Minulý týden vyšlo Rapberry Pi 4 a jak jsme už psali, přineslo docela svěží vítr do této řady levných ARM desek (a out-of-order jádry i do jednodeskových počítačů vůbec). Ovšem nový SoC s jádry Cortex-A72 má také vyšší spotřebu a čip, ale i další části desky se docela zahřívají. Pokud tedy chcete tyto desky intenzivněji používat, popřemýšlejte nad chlazením. Z části má ale pomoct i update firmwaru.
Přechod na out-of-order jádra, navíc na poměry Cortexů poněkud žravější, zvýšil spotřebu desky v zátěži i nečinnosti. Tom’s Hardware (jehož poměrně podrobné testování doporučujeme) uvádí, že spotřeba v nečinnosti vzrostla u Pi 4 B (B je zatím jediná varianta čtvrté generace) na 3,4 W oproti jen 2,9 W u Pi 3 B+. A příkon v zátěži stoupl z 6,4 W na 7,6 W (ovšem v jednom konkrétním testu, hodnoty se asi mohou lišit dle programu a kombinace zátěže GPU, CPU a I/O).
Takový příkon není nijak vysoký, ale bez chladiče se SoC při plné zátěži během zhruba tří minut minut přehřeje nad teplotu, kdy začíná throttlovat podtaktováním na 1,0 GHz nebo 750 MHz. Touto hranicí je 80 stupňů Celsia. Ačkoliv tedy SoC nemá sám o sobě dostatečné chlazení, neměla by se deska v zátěži zpomalit, protože toto podtaktování funguje jako teplotní ochrana. Nicméně je to pochopitelně za cenu snížení výkonu.
Throttling potvrzuje také tento test CNX-Software. V jednovláknových testech podle něj není velký rozdíl mezi tím, pokud je procesor holý nebo chlazený, ale s více zatíženými jádry už na tom záleží. Osazení jednoduchého pasivního chladiče (viz foto) na procesor zrychlilo kompresi pomocí p7zipu o 20 % (je třeba říct, že testy tohoto webu probíhají při letní pokojové teplotě 28 stupňů, takže jsou o trošku horší než pro zimní období/klimatizované prostředí). Podle CNX-Software deska bez chladiče i v nečinnosti dosahuje teploty 60 až 65 stupňů, v zátěži pak i s throttlingem může dosáhnout až 85 Celsiů. S chladičem se podařilo ve vícevláknovém 7-Zipu udržet při zátěži pod 78,5 stupni, tedy pod hranicí throttlingu.
Deska sice díky teplotní ochraně může fungovat bez chladiče a pokud ji výrazně nezatěžujete, tak ho použít nemusíte. Ale pro použití například v roli experimentálního ARM desktopu je to asi dost doporučeno. Není to nicméně poprvé, již Raspberry Pi 3 takto topilo a chladič mu už také znatelně pomáhal. Vzhledem k popularitě Raspberry Pi se pravděpodobně budou dát koupit nějaké hotové nalepovací pasivy (pro aktivní chlazení chybí standardní konektor ventilátoru, museli byste si napájecích 5V vyvést například ze 40pinového konektoru). Případně i celokovové pasivní skříně, zručnější uživatelé ale asi budou schopní nějaké chlazení zimprovizovat z nějakého starého chladiče. Největší výzva asi bude upevnění, protože deska nemá montážní díry. Kdysi jsme v takovém případě používali improvizovanou metodu spočívající v umístění teplovodivé pasty doprostřed čipu a čtyř malých kapek vteřinového lepidla do rohů a přitisknutí, ale dnes lze koupit samolepící vložky.
Počkejte na aktuální VLI Firmware. Může teploty o něco snížit
Podle webu CNX-Software by spotřebu desek údajně mohla o něco zlepšit aktualizace firmwaru. První várky desek údajně nemají úplně finální firmware USB řadiče VIA VL805. Porty USB 3.0 totiž nejsou nativně vyvedené ze SoCu od Broadcomu, ale z tohoto čipu, jenž je připojený na rozhraní PCI Express. Starší verze firmwaru pro tento řadič (tzv. VLI Firmware) totiž nepoužívají správu napájení (Active-State Power Management, ASPM) – nepřepíná rozhraní PCIe do úsporného stavu, což spotřebovává víc elektřiny v PHY obou čipů a přeměňuje ji v teplo.
Tuto aktualizaci by měla Raspberry Pi Foundation uvolnit ke stažení během několika týdnů, zatím ale ještě veřejně není. A časem by snad měla být i předem nainstalovaná do nově prodávaných desek. Update mírně sníží spotřebu v nečinnosti a asi i v zátěži. Podle CNX-Software se idle spotřeba po nahrání tohoto firmwaru (což zapne ASPM) zlepšila asi o čtyři stupně. Podobně se sníží i teplota v zátěži – v té stále nastával throttling, ale podle měření výkonu byl o něco omezenější. Tato aktualizace tedy není kompletním řešením spotřeby celé desky a SoC Broadcom BCM2711, ale o něco ji snižuje. Nicméně nejde tedy o celkové snížení spotřeby ve smyslu TDP, ale jen o lepší správu výkonu a napájení, pokud není rozhraní využíváno. Pokud byste rozhraní USB 3.0 vytížili, tato úspora se samozřejmě ztratí.
Kromě SoC samotného má deska vyšší teploty dané uvolňováním ztrátového tepla ještě na dalších místech. Dle termovize se také dosti zahřívá malý čip blízko napájecího portu USB-C, což je patrně integrovaný regulátor napětí (PMIC), a dva malé černé čipy nalevo od něj. A vyšších teplot dosahuje právě i řadič USB 3.0 VL805, ten naleznete zase nalevo od portů USB 3.0. Na tyto součástky tedy asi nebude nejlepší sahat holou rukou.
