التوت بي 4 هو أكثر برودة بكثير! خلال الأشهر الأربعة الماضية ، خفضت تحديثات البرامج الثابتة من الطاقة الاحتياطية بمقدار 1/2 واط وحوالي 1 وات تحت التحميل الكامل. أجرى غاريث هافاكري اختبارات حرارية للوحة لـ MagPi.
توت العليق 4 بي نموذج
تم إصدار Raspberry Pi 4 ، حيث تم تزويده بالعديد من الميزات الجديدة لإغراء المستخدمين بالترقية: وحدات معالجة ووحدات معالجة GPU أكثر قوة ، ذاكرة أكبر ، جيجابت إيثرنت ، دعم USB 3.0. تستلزم زيادة طاقة المعالج زيادة في استهلاك الطاقة ، و Raspberry Pi 4 هو أكثر أفراد الأسرة المتعطشين للطاقة.
يعد إطلاق كل طراز Raspberry Pi الجديد مجرد بداية للقصة. لا يزال تطوير اللوحة مستمرًا ، كما تعمل تحديثات البرامج والبرامج الثابتة على تحسين كل إصدار من اللوحة بعد فترة طويلة من مغادرة المصنع.
التوت بي 4 التحديثات
لا يمثل Raspberry Pi 4 استثناءًا: منذ إصداره ، تم بالفعل إصدار العديد من التحديثات التي قللت من استهلاكها للطاقة ، ونتيجة لذلك - التدفئة. وهذه التحديثات مناسبة لـ Raspberry Pi 4 ، بغض النظر عما إذا كنت قد اشتريتها في يوم الإصدار أم أنك طلبت ذلك اليوم فقط.
في هذه المقالة ، سننظر في كيفية قيام كل تحديث لاحق بتحسين Raspberry Pi 4 باستخدام تحميل البرنامج الاصطناعي (وليس مهمة حقيقية) لتسخين
النظام على شريحة (SoC) في أقرب وقت ممكن إلى أقصى درجة حرارة ممكنة.
وإليك بعض المعجزات التي يمكن أن يحققها تحديث البرنامج الثابت البسيط.
كيف اختبرنا تحديثات البرامج الثابتة لـ Raspberry Pi 4
للتحقق من مدى تعامل كل برنامج ثابت مع التدفئة ، قمنا بتطوير عبء اصطناعي عالٍ مطالبًا بمحاكاة أسوأ الحالات. تقوم أداة التحمّل عند الإجهاد بتحميل جميع النوى الأربعة لوحدة المعالجة المركزية باستمرار. في هذه الأثناء ، تقوم الأداة المساعدة glxgears بتحميل وحدة معالجة الرسومات GPU مع العمل. يتم تثبيت الأدوات المساعدة بواسطة الأمر:
sudo apt install-ng mesa-utils
يمكنك تحميل وحدة المعالجة المركزية باستخدام الأمر:
الإجهاد نانوغرام - وحدة المعالجة المركزية 0 - وحدة المعالجة المركزية طريقة fft
في الإعدادات الافتراضية ، سيعمل الفريق طوال اليوم ؛ للإلغاء ، اضغط CTRL + C.
يمكنك تحميل GPU باستخدام الأمر:
glxgears - ملء الشاشة
سيعرض البرنامج رسمًا ثلاثي الأبعاد للروس يملأ الشاشة بأكملها. لإغلاقه ، اضغط ALT + F4.
تفاصيل عمل الفرق قراءة هنا:
رجل الإجهاد نانوغرام
الرجل glxgears
أثناء الاختبار ، عمل كلا البرنامجين معًا لمدة 10 دقائق. بعد ذلك ، تم تبريد Raspberry Pi 4 لمدة 5 دقائق.
تم التقاط صور من جهاز التصوير الحراري في وضع الاستعداد ، ثم بعد 60 ثانية من التحميل باستخدام أمر إجهاد واحد.
الأداء الأساسي: توت العليق 3B +
تم التعرف على جهاز Raspberry Pi 3B + على نطاق واسع ، ولتحقيق ذلك وفقًا لهذه المؤشرات ، كان من الضروري المحاولة.
قبل إصدار Raspberry Pi 4 ، كان Raspberry Pi 3 Model B + جهاز كمبيوتر أحادي اللوحة. حصل هذا الطراز على جميع المزايا التي تحققت أثناء تطوير الطراز Raspberry Pi 3 Model B السابق ، بالإضافة إلى الأجهزة المحدثة ، ولا يزال جهازًا شائعًا.
لنرى أولاً كيف يتصرف قبل اختبار Raspberry Pi 4.
استهلاك الطاقة
يسمح المعالج الفعال ومخطط دائرة الطاقة المحسّن مقارنةً بسابقه بتطبيق Raspberry Pi 3B + على استهلاك طاقة أقل: في وضع الاستعداد ، يبلغ 1.91 واط فقط ، وتحت الحمل الاصطناعي ، يتم زيادته إلى 5.77 واط.
لقطات الصور
وقت الانتظار
تحت الحمليُظهر التصوير الحراري الطاقة التي يتم إنفاقها عليها. في وضع الاستعداد ، يكون SoC باردًا نسبيًا ، وتعد وحدة التحكم في USB / Ethernet في منتصف اليمين نقطة ساخنة. تحت الحمل ، بعد 60 ثانية من تشغيل وحدة المعالجة المركزية بشكل مكثف ، تصبح شركة نفط الجنوب المكون الأكثر سخونة ، حيث تصل درجة الحرارة إلى 58.1 درجة مئوية.
اختناق الحرارية
يوضح الرسم البياني سرعة ودرجة حرارة وحدة المعالجة المركزية Raspberry Pi 3B + أثناء تحميل مدته عشر دقائق. تعمل الاختبارات في وقت واحد على وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، يليها تبريد لمدة خمس دقائق. يصل Raspberry Pi 3B + بسرعة إلى نقطة "تخطي ناعم" عند درجة حرارة 60 درجة مئوية ، وهو مصمم لمنع شركة نفط الجنوب من الوصول إلى حد ضيق يبلغ 80 درجة مئوية ، وتواصل وحدة المعالجة المركزية العمل في هذا الوضع على تردد 1.2 جيجاهيرتز طوال الوقت أثناء عمل القياس.
البرامج الثابتة التوت بي 4 القادمة من البداية
أسرع لوحة في السلسلة تتطلب أكبر قدر من الطاقةظهر Raspberry Pi 4 Model B بعدد من التحسينات على Raspberry Pi 3B + ، بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية القوية بشكل أكبر ، وحدة معالجة الرسومات الجديدة ، وزيادة سعة الذاكرة تصل إلى 4 مرات ، ومنافذ USB 3.0. ولكن كل هذا الحديد له سعره الخاص: زيادة استهلاك الطاقة والتدفئة. دعونا نرى كيف تصرف Raspberry Pi 4 منذ بداية المبيعات.
استهلاك الطاقة
ليس هناك شك ، Raspberry Pi 4 مباشرة بعد الإصدار كان وحش جائع. حتى في وضع الاستعداد ، على سطح المكتب Raspbian ، تستهلك اللوحة 2.89 واط ، حيث تصل إلى 7.28 واط بحد أقصى في حالة التحميل الاصطناعي لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات - أكثر بكثير من Raspberry Pi 3 B +.
لقطات الصور
وقت الانتظار
تحت الحملتُظهر الصور من جهاز التصوير الحراري أن Raspberry Pi 4 مع البرامج الثابتة في اليوم الأول من الإنتاج مع ارتفاع درجات الحرارة حتى في وضع الاستعداد ، وأن وحدة تحكم USB الموجودة في اليمين في الوسط ودائرة التحكم في الطاقة في أسفل اليسار هي أهم الأماكن. تحت الحمل الثقيل ، تصل درجة حرارة ثاني أكسيد الكربون في الدقيقة 60 إلى 72.1 درجة مئوية.
دورات المرور الحرارية
يستطيع Raspberry Pi 4 العمل لفترة أطول من Raspberry Pi 3 B + ، قبل أن يجبره الحمل الاصطناعي على الانتقال إلى وضع التخطي. ومع ذلك ، فإنها لا تزال تذهب إلى هذا الوضع - في الثانية والستين. مع تحميل العمل ، تنخفض وحدة المعالجة المركزية من 1.5 جيجا هرتز إلى 1 جيجا هرتز مستقرة ، ثم تنخفض في النهاية إلى 750 ميجا هرتز.
Raspberry Pi 4 VLI Firmware
في أول تحديث للبرامج الثابتة لجهاز Raspberry Pi 4 ، تم إصلاح إدارة الطاقة لجهاز التحكم عن طريق Via Labs Inc. USB تعمل وحدة التحكم مع منفذي USB 3.0 ، وقد سمحت البرامج الثابتة بتسخين أقل أثناء التشغيل.
استهلاك الطاقة
حتى بدون توصيل أي شيء بمنافذ Raspberry Pi 4 ، فهناك تحسينات ملحوظة في البرامج الثابتة VLI: انخفض استهلاك الطاقة الاحتياطية إلى 2.62 واط ، ويبلغ الحد الأدنى للحمولة 7.01 واط.
لقطات الصور
وقت الانتظار
تحت الحملليس من المستغرب أن يكون للبرامج الثابتة تأثير كبير على درجة الحرارة في منطقة رقاقة VLI في منتصف اليمين. كما أنه يساعد على تقليل درجة حرارة شركة نفط الجنوب في الوسط ودائرة التحكم في الطاقة في أسفل اليسار. وصلت درجة حرارة الغرفة إلى 71.4 درجة مئوية تحت الحمل - وهو تحسن صغير ولكنه قابل للقياس.
دورات المرور الحرارية
لقد غيرت إدارة طاقة VLI بشكل كبير سلوك البطاقة قيد التحميل: انتقلت نقطة تمكين تخطي علامة التجزئة إلى الثانية والسبعين ، وتعمل وحدة المعالجة المركزية لمزيد من الوقت بتردد أقصى يبلغ 1.5 جيجا هرتز ، ولا تنخفض إلى 750 ميجاهرتز على الإطلاق. شركة نفط الجنوب في نهاية الاختبار يبرد أيضا بشكل ملحوظ.
Raspberry Pi 4 VLI، SDRAM firmware
البرامج الثابتة التالية ، المطورة للاستخدام في وقت واحد مع إدارة الطاقة VLI ، تغير تشغيل ذاكرة Raspberry Pi 4 - LPDDR4 SDRAM. دون التأثير على الأداء ، فهو يساعد على تقليل استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد وتحت الحمل.
استهلاك الطاقة
كما هو الحال مع تحديث VLI ، يجلب تحديث SDRAM انخفاضًا مرحبًا به في استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد وتحت الحمل. الآن يستهلك Raspberry Pi 4 2.47 واط في وضع الاستعداد و 6.79 واط تحت الحمل - وهو تحسن كبير عن 7.28 واط الأصلي.
لقطات الصور
وقت الانتظار
تحت الحملتُظهر الصور المأخوذة من التصوير الحراري أخطر التحسين على الإطلاق ، ويتم تسخين كل من SoC ودائرة التحكم في الطاقة في وضع الاستعداد. بعد 60 ثانية من التحميل ، تظل SoC أكثر برودة ، 68.8 درجة مئوية - أقل تقريبًا 3 درجات مقارنة بتحديث VLI.
تخطي فوز
يكون لمبرد SoC البارد تأثير إيجابي على السبورة: فقد انتقلت نقطة المرور على مدار الساعة تحت الحمل إلى 109 ثانية ، وبعد ذلك يستمر Raspberry Pi 4 في القفز بين 1.5 جيجا هرتز و 1 جيجاهرتز لمدة عشر دقائق - وهذا يزيد السرعة بشكل ملحوظ.
Raspberry Pi 4 VLI و SDRAM و Clocking و Load-Step Firmware
هناك العديد من التغييرات في تحديث سبتمبر 2019 ، بما في ذلك التحسينات السابقة باستخدام VLI و SDRAM. أكبر تغيير هو كيفية زيادة BCM2711B0 وتقليل سرعات الساعة استجابة للطلبات ودرجة الحرارة.
استهلاك الطاقة
تحسينات البرامج الثابتة لشهر سبتمبر تدريجية: انخفض استهلاك الاستعداد إلى 2.36 واط ، وتحت الحمل - إلى 6.67 واط ، دون أي انخفاض في الأداء أو فقدان الوظيفة.
لقطات الصور
وقت الانتظار
تحت الحملتحسين التحكم في الساعة يقلل بدرجة كبيرة من درجة حرارة الاستعداد. كل شيء يتحسن تحت الحمل - تصل درجة حرارة شركة نفط الجنوب إلى 65 درجة مئوية كحد أقصى بعد 60 ثانية من الحمل ، وتبقى دائرة VLI للرقاقة وإدارة الطاقة أكثر برودة بشكل واضح.
تخطي فوز
مع هذه البرامج الثابتة ، يتم إرجاع نقطة تحديد Raspberry Pi 4 تحت التحميل إلى 155 ثانية - أي أكثر من ضعف الوقت مقارنة بالبرامج الثابتة الأولى. يزداد متوسط السرعة الكلية أيضًا بسبب العودة بقوة أكثر إلى 1.5 جيجاهيرتز.
التوت بي 4 بيتا الثابتة
ومع ذلك ، في توت العليق بي لا أحد سوف يستريح على أمجادهم. يتم اختبار الإصدار التجريبي الثابت وهو على وشك الإصدار قريباً. إنه يحتوي على العديد من التحسينات ، بما في ذلك التحكم الدقيق في جهد تشغيل SoCs وتحسين تردد الساعة لأجهزة الحالة HDMI.
لتحديث Raspberry Pi الخاص بك إلى أحدث البرامج الثابتة ، اكتب في الجهاز:
sudo التحديث المناسب
سودو عرضة كامل الترقية
وأعد تشغيل اللوحة:
sudo الاغلاق - ص الآن
استهلاك الطاقة
تعمل Beta firmware على تقليل استهلاك الطاقة الاحتياطية لتقليل استهلاك الطاقة بشكل عام ، وتعديل جهد SoC لتقليل استهلاك الطاقة أثناء الأحمال دون التضحية بالأداء. نتيجة لذلك ، هناك انخفاض إلى 2.1 واط في وضع الاستعداد ، وحتى 6.41 واط تحت الحمل - أفضل أداء اليوم.
لقطات الصور
تحسينات واضحة للعيان في الصور من التصوير الحراري. معظم لوحة Raspberry Pi 4 لا تزيد حرارتها عن 35 درجة مئوية ، وهو الحد الأدنى لأول برنامج ثابت. بعد 60 ثانية من التحميل ، هناك أيضًا تحسن بسيط ولكنه قابل للقياس ، حيث تصل درجة الحرارة القصوى إلى 64.8 درجة مئوية.
تخطي فوز
على الرغم من استمرار تخطي Raspberry Pi 4 مع البرامج الثابتة الجديدة بسبب الحمل العالي للاختبار التخليقي ، إلا أنه يظهر أفضل النتائج لهذا اليوم: يحدث Fri في الثانية 177 ، ويزيد نظام التحكم في الساعة الجديد من متوسط السرعة. أيضًا ، يسمح لك البرنامج الثابت بزيادة تردد الساعة في وضع الاستعداد ، مما يؤدي إلى تسريع مهام الخلفية.
قم بتحسين تبريد Raspberry Pi 4 بتوجيهه الصحيح.
توفر تحديثات البرامج الثابتة نتائج ممتازة ، ولكن ماذا لو قمنا بتدوير Raspberry Pi 4 رأسياً؟على الرغم من أن أحدث البرامج الثابتة يمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة والتدفئة ، إلا أن هناك خدعة أخرى لتحقيق نتائج أفضل: تغيير اتجاه اللوحة. بالنسبة لهذا الاختبار ، قمنا بتركيب Raspberry Pi 4 مع أحدث البرامج الثابتة رأسياً ، بحيث تكون واجهات GPIO في الأسفل ، ومنافذ HDMI في الأعلى.
تخطي فوز
يوفر الدوران الرأسي البسيط لـ Raspberry Pi 4 نتائج فورية: تكون درجة حرارة الزيت في وضع الاستعداد أكثر برودة بمقدار درجتين مئويتين عن ذي قبل وتتسارع ببطء أكثر. تحت الحمل ، تعمل اللوحة لفترة أطول دون الدخول في وضع تخطي الساعة والحفاظ على سرعة أعلى بكثير.
تعمل عدة عوامل هنا: الاتجاه الرأسي يحسن الحمل الحراري ، مما يسمح للهواء المحيط بتبديد الحرارة بشكل أسرع ، ورفع الجزء الخلفي من اللوحة من طاولة عازلة للحرارة يزيد بشكل كبير من سطح نقل الحرارة.
الوقت لتخطي التدابير
يوضح الرسم البياني المدة التي استغرقها التبديل إلى تخطي التدابير تحت الحمل. أظهر Raspberry Pi 3B + أسوأ نتيجة ، حيث انتقل إلى تخطي الإجراءات في 19 ثانية فقط. دفع كل تحديث برامج لاحقة لـ Raspberry Pi 4 هذه النقطة إلى أبعد من ذلك. ومع ذلك ، يمكن تحقيق أخطر التحسن عن طريق تغيير اتجاه المجلس.
تحقق تحت الحمل الحقيقي
دعنا نترك الأحمال الاصطناعية ، واسأل أنفسنا السؤال - كيف تتعامل الألواح مع الحمل الحقيقي؟
مما سبق ، من الصعب أن نستنتج أن هناك فرقًا حقيقيًا في السرعة بين Raspberry Pi 3B + و Raspberry Pi 4. تؤدي القياسات التركيبية عمليات حسابية تتطلب الطاقة ونادراً ما توجد في مهام واقعية ، وتتكرر بالإضافة إلى ذلك إلى ما لا نهاية.
تجميع لينكس
في هذا الاختبار ، يتم إعطاء Raspberry Pi 3B + و Raspberry Pi 4 مهمة تجميع نواة Linux من المصدر. هذا مثال جيد على أحمال وحدة المعالجة المركزية الموجودة في العالم الحقيقي ، ومهمة أكثر واقعية بكثير من الأحمال الاصطناعية من الاختبار السابق.
مجموعة Kernel: Raspberry Pi 3B +
يتحول Raspberry Pi 3B + إلى وضع تخطي الساعة في وقت مبكر للغاية ويظل عند 1.2 جيجاهرتز حتى فترة تبريد قصيرة ، عندما ينتقل المحول البرمجي من التحميل على وحدة المعالجة المركزية إلى التحميل على محرك الأقراص ، مما يسمح للوحة بالتبديل بسرعة إلى 1.4 جيجاهيرتز. انتهى التجميع في 5097 ثانية - ساعة واحدة و 24 دقيقة و 57 ثانية.
مجموعة Kernel: Raspberry Pi 4 model B
يمكنك أن ترى بوضوح الفرق بين المهام الاصطناعية والمهام الحقيقية: لا يصل Raspberry Pi 4 أبدًا إلى درجة حرارة عالية من شأنها أن تجبره على تخطي دورات الساعة ، ويمتد بسرعة 1.5 جيجاهرتز طوال الطريق - باستثناء حالة Raspberry Pi 3 B + ، فترة وجيزة عندما يسمح التغيير في تشغيل برنامج التحويل البرمجي للوحة بالتراجع إلى السرعات في وضع الاستعداد. انتهى التجميع في 2660 ثانية - 44 دقيقة و 20 ثانية.