Raspberry Pi 4は、以前のRaspberry Piを大幅にアップグレードしたもので、1.5GHzで動作する4つの高性能ArmCortex-A72を低コストのシングルボードコンピューター市場にもたらします。これらのコアは高速でホットランニングですが、驚くほどのオーバーヘッドが利用可能です。オーバークロックによって利用できるオーバーヘッドです。
以前は、マシンのファームウェアにクロック分周器が事前設定されているため、RaspberryPi4のオーバークロックは1.75GHzに制限されていました。今後のファームウェアアップデートにより、この制限は2 GHzに引き上げられます。セットアップを完全に安定させるには、多少の調整が必要になる可能性があることを理解した上で、今すぐ試してみることができます。
私たちのテスト（以下を参照）では、ベンチマークに応じて、オーバークロックのパフォーマンスがストック速度より33％からわずか2.9％向上しましたが、特定のワークロードがクラッシュしました。マイレージは、Pi4のCPUに固有の許容誤差であるシリコン宝くじによって異なります。
Raspberry Pi 4をオーバークロックする方法と理由の詳細については、このトピックに関する以前の記事を参照してください。ただし、Raspberry Pi 4のパフォーマンスをさらに向上させたい場合は、サーマルスロットルポイントに到達して1 GHz以下に低下する傾向に対処することから始める必要があります。これは、アクティブな冷却を少し追加することで簡単に解決できます。
この記事のすべてのベンチマークは、Raspberry Pi 4 Model B 4GBで実行され、Pimoroni Fan Shimが取り付けられ、常時動作に設定されています。
シリコン宝くじ
すべてのRaspberryPi4が2GHzマークに到達できるとは限りません。これは、標準の1.5GHz速度から33％のオーバークロックを示しています。これは熱の問題ではありませんが、醜い頭を育てるいわゆる「シリコン宝くじ」です。任意の半導体は許容範囲内に構築されており、それらの許容範囲内で動作することが認定されています。Raspberry Pi 4に電力を供給するBCM2711B0の場合、その認証は、チップが1.5GHzで安定して動作できることを示しています。
チップをオーバークロックするときは、定格速度の外に押し出します。押し込むほど、製造公差の上限に達する可能性が高くなります。一部のチップはすでに上限に近づいており、オーバークロックはほとんどありません。他のものは底の近くにあり、オーバークロックはかなり良いかもしれません。
残念ながら、特定のチップが許容範囲内のどこにあるかを知る簡単な方法はありません。一見同じように見えるRaspberryPi4のトリオを考えると、1日中2GHzで楽しく座ることができます。もう1つは、特定のワークロードまたは環境条件にさらされると、信頼性が低くなり、クラッシュする可能性があります。さらに別のものは、完全に起動に失敗する可能性があります。
幸いなことに、実験に実際のコストはかかりません。最悪の場合、microSDカードのデータが破損し、NOOBSまたはRaspbianを再度インストールする必要があります。
Piを4〜2GHzでオーバークロックする方法
以前のオーバークロックガイドで詳しく説明されているように、Raspberry Piのオーバークロックは、/bootディレクトリにある単一のファイルconfig.txtを編集するのと同じくらい簡単です。このファイルは、デスクトップPCのBIOSと同等の機能を果たし、RaspberryPiの動作を制御する設定を保存します。
Raspberry Pi4を2GHzで試すには、昇格された権限でこのファイルを開く必要があります。Control、Alt、およびTを使用してターミナルを開き、次のように入力します。
sudo nano /boot/config.txt
[pi4]とマークされたセクションを見つけます。このセクションには、Raspberry Pi 4でのみ実行される設定が含まれており、microSDカードを共有している場合に古いRaspberryPiを誤って2GHzにオーバークロックしようとしないことを意味し、次のように入力します。真下の線：
over_voltage = 4arm_freq = 2000
最初の設定であるover_voltage=4は、BCM2711B0システムオンチップ（SoC）のコア電圧を約0.1V増加させます。ほとんどのRaspberryPi4は、この追加の電圧がないと2GHzで起動できません。実験的な感じの場合は、これを2（0.05Vの追加電圧を表す）に下げて、熱を減らすことができます。
2番目の設定arm_freq=2000は、4つのArmコアの周波数を2,000MHz、つまり2GHzに設定します。これ以上これを増やそうとしないでください。古いファームウェアには1.75GHzのハード制限があったため、執筆時点での最新のファームウェアには2GHzのハード制限があります。2000を超える値は、起動しないRaspberryPi4になります。
これらの変更をControlとOで保存し、NanoをControlとXで終了します。ただし、再起動して新しい設定を試す前に、新しいファームウェアをインストールする必要があります。まだターミナルで、次のように入力します。
sudorpi-更新
これにより、Raspberry Pi Updaterがロードされ、最新のカーネルモデルとファームウェアが読み込まれます。一般的なapt update &&aptupgradeコマンドを使用してアクセスできるバージョンよりもさらに新しいバージョンです。ツールが一般的に使用されていないことについての警告が表示されます。それを読んで、続行することを受け入れます。
ツールがアップデートのインストールを完了したら、次のように入力して再起動します。
sudoリブート
運が良ければ、RaspberryPi4は通常どおり再起動します。空白の画面が表示された場合、Raspberry Pi 4が再起動し続ける、またはその他の問題が発生した場合は、over_voltage設定を6に上げてみてください。それでもRaspberry Pi 4が起動しない場合は、arm_freq設定を50MHz刻みで下げてください。安定しています。残念ながら、RaspberryPi4はシリコン宝くじの勝者ではありません。
ベンチマーク
CPU周波数を上げると、ご想像のとおり、合成ベンチマークと実際のワークロードに実際の影響があります。ただし、頻繁にスロットリングするRaspberry Pi 4に冷却を追加することは、常にパフォーマンスを向上させるための最初のステップです。
合成Linpackベンチマークは、浮動小数点のパフォーマンスを測定します。ここで、パフォーマンスの違いを最も明確に確認できます。クロック速度を33％上げると、パフォーマンスが向上し、1秒あたり数百万の命令（MIPS）で測定され、ほぼ同じ量になります。2 GHzでの結果は、以前の制限である1.75 GHzよりも15％高く、単精度、倍精度、および単精度ベンチマークの3つのバージョンすべてで実行されます。パフォーマンスを加速するためのArmのNEON命令。
ここでは、ランダム化されたデータを含む大きなファイルが圧縮されています。最初にシングルスレッドのbzip2アプリケーションを使用し、次にマルチスレッドのlbzip2アプリケーションを使用します。当然のことながら、実際のゲインは、合成ベンチマークで示されるゲインに完全には対応していません。シングルスレッドベンチマークでは13％のゲインがあり、マルチスレッドバージョンでは5％強に低下します。
ここでも、パフォーマンス低下の最初の兆候が見られます。シングルスレッドのbzip2のパフォーマンスは1.75GHzよりも2GHzの方が約4パーセント優れていますが、マルチスレッドのlbzip2は3パーセント遅くなっています。これは、このワークロードの理想的なクロック速度が2つの間のどこかにあります。
Speedometer 2.0ベンチマークは、Webアプリケーションのパフォーマンスを測定し、CPU速度に大きく関係しています。2 GHzでは、Raspberry Pi 4のスコアはストックの1.5GHzよりも27％近く高く、1.75GHzよりも13％高くなっています。これは、合成Linpackベンチマークで実証された最大のパフォーマンス向上に近づいていますが、完全には到達していません。
ただし、以前のテストによると、CPUのオーバークロックはGPUのパフォーマンスにあまり役立ちません。OpenArenaの一人称シューティングゲームは、ストック速度で実行されている同じRaspberry Pi 4と比較して、フレーム/秒がわずか2.9％向上していますが、これは1.75GHzのテスト実行のわずか0.1フレーム/秒のパフォーマンス向上よりも著しく高いです。いつものように、3Dアプリケーションは、代わりにGPUコアのオーバークロックに関するガイドに従うことでより多くのメリットが得られます。
それは画像編集ワークロードにあり、人気のあるオープンソースGIMPを使用して、シリコン宝くじの損失の最初の兆候が現れます。RaspberryPi4テストユニットは2GHzでベンチマークを完全に実行できず、毎回マシンがクラッシュして再起動しました。障害は熱とは関係ありませんでした-ファンシムは、BCM2711B0が最も要求の厳しいワークロードの下でも80°Cのスロットルポイントを十分に下回ることを保証しました-コア電圧を上げることによって修正することもできませんでした。この特定のRaspberryPi4でのこの特定のワークロードでは、2GHzは手の届かないところにあります。
結論
オーバークロックは、Raspberry Pi 4からもう少し電力を引き出すための安全で効果的な手段であり、1.75GHzを超える速度を可能にする更新されたファームウェアが公開されているため、パフォーマンスがさらに向上します。ただし、いつものように、ホットランニングのBCM2711B0は、何らかの形のアフターマーケット冷却アドオンの恩恵を受けています。ストックで実行されている冷却されたRaspberry Pi 4は、80に到達しやすいため、長時間のワークロードに対して非冷却のオーバークロックモデルよりも優れています。 °Cサーマルスロットルポイント。
ただし、手元に冷却があれば、RaspberryPi4のオーバークロックを試さない理由はありません。さまざまなワークロードを実行して、達成した速度が2GHzであろうとそれ以下であろうと、本当に安定しているかどうかを確認してください。