Raspberry Pi 4 là một bản nâng cấp đáng kể so với Raspberry Pis trước đó của nó, mang bốn Arm Cortex-A72 hiệu năng cao chạy ở tốc độ 1,5 GHz vào thị trường máy tính bảng đơn giá rẻ. Trong khi các lõi này đều chạy nhanh và nóng, chúng cũng cung cấp một lượng chi phí đáng ngạc nhiên có sẵn – bạn có thể khai thác chi phí bằng cách ép xung.
Trước đây, việc ép xung Raspberry Pi 4 bị giới hạn ở 1,75GHz do bộ chia xung nhịp được thiết lập sẵn trong phần sụn của máy. Bản cập nhật chương trình cơ sở sắp tới sẽ nâng giới hạn này lên 2 GHz – và bạn có thể bắt đầu ngay bây giờ, theo hiểu thì có thể cần một số chỉnh sửa để thiết lập của bạn hoàn toàn ổn định.
Trong các thử nghiệm của chúng tôi (xem bên dưới), hiệu suất với việc ép xung được cải thiện bất cứ nơi nào từ 33 phần trăm đến chỉ 2,9 phần trăm so với tốc độ cổ phiếu, tùy thuộc vào điểm chuẩn, nhưng một khối lượng công việc cụ thể đã bị lỗi. Số dặm của bạn sẽ thay đổi dựa trên Xổ số Silicon – dung sai duy nhất của CPU Pi 4 của bạn.
Để biết chi tiết đầy đủ về cách thức và lý do ép xung Raspberry Pi 4, hãy xem bài viết trước của chúng tôi về chủ đề này. Tuy nhiên, bất kỳ ai muốn tăng hiệu suất từ Raspberry Pi 4 đều nên bắt đầu bằng cách xử lý xu hướng chạm điểm ga nhiệt và giảm xuống 1 GHz hoặc thấp hơn – dễ dàng giải quyết bằng cách thêm một chút làm mát tích cực.
Tất cả các điểm chuẩn trong bài viết này được thực hiện trên Raspberry Pi 4 Model B 4GB với Pimoroni Fan Shim được trang bị và đặt ở chế độ hoạt động luôn bật.
Xổ số Silicon
Không phải tất cả Raspberry Pi 4 đều có khả năng đạt được tốc độ 2 GHz, thể hiện mức ép xung ấn tượng 33% so với tốc độ 1.5GHz hiện có. Đây không phải là vấn đề nhiệt, mà là cái gọi là “hồ lô silicon” nuôi dưỡng cái đầu xấu xí của nó. Bất kỳ chất bán dẫn nhất định nào đều được xây dựng theo một phạm vi dung sai và được chứng nhận để hoạt động trong phạm vi dung sai đó. Trong trường hợp của BCM2711B0 cung cấp năng lượng cho Raspberry Pi 4, chứng nhận đó cho biết chip có thể chạy ổn định ở tốc độ 1,5GHz.
Khi ép xung một con chip, bạn đang đẩy nó ra ngoài tốc độ định mức; bạn càng đẩy xa, thì càng có nhiều khả năng bạn sẽ đạt đến ngưỡng trên của dung sai sản xuất. Một số chip đã ở gần giới hạn trên và sẽ không ép xung nhiều; những cái khác có thể ở gần đáy và ép xung tốt hơn đáng kể.
Thật không may, không có cách nào dễ dàng để biết vị trí trong dải dung sai mà một con chip nhất định nằm ngoài việc “hút nó và xem”. Với bộ ba Raspberry Pi 4 có vẻ giống hệt nhau, một người có thể ngồi vui vẻ ở tốc độ 2 GHz cả ngày; cái khác có thể trở nên không đáng tin cậy, bị hỏng khi tiếp xúc với khối lượng công việc hoặc điều kiện môi trường nhất định; và vẫn còn một cái khác có thể không khởi động được hoàn toàn.
Tin tốt là không có chi phí thực sự để thử nghiệm: ở mức tồi tệ nhất, bạn sẽ làm hỏng dữ liệu trên thẻ nhớ microSD của mình và phải cài đặt lại NOOBS hoặc Raspbian.
Cách ép xung Pi 4 lên 2 GHz
Như đã trình bày chi tiết trong hướng dẫn ép xung trước đó của chúng tôi, việc ép xung Raspberry Pi dễ dàng như chỉnh sửa một tệp duy nhất: config.txt, được tìm thấy trong thư mục / boot. Tệp này hoạt động tương đương với BIOS của máy tính để bàn, lưu trữ các cài đặt kiểm soát cách Raspberry Pi hoạt động.
Để dùng thử Raspberry Pi 4 ở tốc độ 2 GHz, bạn cần mở tệp này với các đặc quyền nâng cao. Mở một Terminal bằng Control, Alt và T rồi nhập:
sudo nano /boot/config.txt
Tìm phần được đánh dấu [pi4], chứa các cài đặt chỉ chạy trên Raspberry Pi 4 và có nghĩa là bạn sẽ không vô tình cố ép xung Raspberry Pi cũ hơn lên 2 GHz nếu bạn đang dùng chung thẻ nhớ microSD và nhập dòng sau là mới dòng ngay bên dưới:
over_voltage = 4arm_freq = 2000
Cài đặt đầu tiên, over_voltage = 4, làm tăng điện áp lõi của hệ thống BCM2711B0 trên chip (SoC) khoảng 0,1V. Hầu hết Raspberry Pi 4s sẽ không thể khởi động ở tốc độ 2 GHz nếu không có điện áp bổ sung này; nếu bạn đang thử nghiệm, bạn có thể thử giảm mức này xuống 2 (đại diện cho 0,05V của điện áp bổ sung) để giảm nhiệt.
Cài đặt thứ hai, arm_freq = 2000, đặt tần số của bốn lõi Arm thành 2.000MHz hoặc 2 GHz. Đừng cố tăng điều này thêm nữa: vì phần sụn cũ có giới hạn cứng 1,75 GHz, phần sụn mới nhất tại thời điểm viết bài có giới hạn cứng 2 GHz. Giá trị trên 2000 sẽ chỉ dẫn đến Raspberry Pi 4 không khởi động được.
Tuy nhiên, lưu những thay đổi này bằng Control và O, sau đó thoát Nano với Control và X. Trước khi khởi động lại để thử cài đặt mới, bạn sẽ cần cài đặt phần sụn mới. Vẫn ở Nhà ga, nhập:
sudo rpi-update
Thao tác này sẽ tải Trình cập nhật Raspberry Pi, công cụ này kéo xuống các mô hình hạt nhân và chương trình cơ sở mới nhất – các phiên bản thậm chí còn mới hơn bạn có thể truy cập bằng cách sử dụng các lệnh nâng cấp apt && apt chung. Bạn sẽ thấy một cảnh báo về việc công cụ không được sử dụng chung; đọc nó và chấp nhận để tiếp tục.
Khi công cụ cài đặt xong các bản cập nhật, hãy khởi động lại bằng cách nhập:
khởi động lại sudo
Nếu may mắn, Raspberry Pi 4 sẽ khởi động lại bình thường. Nếu bạn thấy màn hình trống, Raspberry Pi 4 tiếp tục khởi động lại hoặc bạn đang gặp bất kỳ sự cố nào khác, hãy thử tăng cài đặt over_voltage lên 6. Nếu Raspberry Pi 4 của bạn vẫn không khởi động, hãy giảm cài đặt arm_freq theo mức tăng 50MHz cho đến khi nó ổn định. Thật không may, Raspberry Pi 4 của bạn không phải là người chiến thắng trong cuộc xổ số silicon.
Đo điểm chuẩn
Như bạn mong đợi, việc tăng tần số CPU sẽ có tác động trong thế giới thực đối với các điểm chuẩn tổng hợp và khối lượng công việc trong thế giới thực – mặc dù việc bổ sung làm mát cho Raspberry Pi 4 thường xuyên phải luôn là bước đầu tiên để cải thiện hiệu suất.
Điểm chuẩn Linpack tổng hợp đo lường hiệu suất dấu phẩy động. Ở đây, sự khác biệt về hiệu suất có thể được nhìn thấy rõ ràng nhất: tăng 33% tốc độ đồng hồ đã tăng hiệu suất, được đo bằng hàng triệu lệnh mỗi giây (MIPS), gần như chính xác cùng một số lượng. Kết quả ở tốc độ 2 GHz cũng cao hơn 15% so với giới hạn trước đó là 1.75 GHz, được thực hiện qua cả ba phiên bản của điểm chuẩn: độ chính xác đơn, độ chính xác kép và phiên bản của điểm chuẩn độ chính xác đơn sử dụng Hướng dẫn NEON của cánh tay để tăng tốc hiệu suất.
Tại đây, một tệp lớn chứa dữ liệu ngẫu nhiên sẽ được nén, đầu tiên sử dụng ứng dụng bzip2 đơn luồng và sau đó lại sử dụng ứng dụng lbzip2 đa luồng. Như dự kiến, mức tăng trong thế giới thực không hoàn toàn giống với mức được hiển thị bởi điểm chuẩn tổng hợp: có mức tăng 13% trong điểm chuẩn đơn luồng, giảm xuống chỉ còn hơn 5% trong phiên bản đa luồng.
Tại đây, chúng ta cũng thấy những dấu hiệu đầu tiên có thể xảy ra của việc giảm hiệu suất: trong khi bzip2 đơn luồng hoạt động tốt hơn khoảng 4% ở tốc độ 2 GHz so với tốc độ 1.75GHz, thì lbzip2 đa luồng lại chậm hơn 3% – cho thấy tốc độ xung nhịp lý tưởng cho khối lượng công việc này có thể nằm ở đâu đó giữa hai người.
Điểm chuẩn Speedometer 2.0 đo hiệu suất ứng dụng web và được gắn chặt với tốc độ CPU. Ở tốc độ 2 GHz, Raspberry Pi 4 đạt điểm số cao hơn gần 27% so với tốc độ 1.5GHz của cổ phiếu và cao hơn 13% so với tốc độ 1.75GHz – gần đạt, nhưng không hoàn toàn đạt, mức tăng hiệu suất tối đa được chứng minh trong điểm chuẩn Linpack tổng hợp.
Tuy nhiên, theo thử nghiệm trước đó của chúng tôi, ép xung CPU không giúp ích nhiều cho hiệu suất GPU. Game bắn súng góc nhìn thứ nhất OpenArena cho thấy sự cải thiện chỉ 2,9% về khung hình / giây so với Raspberry Pi 4 tương tự đang chạy ở tốc độ cổ phiếu, mặc dù điều này cao hơn đáng kể so với mức tăng hiệu suất chỉ 0,1 khung hình / giây của lần chạy thử nghiệm 1,75GHz. Như mọi khi, các ứng dụng 3D sẽ được hưởng lợi nhiều hơn khi làm theo hướng dẫn của chúng tôi về cách ép xung các lõi GPU.
Đó là trong khối lượng công việc chỉnh sửa hình ảnh, sử dụng GIMP mã nguồn mở phổ biến, các dấu hiệu đầu tiên của sự mất mát lô silicon xuất hiện: đơn vị thử nghiệm Raspberry Pi 4 của chúng tôi hoàn toàn không chạy được điểm chuẩn ở tốc độ 2 GHz, bị treo và khởi động lại máy mỗi lần. Sự cố không liên quan đến nhiệt – Fan Shim đảm bảo BCM2711B0 luôn ở dưới điểm tiết lưu 80 ° C ngay cả trong khối lượng công việc đòi hỏi khắt khe nhất – cũng như không thể sửa chữa bằng cách tăng điện áp lõi. Đối với khối lượng công việc cụ thể trên Raspberry Pi 4 cụ thể này, thì 2 GHz sẽ vẫn nằm ngoài tầm với.
Phần kết luận
Ép xung vẫn là một phương tiện an toàn và hiệu quả để sử dụng Raspberry Pi 4 của bạn nhiều hơn một chút và tính khả dụng công khai của chương trình cơ sở được cập nhật để cho phép tốc độ vượt quá 1,75GHz đồng nghĩa với việc có nhiều hiệu suất hơn nữa. Tuy nhiên, như mọi khi, BCM2711B0 chạy nóng được hưởng lợi từ một số dạng tiện ích bổ sung làm mát hậu mãi, với Raspberry Pi 4 được làm mát đang chạy tại kho hoạt động tốt hơn so với một mô hình ép xung không được làm mát cho khối lượng công việc chạy dài nhờ sự dễ dàng mà nó đạt mức 80 Điểm tiết lưu nhiệt ° C.
Tuy nhiên, khi bạn đã có hệ thống làm mát trong tay, không có lý do thực sự nào để không ép xung Raspberry Pi 4 của bạn; chỉ cần đảm bảo chạy nhiều khối lượng công việc khác nhau để tìm hiểu xem tốc độ bạn đạt được, cho dù là 2GHz hay ở mức nào đó bên dưới, có thực sự ổn định hay không.
