Raspberry Pi 4更冷！ 在过去的四个月中，固件更新已将待机功率降低了1/2 W，在满负载下降低了近1W。 Gareth Halfacry对MagPi的电路板进行了热测试。
Raspberry Pi 4 B型
Raspberry Pi 4发布了，它提供了许多新功能来吸引用户升级：更强大的CPU和GPU，更多内存，千兆以太网，对USB 3.0的支持。 处理器功率的增加必然导致功耗的增加，而Raspberry Pi 4是该系列中最耗能的成员。
每个新的Raspberry Pi型号的发布仅仅是故事的开始。 评估板的开发正在进行中，并且软件和固件更新会在其出厂后很长一段时间内改善每个版本的评估板。
Raspberry Pi 4更新
Raspberry Pi 4也不例外：自发布以来，已经发布了一些更新，这些更新降低了功耗，从而降低了发热量。 这些更新适用于Raspberry Pi 4，无论您是在发布当天购买还是仅在今天订购。
在本文中，我们将研究每个后续更新如何通过使用人工软件负载（不是一项真正的任务）来
将芯片上的
系统 （SoC）尽快预热到最大可能温度来改进Raspberry Pi 4。
这是简单的固件更新可以实现的一些奇迹。
我们如何测试Raspberry Pi 4固件更新
为了检查每个固件对加热的适应程度，我们模拟了最坏的情况，开发了一个人工的，要求高的负载。 Stress-ng实用程序会不断加载所有四个CPU内核。 同时，glxgears实用程序可将工作加载到GPU。 实用程序通过以下命令安装：
sudo apt install Stress-ng mesa-utils
您可以使用以下命令加载CPU：
Stress-ng --cpu 0 --cpu-method fft
在默认设置下，团队将全天工作； 要取消，请按CTRL +C。
您可以使用以下命令加载GPU：
glxgears –全屏
该程序将在整个屏幕上显示齿轮的3D动画。 要关闭它，请按ALT + F4。
团队工作的详细信息在这里阅读：
人压力
男人glxgears
在测试期间，两个加载程序一起工作了10分钟。 之后，Raspberry Pi 4冷却5分钟。
来自热像仪的照片是在待机模式下拍摄的，然后在加载后60秒内使用一个Stress-ng命令拍摄。
基准性能：Raspberry Pi 3B +
Raspberry Pi 3B +设备得到了广泛认可，为了根据这些指标解决该问题，必须尝试一下。
在发布Raspberry Pi 4之前，Raspberry Pi 3 Model B +是必不可少的单板计算机。 该模型具有在以前的Raspberry Pi 3 Model B的开发过程中获得的所有优势，以及更新的硬件，并且仍然是一种流行的设备。
在测试Raspberry Pi 4之前，让我们首先了解它的行为。
耗电量
与前代产品相比，高效的处理器和改进的电源电路图使Raspberry Pi 3B +消耗更少的功率：在待机模式下仅为1.91瓦，而在人工负载下则增加至5.77瓦。
图像拍摄
待机时间
负载下热像仪显示正在消耗的能量。 在待机模式下，SoC相对较冷，而右中角的USB /以太网控制器是热点。 在负载下，经过60秒的密集CPU操作，SoC成为最热的组件，温度达到58.1°C。
热节流
该图显示了在十分钟的加载过程中Raspberry Pi 3B + CPU的速度和温度。 测试在CPU和GPU上同时运行，然后冷却五分钟。 Raspberry Pi 3B +在60°C的温度下迅速达到“软跳跃”点，旨在防止SoC达到80°C的严格极限，并且在测量工作期间，CPU始终以1.2 GHz的频率在此模式下运行。
Raspberry Pi 4固件从一开始就出现
该系列中最快的板需要最多的能量Raspberry Pi 4 Model B在Raspberry Pi 3B +的基础上进行了多项改进，包括更强大的CPU，新的GPU，最大4倍的存储容量以及USB 3.0端口。 但是，所有这些铁都有自己的价格：增加的能源消耗和热量。 让我们看看Raspberry Pi 4自销售开始以来的表现。
耗电量
毫无疑问，Raspberry Pi 4发布后立即是一只饥饿的野兽。 即使在待机模式下，在Raspbian桌面上，该板也消耗2.89瓦，在人工加载CPU和GPU的情况下，最大消耗为7.28瓦-远远超过Raspberry Pi 3 B +。
图像拍摄
待机时间
负载下热像仪的图像显示，即使在待机模式下，带有固件的Raspberry Pi 4在生产的第一天也会变热，中间右侧的USB控制器和左下方的电源控制电路是最热的地方。 在重负载下，第60秒的SoC达到72.1°C的温度。
热循环
在人工负载迫使其进入跳过模式之前，Raspberry Pi 4的工作时间比Raspberry Pi 3 B +更长。 但是，她仍然进入此模式-在第65秒。 在工作负载下，CPU从1.5 GHz下降到稳定的1 GHz，然后最终下降到750 MHz。
Raspberry Pi 4 VLI固件
在Raspberry Pi 4的第一个主要固件更新中，修复了Via Labs Inc. USB控制器的电源管理。 该控制器具有两个USB 3.0端口，并且固件允许其在运行期间发热更少。
耗电量
即使没有将任何东西连接到Raspberry Pi 4端口，VLI固件也有了明显的改进：待机功耗降低到2.62瓦，在负载下达到7.01瓦。
图像拍摄
待机时间
负载下毫不奇怪，固件对右中的VLI芯片区域的温度影响最大。 它还有助于降低中部SoC的温度以及左下方的电源控制电路的温度。 SoC在负载下达到71.4°C-很小但是可以衡量的改进。
热循环
VLI电源管理已极大地改变了负载下卡的性能：跳动跳动启用点已移至第77秒，CPU以1.5 GHz的最大频率运行了更多时间，通常不会降至750 MHz。 测试结束时，SoC的冷却速度也明显加快。
Raspberry Pi 4 VLI，SDRAM固件
开发与VLI电源管理同时使用的以下固件会更改Raspberry Pi 4存储器LPDDR4 SDRAM的操作。 在不影响性能的情况下，它有助于进一步降低待机模式和负载下的功耗。
耗电量
与VLI更新一样，SDRAM更新在待机模式和负载下都带来功耗的可喜下降。 现在，Raspberry Pi 4的待机功耗为2.47瓦，负载下的功耗为6.79瓦-与原来的7.28瓦相比有了重大改进。
图像拍摄
待机时间
负载下来自热像仪的图像显示了所有图像中最严重的改进，并且在待机模式下，SoC和电源控制电路的发热均大大降低。 加载60秒后，SoC保持更冷的温度，为68.8°C-与VLI更新相比降低了近3度。
跳过节拍
较冷的SoC对电路板有积极的影响：负载下时钟的直通点已移至109秒，此后Raspberry Pi 4继续在1.5 GHz和1 GHz之间跳变了十分钟-这显着提高了速度。
Raspberry Pi 4 VLI，SDRAM，时钟和加载步骤固件
2019年9月更新中有几处更改，包括以前对VLI和SDRAM的改进。 最大的变化是BCM2711B0如何根据请求和温度增加和减少时钟速度。
耗电量
9月份的固件改进是逐步的：待机功耗降至2.36瓦，有负载时降至6.67瓦，而性能没有任何下降或功能丧失。
图像拍摄
待机时间
负载下改进的时钟控制大大降低了待机温度。 负载情况下一切都会改善-负载60秒后SoC最高可达到65°C，并且VLI芯片和电源管理电路仍然明显较冷。
跳过节拍
使用此固件，Raspberry Pi 4的负载点被推回到155秒-与第一个固件相比，时间翻倍。 由于更积极地返回1.5 GHz，总体平均速度也在提高。
Raspberry Pi 4 Beta固件
但是，在Raspberry Pi中，没有人会为自己的桂冠而休息。 Beta固件正在测试中，即将发布。 它具有许多增强功能，包括更精确地控制SoC的工作电压以及优化HDMI状态机的时钟频率。
要将Raspberry Pi更新到最新固件，请在终端中输入：
sudo apt更新
sudo apt全面升级
并重新启动板：
须藤关机-现在r
耗电量
Beta固件可降低待机功耗以总体上降低功耗，并调节SoC电压以在不牺牲性能的情况下降低负载期间的功耗。 结果，待机模式下的功耗降至2.1瓦，负载下的功耗降至6.41瓦-当今最佳性能。
图像拍摄
在来自热成像仪的图像中，改进显而易见。 Raspberry Pi 4板上的大多数板子都不会加热到35°C以上，这是第一个固件的最低温度。 加载60秒后，也有微小但可测量的改善，峰值温度达到64.8°C。
跳过节拍
尽管由于合成测试的高负载，带有新固件的Raspberry Pi 4仍进入跳过模式，但它显示了当今最好的结果：Fri出现在第177秒，新的时钟控制系统提高了平均速度。 此外，固件还允许您经常在待机模式下增加时钟频率，从而加快后台任务的速度。
以正确的方向改善Raspberry Pi 4的散热。
固件更新可提供出色的结果，但是如果我们垂直旋转Raspberry Pi 4，该怎么办？尽管最新的固件可以显着降低功耗和发热量，但还有另一个技巧可以达到更好的效果：更改电路板的方向。 在此测试中，我们垂直安装了具有最新固件的Raspberry Pi 4，因此GPIO接口在底部，HDMI端口在顶部。
跳过节拍
Raspberry Pi 4的简单垂直旋转即可产生即时结果：待机模式下的SoC比以前的温度低2°C，并且升温速度更慢。 在负载下，电路板可以运行更长的时间，而无需进入时钟跳跃模式，并且可以保持更高的速度。
这里有几个因素起作用：垂直方向改善了对流，使周围的空气更快地散发热量，并且从隔热台上抬起板的背面显着增加了传热面积。
该跳过措施了
该图显示了在负载下切换到跳过措施所花费的时间。 Raspberry Pi 3B +显示出最差的结果，仅用19秒就切换到跳过措施。 Raspberry Pi 4的每个后续固件更新都进一步推动了这一点。 但是，通过更改板的方向可以实现最严重的改进。
在实际负载下检查
让我们离开合成负载，问自己一个问题-电路板如何应对实际负载？
从上述内容很难得出结论，Raspberry Pi 3B +和Raspberry Pi 4之间确实存在速度差异。综合测量执行的能量需求计算在现实生活中很少见，此外，它们还会不断重复。
编译Linux
在此测试中，Raspberry Pi 3B +和Raspberry Pi 4的任务是从源代码编译Linux内核。 这是在现实世界中发现的CPU负载的一个很好的例子，并且比以前测试中的合成负载要现实得多。
内核编译：Raspberry Pi 3B +
当编译器从CPU负载切换到存储负载时，Raspberry Pi 3B +会非常早地切换到时钟跳过模式，并保持在1.2 GHz直到很短的冷却时间，这使开发板可以快速切换回1.4 GHz。 编译结束于5097秒-1小时24分钟57秒。
内核编译：Raspberry Pi 4模型B
您可以清楚地看到合成任务与实际任务之间的区别：Raspberry Pi 4从未达到过会迫使其跳过时钟周期的高温，并且一直以1.5 GHz的频率运行-例外，Raspberry Pi 3 B + ，这是在短暂的时间内，编译器操作的更改使电路板在待机模式下可以降低速度。 编译在2660秒-44分20秒内结束。