Raspberry Pi 4 є значною модернізацією порівняно з попереднім Raspberry Pis, виводячи на ринок недорогих одноплатних комп’ютерів чотири високопродуктивних Arm Cortex-A72, що працюють на частоті 1,5 ГГц. Незважаючи на те, що ці ядра швидкі та працюють у гарячому режимі, вони також поставляються з дивовижною кількістю доступних накладних витрат – накладні витрати, які ви можете використовувати, розгонувши.
Раніше розгін Raspberry Pi 4 був обмежений до 1,75 ГГц завдяки дільнику тактової частоти, попередньо встановленим у мікропрограмі машини. Майбутнє оновлення мікропрограми піднімає цю межу до 2 ГГц – і ви можете спробувати зараз, розуміючи, що для повної стабільності налаштування може знадобитися деякі налаштування.
За результатами наших тестів (див. нижче), продуктивність із розгоном покращилася від 33 відсотків до всього на 2,9 відсотка порівняно зі стандартними швидкостями, залежно від тесту, але одна конкретна робоча навантаження зазнала збою. Ваш пробіг буде відрізнятися залежно від Silicon Lottery – унікальних допусків процесора вашого Pi 4.
Щоб дізнатися більше про те, як і чому розгону Raspberry Pi 4, перегляньте нашу попередню статтю на цю тему. Тим, хто хоче отримати додаткову продуктивність від Raspberry Pi 4, слід почати з того, щоб подолати його тенденцію досягати точки теплового газу та опускатися до 1 ГГц або нижче – це легко вирішити, додавши трохи активного охолодження.
Усі контрольні показники в цій статті були проведені на Raspberry Pi 4 Model B 4 ГБ із встановленою прокладкою для вентилятора Pimoroni та налаштованим на постійний режим роботи.
Силіконова лотерея
Не всі Raspberry Pi 4, ймовірно, зможуть досягти позначки 2 ГГц, що становить вражаючі 33 відсотки розгону зі стандартної швидкості 1,5 ГГц. Це не проблема спеки, а так звана «силіконова лотерея», яка піднімає свою потворну голову. Будь-який даний напівпровідник створений у діапазоні допусків і сертифікований для роботи в межах цих допусків. У випадку BCM2711B0, який працює на Raspberry Pi 4, ця сертифікація говорить, що чіп може стабільно працювати на частоті 1,5 ГГц.
Під час розгону чіпа ви штовхаєте його за межі номінальної швидкості; чим далі ви просуваєтеся, тим більша ймовірність, що ви досягнете верхніх меж виробничих допусків. Деякі мікросхеми вже будуть близькі до своєї верхньої межі і взагалі не будуть сильно розганятися; інші можуть бути ближче до дна і розгін значно краще.
На жаль, немає простого способу дізнатися, де в діапазоні допусків розташована дана мікросхема, крім того, «відсмоктати її і побачити». З огляду на трійку, здавалося б, ідентичних Raspberry Pi 4, можна цілий день сидіти на частоті 2 ГГц; інший може стати ненадійним, вийти з ладу під час дії певних робочих навантажень або умов навколишнього середовища; а ще один може взагалі не завантажитися.
Хороша новина полягає в тому, що експерименти не коштують нічого: у гіршому випадку ви зіпсуєте дані на карті microSD і вам доведеться знову встановлювати NOOBS або Raspbian.
Як розігнати Pi з 4 до 2 ГГц
Як детально описано в нашому попередньому посібнику з розгону, розгін Raspberry Pi так само легко, як редагування одного файлу: config.txt, який знаходиться в каталозі /boot. Цей файл діє як еквівалент BIOS настільного ПК, зберігаючи налаштування, які контролюють роботу Raspberry Pi.
Щоб спробувати Raspberry Pi 4 на частоті 2 ГГц, вам потрібно відкрити цей файл із підвищеними привілеями. Відкрийте термінал за допомогою Control, Alt і T і введіть:
sudo nano /boot/config.txt
Знайдіть розділ з позначкою [pi4], який містить налаштування, які працюють лише на Raspberry Pi 4 і означає, що ви не спробуєте випадково розігнати старіший Raspberry Pi до 2 ГГц, якщо ви використовуєте спільні картки microSD, і введіть наступне як нову рядки безпосередньо під:
over_voltage=4arm_freq=2000
Перше налаштування, over_voltage=4, збільшує напругу ядра системи на чіпі (SoC) BCM2711B0 приблизно на 0,1 В. Більшість Raspberry Pi 4 не зможуть завантажуватися на частоті 2 ГГц без цієї додаткової напруги; якщо ви відчуваєте себе експериментальним, ви можете спробувати знизити це значення до 2 (що означає 0,05 В додаткової напруги), щоб зменшити тепло.
Другий параметр, arm_freq=2000, встановлює частоту чотирьох ядер Arm на 2000 МГц або 2 ГГц. Не намагайтеся збільшити це більше: оскільки старе мікропрограмне забезпечення мало жорстке обмеження 1,75 ГГц, останнє мікропрограмне забезпечення на момент написання має жорстке обмеження 2 ГГц. Значення вище 2000 просто призведуть до Raspberry Pi 4, який не завантажується.
Збережіть ці зміни за допомогою Control і O, а потім вийдіть з Nano за допомогою Control і X. Однак перед перезавантаженням, щоб спробувати нові налаштування, вам потрібно буде інсталювати нову мікропрограму. Все ще на терміналі, введіть:
sudo rpi-оновлення
Це завантажує Raspberry Pi Updater, який витягує найновіші моделі ядра та мікропрограму – версії навіть новіші, ніж ви можете отримати за допомогою загальних команд apt update && apt upgrade. Ви побачите попередження про те, що інструмент не призначений для загального використання; прочитайте його та погодьтеся, щоб продовжити.
Коли інструмент закінчить встановлення оновлень, перезавантажте його, ввівши:
перезавантаження sudo
Якщо пощастить, Raspberry Pi 4 перезавантажиться як зазвичай. Якщо ви бачите порожній екран, Raspberry Pi 4 продовжує перезавантажуватися, або у вас виникли інші проблеми, спробуйте збільшити параметр over_voltage до 6. Якщо ваш Raspberry Pi 4 все ще не завантажується, зменшуйте налаштування arm_freq з кроком 50 МГц, доки це стабільно. Це означає, що ваш Raspberry Pi 4, на жаль, не переможець у кремнієвій лотереї.
Бенчмаркінг
Збільшення частоти процесора, як і слід було очікувати, вплине на синтетичні тести та реальні робочі навантаження, хоча додавання охолодження до Raspberry Pi 4, що часто регулюється, завжди має бути першим кроком для підвищення продуктивності.
Синтетичний тест Linpack вимірює продуктивність з плаваючою комою. Саме тут різницю в продуктивності можна побачити найбільш чітко: збільшення тактової частоти на 33 відсотки збільшило продуктивність, що вимірюється мільйонами інструкцій в секунду (MIPS), майже на стільки ж. Результат на частоті 2 ГГц на 15 відсотків вище, ніж при попередній межі в 1,75 ГГц, який також передається всіма трьома версіями тесту: одинарної, подвійної точності та версією тесту одинарної точності, який використовує Інструкції Arm NEON для прискорення продуктивності.
Тут стискається великий файл, що містить рандомізовані дані, спочатку за допомогою однопотокової програми bzip2, а потім знову за допомогою багатопоткової програми lbzip2. Як і слід було очікувати, реальні прибутки не зовсім відповідають показникам синтетичного тесту: у однопотоковому тесті приріст на 13 відсотків, а у багатопоточній версії – трохи більше ніж до п’яти.
Саме тут ми також бачимо перші можливі ознаки втрати продуктивності: хоча однопотоковий bzip2 працює приблизно на чотири відсотки краще на частоті 2 ГГц, ніж на 1,75 ГГц, багатопотоковий lbzip2 був на три відсотки повільніше, що свідчить про ідеальну тактову швидкість для цього робочого навантаження. лежить десь між цими двома.
Тест Speedometer 2.0 вимірює продуктивність веб-додатків і сильно прив’язаний до швидкості процесора. На частоті 2 ГГц Raspberry Pi 4 отримує майже на 27 відсотків вище, ніж на стандартній частоті 1,5 ГГц, і на 13 відсотків вище, ніж на 1,75 ГГц – наближається, але не зовсім досягає максимального приросту продуктивності, продемонстрованого в синтетичному тесті Linpack.
Однак, згідно з нашим попереднім тестуванням, розгін ЦП не дуже впливає на продуктивність графічного процесора. Шутер від першої особи OpenArena демонструє лише 2,9 відсотка збільшення кадрів в секунду в порівнянні з тим же Raspberry Pi 4, що працює на стандартній швидкості, хоча це помітно вище, ніж при тестовому запуску на 0,1 кадру в секунду прирост продуктивності лише на 0,1 кадру в секунду. Як завжди, 3D-додатки отримають більше переваг, якщо слідувати нашому посібнику з розгону ядер графічного процесора.
Під час роботи з редагуванням зображень за допомогою популярного GIMP з відкритим вихідним кодом з’являються перші ознаки програшу в силіконовій лотереї: наш тестовий блок Raspberry Pi 4 повністю не запустив тест на частоті 2 ГГц, щоразу виходячи з ладу та перезавантаження машини. Збій не був пов’язаний із нагріванням – прокладка вентилятора гарантувала, що BCM2711B0 залишався значно нижче своєї точки дросельної заслінки 80°C навіть під час найвимогливіших робочих навантажень – і її не можна було виправити збільшенням напруги ядра. Для цього конкретного робочого навантаження на цьому конкретному Raspberry Pi 4, тоді 2 ГГц залишаться недоступними.
Висновок
Розгін залишається безпечним та ефективним засобом отримати трохи більше енергії від Raspberry Pi 4, а публічна доступність оновленого мікропрограмного забезпечення, що дозволяє працювати на частоті понад 1,75 ГГц, означає, що можна знайти ще більшу продуктивність. Проте, як завжди, BCM2711B0, що працює в гарячому режимі, отримує переваги від певної форми додаткового охолодження післяпродажного обслуговування, при цьому охолоджуваний Raspberry Pi 4 працює на складі, перевершуючи неохолоджену розігнану модель для довготривалих робочих навантажень завдяки легкості, з якою він досягає 80 Температура дросельної заслінки °C.
Однак, коли у вас є охолодження, немає реальних причин не грати з розгоном вашого Raspberry Pi 4; просто переконайтеся, що ви запускаєте різноманітні робочі навантаження, щоб дізнатися, чи є швидкість, яку ви досягли, чи то 2 ГГц чи десь нижче, дійсно стабільна.
