提升树莓派3性能的办法

lucywang 技术 2019年3月9日发布
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导语:本文将讲述如何提升树莓派3的性能。

超频也被认为是DIY玩家技术水平的体现,同时也是DIY厂商研发功底的衡量指标。那对于树莓派,我们应如何超频该设备呢?这就得看具体的设备了,目前市场比较流行的是树莓派3和树莓派2两个型号。由于树莓派3的各方面性能都优于树莓派2,所以我选择详细说说树莓派3。不过由于两个型号的基本技术特性类似,所以在树莓派3的超频技术也适用于树莓派2,但超频的效果就要大打折扣了。

简而言之,超频是通过调整多个设备参数来提升树莓派硬件性能的方法。为此,需要额外的硬件和特殊的操作技能。

用树莓派能做什么?

就像其他任何一台运行Linux系统的台式计算机或者便携式计算机那样,利用Raspberry Pi可以做很多事情。当然,也难免有一点点不同。普通的计算机主板都是依靠硬盘来存储数据,但是Raspberry Pi来说使用SD卡作为“硬盘”,你也可以外接USB硬盘。利用Raspberry Pi可以编辑Office文档、浏览网页、玩游戏——即使玩需要强大的图形加速器支持的游戏也没有问题,如《雷神之锤》(Quake )。

超频需要做哪些准备工作呢?

首先是良好的硬件、CPU、内存和显卡,即使在100%负荷下工作也能拥有合理的温度和功耗。

其次就是需要一块强大的主板,特别是主板供电部分。

最后超频还需要强大的散热器和电源,散热器可以让CPU和显卡工作在合理温度下,提升超频潜能和超频过程的稳定性,电源可以给予硬件足够的电能支撑,即使功耗提升也能轻松应对。

超频的相关风险

风险1

目前,还没有超频树莓派3的官方支持,所以你可能会损坏你的设备。 

风险2

超频可能会将硬件升温至接近90°C。这又可能导致程序崩溃、CPU损坏、内存芯片损坏。为了防止这种情况,芯片的散热必须要非常好。由于风扇会增加冷却效果,因此强烈建议使用。所以重要的事情说三遍,不要在没有冷却的情况下进行超频。

超频时所需的额外硬件设备

如果你想超频你的树莓派,你需要配置三个重要的硬件配件:

1.树莓派,本文我使用了一个树莓派3模型B V1.2与Raspbian GNU / Linux 8(Jessie)运行。

2.电源,强烈建议使用可靠的电源,超频的树莓派3可以适用于1.5A甚至更高的电流。所以,本文的超频用的是2A。

3.冷却设备,为了防止树莓派设备过热,我必须找到风扇、散热器。

在开始之前,你可以使用以下命令将安装的软件包升级到最新版本。结束之后,你需要检查系统性能。你可以使用“sysbench”工具来轻松完成这个工作,它可以通过$ sudo apt-get install sysbench命令来实现安装。

1.jpg

如下图所示,就是我所需要的全部超频设备。

3.png

详细来说,就是:

1.一台树莓派3;

2.电源电压为5伏,电流为2500毫安;

3.一个内置的风扇;

4.三个散热片;

5.一个带有内存降温空间和风扇空间的底座。

下图就是我将其组合好后的设备示意图:

4.png

请注意,在这张照片中,最大的散热器在风扇下方,铜制散热器在这张图的最底部。

超频前的例行检查

CPU频率监控

要了解当前CPU的运行频率,我必须从 /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/目录中读取proc文件cpuinfo_min_freq,cpuinfo_max_freq和cpuinfo_cur_freq,其中:

cpuinfo_min_freq 表示“空闲”模式的最小频率;

cpuinfo_max_freq 表示最大频率;

cpuinfo_cur_freq表示树莓派的当前运行频率;

5.png

CPU温度监控

要知道当前的CPU温度,我可以运行vcgencmdmeasure_temp命令。另外,为了观察每一秒的温度变化,我可以运行以下命令。

$ while true ; do vcgencmd measure_temp ; sleep 1 ; done

overclock-raspberry-pi-monitor-temp.png

开始运行后,如果想要终止运行,就要用CTL + C终止它。

设置默认速度

树莓派电路板的默认CPU配置,在没有任务的情况下处于空闲模式,如下所示:

· arm_freq = 600 mhz

· core_freq = 250 mhz

如果进程正在运行当中,频率将上升到:

· arm_freq = 1200

· core_freq = 400(这是树莓派3的最大默认值)。

为了防止空闲模式被破坏,我必须在/boot/config.txt中设置以下这些行:

· force_turbo = 1,注意!更改此参数会自动取消授权(warranty)

· boot_delay = 1;

之后,重启树莓派并再次检查当前的运行频率,现在应该设置为1200000KHz。

8.png

建议你先在不超频的状态下进行树莓派的性能测试,第一次性能测试时,我运行的是以下命令。

$ sysbench --test=memory --cpu-max-prime=2000 --num-threads=4 run

输出结果如下:

10.png

此时,树莓派3的在超频前的测试就结束了。

树莓派3的超频参数配置

超频配置要在/boot/config.txt文件中设置,而要进行超频,我只需要在这个文件中设置各种系统配置参数。实现超频有以下6种方法:

1.超频树莓派 CPU,这意味着更改“arm_freq”参数: ARM的频率(以MHz为单位);

2.超频树莓派 GPU,这意味着要更改“core_freq”参数:GPU处理器内核的频率(以MHz为单位)。由于它驱动了L2缓存,因此它对ARM的性能会有影响;

3.超频树莓派内存,这意味着要更改“sdram_freq”参数: SDRAM的频率,以MHz为单位;

4.树莓派内存的附加扩展,这意味着要通过压缩内存来使用ZRAM;

5.额外的超频参数“Over_voltage”,它是ARM / GPU核心电压调整。只有当指定了“force_turbo”或“current_limit_override”参数时,才允许设置高于6的值;

6.设置额外的超频参数“Force_turbo”,此参数会禁用动态cpufreq驱动程序,并要求后来的最小设置,此时授权无效。

在开始更改任何参数之前,请确保/boot/config.txt文件已备份。

由于不同型号的树莓派的性能各有差异,所以,只能通过尝试各种参数来确定正确的值。这意味,每个树莓派上的最佳值都是不一样的。

超频时所出现的问题及预防

大多数超频问题都会在发生时立即显示,一旦问题出现,则设备就会立马暂停启动。如果发生这种情况,请在下次启动时按住“shift”键。这将暂时禁用所有超频,允许你启动,然后再对相应的设置进行编辑。

通过此方法,你就可以知道如何调整CPU,GPU和内存频率的值,从而获得更好的性能,这其中也包括调整“over_voltage”参数,其目的就是让超频硬件稳定工作。另外一种方法就是通过调整内存频率来超频你的树莓派3。此时,我将通过ZRAM的方式来进行监控。所以,我只需执行以下操作:

1.以下是树莓派3的默认值

arm_freq=1200
gpu_freq=400
core_freq=400
sdram_freq=450
over_voltage_sdram=0

2.向/boot/config.txt文件写入以下配置,然后重新启动树莓派。

arm_freq=1300
gpu_freq=500
sdram_freq=500
over_voltage_sdram=0

3.如果树莓派启动并运行,进一步尝试下一个配置,即将arm_freq的值提高到1500,保存并重新启动。

4.如果你的树莓派无法启动或运行不稳定,请找到over_voltage_sdram的正确值,直到Pi运行正常。

5.如果调整over_voltage_sdram无助于稳定你的树莓派的运行或者连启动都无法进行,那么你必须减小arm_freq值直到树莓派再次运行。另外,请注意,每次更改/boot/config.txt文件后都必须重新启动系统。

如何用ZRAM超频

ZRAM方法是增加树莓派设备性能的附加选项,这种方法会要求你扩充内存,超频可以通过使用压缩内部存储器的ZRAM来完成。

ZRAM使用压缩算法LZ4和LZO,其中LZO是默认值,该算法会创建一个块设备(block device),它可以用于交换或作为通用的RAM磁盘。

如何加载ZRAM?由于ZRAM已经集成到Linux内核中,我只需要使用命令sudomodprobezram来加载模块即可。要检查ZRAM模块是否正在运行,请执行下面所示的命令sudolsmod| grep ZRAM。

overclock-raspberry-pi-zram-1.png

如果我要为树莓派优化设置ZRAM,则可以从GitHub获取脚本zram.sh。该脚本为每个CPU内核都创建了一个额外的压缩RAM交换磁盘,不需要在进一步的配置,就可以将它们激活。

你可以使用以下命令下载zram.sh脚本:

sudo wget -O /usr/bin/zram.sh https://raw.githubusercontent.com/novaspirit/rpi_zram/master/\zram.sh

执行过程如下所示。

15.png

在激活ZRAM之前,你先看看内存信息。 free -h和swap -s命令显示,我在树莓派中只激活了100MB的交换空间。

360截图16210605291637.jpg

现在我可以用命令运行ZRAM:

overclock-raspberry-pi-zram-5.png

sudo zram.sh

该脚本将为每个CPU内核生成一个大小约为232 MB的交换空间,如果我再次通过free -h命令检查,交换空间会增加到1GB。

19.png

通过再次运行swap -s,我可以看到有四个额外的交换空间分区被创建和运行。

20.png

为了在启动时将树莓派设置为自动运行的ZRAM,我必须编辑/etc/rc.local文件并在退出之前插入/usr/bin/zram.sh&行。然后,你就可以检查/etc/rc.local文件的结尾。

21.png

重新启动树莓派后,就会出现配置了ZRAM内存的标识。不过,你还是要使用free -h和swap -s命令再次检查,以确保ZRAM启动并运行。

超频状态下的成树莓派3的性能测试

完成超频后,我希望再次对树莓派进行性能测试,看看设备是否正常。为此,我会再次运行以下命令。

sysbench --test=memory --cpu-max-prime=2000 --num-threads=4 run

输出结果如下:

23.png

所有的测试值都比未超频时的要好,上图中,绿色标注的值是未超频时的运行值。

本文翻译自:https://eltechs.com/overclock-raspberry-pi-3/如若转载,请注明原文地址: https://www.4hou.com/technology/16614.html
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