Raspberry Pi 4 là một bản nâng cấp không thể phủ nhận so với các máy tính Raspberry Pi trước đó về hiệu suất, nhưng hiệu suất đi kèm với cái giá phải trả: tăng điện năng tiêu thụ và do đó tăng khả năng sinh nhiệt từ BCM2711B0 SoC tại trung tâm của nó. Nếu không có một số hình thức làm mát hậu mãi, điều chỉnh nhiệt xảy ra trong ít nhất ba phút rưỡi.
Rất may, cộng đồng Raspberry Pi đã sẵn sàng với các giải pháp – chẳng hạn như Pimoroni Fan Shim hoặc tản nhiệt hoàn toàn thụ động, cả hai đều tương thích với thiết kế vỏ phân lớp Pibow mới nhất của công ty và có đủ khoảng trống để hỗ trợ việc sử dụng hầu hết Phần cứng được đính kèm trên đầu (HAT) tiện ích bổ sung. Sau đó là Tháp băng, được thiết kế bởi 52Pi và được bán thông qua Seeed Studio, đó là… tốt, chúng ta sẽ đi đến điều đó.
Chế ngự cái nóng
Đối với nhiều người dùng, Raspberry Pi 4 hoạt động hoàn hảo mà không cần làm mát thêm. Vấn đề xảy ra khi bạn đang chạy khối lượng công việc cố định CPU và / hoặc GPU lâu hơn khoảng ba phút rưỡi. Sau khoảng thời gian đó, SoC đã đạt đến nhiệt độ hoạt động cao nhất là 80 độ C – tại thời điểm đó, nó sẽ tự động hạ xung nhịp xuống 1GHz so với 1,5GHz của cổ phiếu. Nếu khối lượng công việc vẫn tiếp tục, SoC sẽ tiếp tục hoạt động giữa tốc độ tối đa và tốc độ giảm cho đến khi có cơ hội hạ nhiệt trở lại.
Để có được hiệu suất cao nhất duy trì, nhiệt độ của SoC phải được giữ dưới 80 độ C. Có những cách tiếp cận để đạt được điều này – nếu bạn loại trừ việc nhúng nó vào dầu khoáng hoặc đổ nitơ lỏng lên trên: đối lưu cưỡng bức, như với Pimoroni Fan Shim, hoặc tăng diện tích bề mặt, như với tản nhiệt Pimoroni. Sau đó, có lựa chọn hạt nhân: kết hợp cả hai.
The Ice Tower Cometh
52Pi Ice Tower được lấy cảm hứng từ cụm quạt và tản nhiệt kiểu tháp đơn (HSF) đang thống trị thị trường máy tính để bàn. Khi được giải nén khỏi hộp – bao gồm bộ ba miếng đệm vật liệu giao diện nhiệt (TIM), trong trường hợp bạn cần tháo nó ra và gắn lại trong tương lai, giá đỡ và phụ kiện cho Raspberry Pi 4 và Raspberry Pi 3 Model B / Model B +, một chiếc tuốc nơ vít nhỏ bé, và một cuốn sổ tay nhỏ nhưng đầy đủ màu sắc – so với cảm hứng máy tính để bàn của nó, nó hoàn toàn nhỏ bé.
Tuy nhiên, sau khi được cài đặt trên Raspberry Pi, Tháp băng xuất hiện rất lớn. Đứng tự hào về bảng không dưới 60mm, Ice Tower bao gồm một ống dẫn nhiệt bằng đồng đường kính 6mm duy nhất được uốn thành hình chữ U để đi qua một ngăn xếp tản nhiệt bằng nhôm 26 vây – tuy nhiên, vì bản chất hơi lung lay của các vây đã chứng minh, đó là một ma sát phù hợp đơn giản. Ở phần đáy của chữ U là một khối nhôm đóng vai trò là tấm tiếp xúc cho SoC mà nó được thiết kế để làm mát, với ống dẫn nhiệt tiếp xúc trực tiếp ở trung tâm. Ở phía trước là một quạt 40mm bằng nhựa trong suốt, được trang bị – vì một số lý do – với đèn LED màu xanh sáng.
Bản thân việc lắp đặt khá đơn giản: khung gắn hai mảnh được gắn vào đế của tản nhiệt bằng một cặp vít, sau đó bốn trụ gắn vào Raspberry Pi. Sau đó, bộ tản nhiệt và giá đỡ được hạ xuống các trụ này và được cố định bằng bốn đai ốc nhỏ trước khi hai cáp nguồn cho quạt – 5V và đất – được kết nối với cổng GPIO của Raspberry Pi. Đối với những người muốn sử dụng HAT, Tháp băng không phải là một lựa chọn dễ dàng: ngay cả khi bạn sẵn sàng sử dụng dây cáp để di chuyển HAT ra khỏi Tháp băng cao một cách hài hước, cáp nguồn sẽ được theo cách này trừ khi bạn hài lòng khi ghép nó theo cách thủ công.
Hiệu suất Out of the Box
Nếu bạn làm theo hướng dẫn trong thư, Ice Tower chạy quạt của nó từ nguồn điện 5V của Raspberry Pi thông qua tiêu đề GPIO. Không có phần mềm kiểm soát; không giống như Pimoroni Fan Shim: quạt của Ice Tower hoạt động miễn là Raspberry Pi có nguồn điện và đèn LED màu xanh lam sáng đáng ngạc nhiên của nó cũng vậy. Quạt được cấu hình, như thường lệ đối với máy làm mát kiểu tháp, để đẩy không khí qua ngăn xếp dạng vây và có thể nghe rõ ràng khi sử dụng.
Trong nhiệt độ môi trường xung quanh 28 độ C, nóng hơn gần 4 độ so với thử nghiệm ban đầu của Raspberry Pi 4 mà không có hệ thống làm mát bổ sung, Ice Tower không gặp khó khăn gì trong việc giữ mát SoC: không có điểm nào, ngay cả về cuối thời gian chạy, Nhiệt độ SoC – được đo bằng cảm biến bên trong – đạt trên 46 độ C. Đó là một kết quả thậm chí còn tốt hơn so với Pimoroni Fan Shim, đạt đỉnh chỉ dưới 55 độ C trong cùng một bài kiểm tra. Tuy nhiên, các đèn LED trong quạt làm tăng mức tiêu thụ điện của Tháp băng: quạt hút khoảng 0,7W so với 0,6W của Quạt Shim, chỉ có một đèn LED RGB duy nhất do người dùng lập trình.
Nhìn vào Raspberry Pi 4 với Ice Tower được trang bị dưới camera chụp ảnh nhiệt cho thấy sự khác biệt đáng kể so với Raspberry Pi tương tự mà không có hệ thống làm mát hậu mãi. Dù sao thì toàn bộ bo mạch – các phần của nó có thể nhìn thấy dưới phần lớn của bộ tản nhiệt – mát hơn rõ ràng, mặc dù luồng không khí chạy qua ngăn xếp vây và không bao giờ đến PCB. Thông điệp rất rõ ràng: làm mát SoC, nguồn tản nhiệt lớn nhất duy nhất trên bo mạch và bạn đang làm mát toàn bộ Raspberry Pi.
Âm thanh của sự im lặng
Mặc dù quạt của Tháp băng không quá lớn nhưng nó có thể gây khó chịu một chút. Có một giải pháp nhanh chóng: di chuyển cáp nguồn màu đỏ từ chân 5V trên đầu cắm GPIO của Raspberry Pi sang chân 3V3. Làm như vậy làm giảm cả tốc độ của quạt, do đó tiếng ồn của nó và độ sáng của đèn LED, với chi phí là nó đẩy ít không khí hơn qua ngăn xếp bộ tản nhiệt.
Ở 3,3V, Ice Tower vẫn xử lý khối lượng công việc kiểm tra chuyên sâu của CPU và GPU trong mười phút. Mặc dù không có gì ngạc nhiên khi nhiệt độ cao hơn so với khi quạt chạy ở tốc độ tối đa, chúng không bao giờ vượt quá 50 độ C – thấp hơn nhiều so với điểm tiết lưu của SoC.
Tuy nhiên, đối với những người khao khát sự yên lặng tuyệt đối, có một lựa chọn khác: loại bỏ hoàn toàn quạt. Nó được giữ vào bộ tản nhiệt Ice Tower bằng bốn vít nhỏ và có thể nhanh chóng tháo ra chỉ để lại một bộ điểm lắp đặt tự hào về ngăn xếp vây thích hợp.
Tránh điều tiết trong khi làm mát hoàn toàn thụ động là điều không dễ dàng: Pimoroni Heatsink không thể xoay sở được, mặc dù nó đã rất cố gắng, với các hoạt động điều tiết đầu tiên được ghi lại vào khoảng 8 phút rưỡi khi tải liên tục. Tháp Băng, nhờ diện tích bề mặt và khối lượng tổng thể lớn hơn đáng kể, lại là một câu chuyện khác. Ngay cả khi đã loại bỏ quạt, Tháp băng vẫn giữ SoC ở mức thấp hơn điểm tiết lưu với nhiệt độ cao nhất được ghi nhận là 68 độ C. Kết quả ấn tượng này cho thấy một Tháp băng thụ động có thể xử lý khối lượng công việc kéo dài thậm chí kéo dài và trong quá trình thử nghiệm mở rộng, nhiệt độ SoC, được đo bằng cảm biến bên trong, không bao giờ đạt cao hơn 70 độ C.
Kết luận
Không thể phủ nhận 52Pi Ice Tower rất ấn tượng, nhưng nó cũng có những mặt hạn chế. Việc mất tiêu đề GPIO là một vấn đề rõ ràng, cũng như thực tế là kích thước của bộ tản nhiệt có nghĩa là bạn không có khả năng ép Raspberry Pi vào bất kỳ trường hợp hiện tại nào trên thị trường. Với giá 19,90 đô la từ Seeed Studio, cộng với phí vận chuyển từ Trung Quốc cho đến khi người bán lại ở nước ngoài nhận hàng, đây là một chiếc quạt đắt tiền để đặt trên một chiếc máy tính 35 đô la.
Đèn LED cũng là một lựa chọn thú vị: thật tuyệt nếu có thể bật và tắt chúng tách biệt khỏi quạt và điều khiển bằng phần mềm của quạt sẽ là một phần thưởng bổ sung.
Có một vài lý do để chọn Tháp băng 52Pi thay vì Pimoroni Fan Shim, nó cũng giữ cho Raspberry Pi 4 đủ mát để tránh điều chỉnh nhiệt, ngay cả khi được ép xung, nhưng giá chỉ bằng một nửa và để lại chỗ cho bạn sử dụng hầu hết các HAT và trường hợp .
Nếu tất cả những gì bạn quan tâm là có hiệu suất làm mát tốt nhất có thể, thì có rất ít điều để sánh với Tháp băng 52Pi. Ngay cả khi khối lượng công việc được duy trì nhiều nhất cũng không gây đổ mồ hôi và có đủ không gian để xử lý Raspberry Pi 4 được ép xung hoặc môi trường hoạt động ấm hơn. Và nếu bạn muốn hoạt động yên tĩnh, bộ tản nhiệt với quạt tách rời là đủ tốt để ngăn chặn điều tiết.
Tín dụng hình ảnh: Gareth Halfacree
Ghi chú của người biên tập: Một phiên bản trước của bài viết này đã nói rằng, trong một khoảng thời gian đủ dài, việc điều tiết là không thể tránh khỏi khi sử dụng Ice Tower ở chế độ bị động; Thử nghiệm mở rộng đã chỉ ra rằng không phải như vậy và trong môi trường không khí mở, Tháp băng sẽ ngăn chặn việc điều tiết ngay cả với khối lượng công việc kéo dài nhiều giờ.
