树莓派 4 超频测试

对树莓派超频似乎很简单。我们编辑在启动分区中找到的 config.txt 文件,重新启动后,我们看到了免费的性能提升。我们花了时间测试树莓派 4 和 Compute Module 4 的极限,在 2.2 GHz 到 2.3 GHz 的范围内部署了多个超频,以便为您提供对树莓派 4/Compute Module 4 超频所需的数据。

我们的测试涉及树莓派 4 4GB 和 8GB , Compute Module 4 1GB 和连接到官方 Compute Module 4 IO 板的 8GB Compute Module Lite 。对于 Compute Module 4 ,我们使用其板载 eMMC 闪存作为启动设备,对于树莓派 4s 和 Compute Module Lite ,我们使用了 microSD 卡 (请参阅最佳树莓派 microSD 卡作为我们的启动媒体。所有测试机器都运行了最新版本的树莓派 OS ,并已更新了最新软件。我们使用 Stressberry 进行了压力测试, Stressberry 以 100 %的速度运行 CPU 以生成温度数据,并确保 CPU 能够以这些速度应对繁重的任务。

在进行测试之前,我们需要准备要使用的设备。

闪烁图像:树莓派 4 和 Compute Module 4 Lite

Compute Module 4 Lite 没有 eMMC 存储,因此我们将需要使用树莓派 Imager 写入 micro SD 卡。这与我们为其他型号的树莓派编写卡的过程完全相同。首次参见如何设置树莓派或如何设置树莓派。详情请参见无头树莓派。如果已经设置了 microSD 卡,请确保通过输入以下内容来更新操作系统:

sudo apt update
sudo apt upgrade

您可能还需要通过输入以下内容将固件更新为最新版本

sudo rpi update

使用 eMMC 存储在 Compute Module 4 上刷新映像

计算模块 4 有 32 个变体,但最基本的水平上有两个关键模型。计算模块 4 和精简版。计算模块 4 具有板载 eMMC 闪存,而精简版则省略了任何形式的闪存。

对于计算模块 4 ,要刷新板载存储,我们需要将 Git 存储库的内容下载到运行 Linux 或另一台树莓派的计算机上。

1 打开终端并克隆存储库

$ git clone --depth = 1 https://github.com/raspberrypi/usbboot 

2 更改目录以进入下载库。

$ cd usbboot 

3 ** 安装 libusb **,这是一个开发工具,可通过脚本启用 USB 访问。

$ sudo apt install libusb-1.0-0-dev 

4 然后,我们需要从下载的文件中” 制作 rpiboot 应用程序”。

5 将计算模块 4 连接到计算机的计算模块 4。将微型 USB 连接到微型 USB 端口,然后将另一端连接到 Linux 计算机上的 USB 端口。

6 找到引脚 J2 并安装跳线以禁用 eMMC 引导。如果没有跳线,则可以使用母对母连接器。这将阻止计算模块 4 引导,而使我们能够像将其安装为 USB 闪存一样安装计算模块 4 。

在终端中,运行 rpiboot 命令以安装计算模块。

$ sudo ./rpiboot 

片刻之后,驱动器将出现并且可以访问。

7 在 Linux 计算机上,导航至 https://www.raspberrypi.org/downloads/下载树莓派 Imager。安装应用程序。

8 打开树莓派 Imager,然后选择 * 树莓派 OS (32 位)*。

9 点击选择 SD 卡,然后树莓派 4

10 单击写入,将操作系统刷新到 eMMC 存储。

通过将操作系统写入计算模块 4 ,我们现在可以关闭树莓派 Imager 。在使用计算模块 4 之前,我们需要对配置文件进行更改,以使用 IO 板的 USB 端口,这些端口默认情况下处于禁用状态。
1 打开文件管理器,找到计算模块 4 的启动分区或 micro SD 卡,然后使用文本编辑器” 打开 config.txt 文件”。

2 在文件底部添加以下行 ** 以启用 USB 端口。第一行是一条注释,用以提醒自己其下方命令的功能。

#启用 IO 板上的 USB 端口
dtoverlay = dwc2 , dr_mode =主机

可选步骤是启用外部天线。计算模块 4 具有内置的 Wi-Fi 天线和用于官方外部天线的 ufl 连接器。要使用此功能,我们需要在配置文件 config.txt 中再添加一行。

在 config.txt 的底部添加这些行以启用外部天线。

#启用外部天线
dtparam = ant2 

在卸下 USB 电缆 /micro SD 卡之前,从 Linux 机器弹出引导分区和根分区。

引导计算模块 4

如果您正在使用计算模块 4 ,请从 IO 板的 J2 上卸下 Micro USB 电缆和跳线。如果您使用的是 Compute Module 4 Lite ,请插入 micro SD 卡。

对于这两个版本,请连接键盘,鼠标, HDMI 和外部天线 (如果您选择使用外部天线)。然后插入电源,这将触发计算模块 4 启动到树莓派 OS 桌面。

对树莓派 4 和计算模块 4 超频

树莓派 4 和 Compute Module 4 的库存速度为 1.5 GHz 。与任何型号的树莓派一样,它们可以超频以提供免费的性能提升。

在开始超频之前,我们需要确保有足够的散热空间。对于被动冷却,您将需要的不仅仅是一些简单的粘贴式散热器。我们选择使用 Pimoroni Fan Shim 冷却计算机模块,黑客坐在那里模块上方并由 GPIO 控制。我们还编写了一个简单的 Python 脚本以在启动时运行,从而全速启动了风扇。如果您有权使用 PC 风扇或希望使用 PC 风扇,则 Compute Module 4 IO 板的 J17 处有一个风扇接头连接器,可与 12V PC 风扇一起使用。

为了冷却我们的树莓派 4 ,我们使用了 52Pi IceTower,这是一种极端的冷却解决方案它看起来像 PC 机壳中的散热器和风扇。该冷却解决方案直接从 GPIO 的 5V 引脚运行。

要使树莓派超频,我们需要编辑 config.txt 文件,该文件与我们先前编辑的文件相同,以添加 USB 和外部天线支持。

1 打开 config.txt 文件,以便在 Pi 的终端窗口中进行编辑。

 sudo  nano /boot/config.txt 

2 使用键盘,移至文件底部,并添加注释行以标识超频指令。

#超频说明

3 通过添加 arm \ _freq 选项并以 MHz 为单位输入所需的速度来设置 CPU 速度。在此示例中,我们将超频设置为 2275MHz 。更改该值将设置最大 CPU 速度,因此请使用 2200 、 2250 和 2275 等。

arm_freq = 2275 

4 通过添加此行,将 GPU 超频至 750MHz 。

gpu_freq = 750 

5 超频需要 CPU 额外的电压。将过压值加 8 可提供 1.4V 的额外电压。

过电压= 8 

6 按 CTRL + X ,然后按 Y 来保存并退出文件。

7 ** 重新启动树莓派 **,重新启动完成后,打开终端并使用 vcgencmd 显示当前的 ARM CPU 速度。

vcgencmd measure_clock 臂

如果您的树莓派无法启动,则意味着您的特定 CPU 无法处理为其配置的时钟速度。将您的 microSD 卡插入另一台计算机或将 Compute Module 4 安装在另一台计算机上,以便可以将 config.txt 中的值更改为较低的 MHz 。

将树莓派 4 和计算模块 4 超频到 2.3 GHz

在开始之前,我们需要使这一点非常明显。超频到此级别将使您的保修失效。你打破它,你买了它!

我们发现树莓派 4 8 ​​ GB 和具有 8GB RAM 的 Compute Module 4 Lite 取得了成功。此超频不适用于我们的 Compute Module 4 1GB 或树莓派 4 4GB ,而我们使用这些板获得的最高速度为 2275 MHz 。要将树莓派 4 8 ​​ GB 和计算模块 4 超频到 2.3 GHz ,我们需要编辑 config.txt 文件,并且大多数配置与以前相同,除了 CPU 速度, 2300 和额外的行会强制 Turbo 模式频率,即使 ARM 内核不忙也是如此。使用”force \ _turbo” 将使您的保修无效。
这是我们针对 2.3 GHz 的配置。

#超频
arm_freq = 2300 
gpu_freq = 500 
过电压= 14 
force_turbo = 1 

结果:2.3 GHz 树莓派 4

我们为每个树莓派 4 和计算模块 4 运行了四个超频测试。使用 2200 、 2250 、 2275 和 2300 超频。

计算模块 4 和树莓派 4 4GB 达到 2275 MHz 并运行稳定。将它们带到 2300 MHz 并重复我们的测试,导致它们在 Stressberry 测试的冷却期间锁定并崩溃。

在 8GB Lite 模块和我们的 8GB Pi 4 上进行的同一测试可以完美地多次运行。 RAM 能否成为超频性能的关键因素? 8GB 树莓派是否有某些特性使其更适合超频?我们向树莓派 Trading 首席执行官 Eben Upton 提出了这个问题

“我认为这主要是硅彩票效应,可能受长期工艺趋势的影响。

当然,那里有可以疯狂提高速度的主板,并且我们对推动的力度一直非常保守 (Broadcom) 2711: 对我们而言,更重要的是,该产品在 1.5 GHz 频率下可靠运行,而不是人们可以获得良好的超频,” 他说。” 我们在电源板上做了一些关注细节的工作,在最近的主板上进行了去耦…… 但是我希望这会产生相对较小的影响。”

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