CPU jádra Raspberry Pi 4 lze s novým firmwarem popohnat o 33 %
Raspberry Pi 4 toto léto docela příjemně překvapilo, s jádry Cortex-A72 slibuje na poměry ARM desek docela slušný výkon. V základu to ovšem trochu kazí nízká frekvence 1,5 GHz. Ovšem toto by teď mohlo vylepšit přetaktování. S novým firmwarem, který teď vychází, se totiž procesor BCM2711 dá přetaktovat až o třetinu, což by se mohlo hodně hodit při použití desky jako ARM desktopového počítače.
Raspberry Pi 4 umožňuje přetaktování jak jader CPU, tak GPU i pamětí LPDDR4, což lze nastavit pomocí patřičných řádků v konfiguračním souboru /boot/config.txt na SD kartě s operačním systémem. Ovšem doposud bylo možné zvednout taky jader CPU jen na 1750 MHz z výchozích 1500 MHz. Nový firmware, který se teď chystá k vydání a lze ho již nainstalovat příkazem sudo rpi-update, zvedá limit a umožňuje nastavit frekvenci až 2,0 GHz. Její dosažení asi není zaručeno u všech čipů, ale minimálně některé desky jsou s ní schopné fungovat stabilně.
Testy přetaktování na 2,0 GHz přinesl Tom’s Hardware a CNX-Software. První uvádí, že deska byla stabilní ve většině případů, ovšem ne v GIMPu, který už padal. Tento web měl ale zvoleno nižší napětí, zvýšil ho jen o 0,1 V proti výchozí hodnotě. CNX-Software pustil do čipu 0,15 V nad default a potíže se stabilitou neuvádí. Je možné, že s tímto napětím by byl plně úspěšný i Tom’s Hardware.
Proti výchozí frekvenci 1,5 GHz je tedy jádra CPU možné přetaktovat o třetinu, což samozřejmě o hodně vylepší jednovláknový výkon, ale i ten vícevláknový, protože frekvence se drží i pod zátěží všech čtyř jader. V aplikacích závislých na hrubém výkonu CPU zdá se výkon skutečně lineárně škáluje, v testech závislých na paměťové propustnosti (memcpy) změna přirozeně není. Tom’s Hardware testoval test simulující webový prohlížeč a také dostal značné zlepšení. Například ve hrách (těch, které lze na RPi spustit) velké rozdíly nejsou, museli byste taktovat naopak GPU.
Procesor Broadcom BCM2711 v Raspberry Pi 4 je 28nm a jeho výchozí napětí by mělo být 1,2 V. K tomu lze nastavit offset až +0,2 V nebo podvoltovat až o 0,4 V. Nastaveuje se přes řádek over_voltage, přičemž zadáváte hodnotu -16 až 8. Hodnota 0 je žádná změna a jednotka v tomto čísle znamená 0,025 V (over_voltage=4 tedy znamená zvýšení napětí o 0,1 V na 1,3 V, over_voltage=6 by bylo 1,35 V).
Frekvence se nastavuje v MHz hodnotou arm_freq. Nastavení je v krocích po 50 MHz, takže můžete zkusit také třeba 1,9 GHz nebo 1,95 GHz. Momentálně firmware dovoluje jako maximum jen 2,0 GHz, takže nevíme, kam až by třeba bylo možné čip BCM2711 napnout při nejvyšším možném napětí. Mimochodem, OC nevypíná úsporné funkce, takže v nečinnosti se jádra korektně podtaktují a zbytečně nehřejí a nežerou.
Chlazení je třeba o to víc
Co je ovšem při těchto experimentech třeba, je chlazení. Jak jsme již psali, Raspberry Pi i s výchozím taktem a napětím spotřebovává až kolem 8 W a chlazení potřebuje, jinak se po zatížení všech čtyř jader dostane teplota přes 85 stupňů Celsia a procesor se začne podtaktovávat (tedy nastane tzv termální throttling). Přetaktování výdej tepla samozřejmě ještě posílí a tento efekt nastaven o to dřív. OC desky bych tedy raději prováděl jen tehdy, pokud na ní máte pasiv, nebo dokonce i nějaký ventilátor. Například zmíněný CNX-Software při tom používal aktivní věžový chladič Ice Tower, o kterém jsme zde psali (zde je mimochodem jeho recenze od tohoto média). A díky tomu se i s OC procesor držel jen někde okolo 55 stupňů.
Vzhledem k tomu, že pro normální embedded či IoT aplikace bez kontinuální zátěže se počítá s provozováním desky naholo (respektive bez chladiče a ještě v nějaké krabičce), by s nasazeným chladičem neměl asi SoC být příliš namáhán a dlouhodobý provoz na oněch 2,0 GHz by mohl být docela reálný, například pokud byste desku chtěli mít jako úsporné PC s alternativní procesorovou architekturou (k čemuž je samozřejmě ideální mít verzi se 4GB pamětí).
