभी भी अपने पूर्ववर्तियों से एक प्रभावशाली शक्तिशाली उन्नयन है, और गर्म चलने की संभावना नहीं है। किसी भी स्थायी क्षति को बोर्ड करता है – 80 डिग्री सेल्सियस थ्रॉटल पॉइंट घटकों के अधिकतम रेटेड ऑपरेटिंग तापमान से आराम से नीचे होता है।
रास्पबेरी पाई 4 हीटसिंक और फैन शिम अब पिमोरोनी से उपलब्ध हैं।
रास्पबेरी पाई 4 हीटसिंक
रास्पबेरी पाई 4 फैन शिम
छवि क्रेडिट: गैरेथ हाफक्री
