Jak podkręcić Raspberry Pi 3

Podczas gdy starsze modele Raspberry Pi 3B i 3B\+ nie są tak wydajne jak Pi 4 lub nowe Pi 5, można zwiększyć ich wydajność poprzez podkręcenie procesora. Spowoduje to, że procesor będzie działał z wyższą maksymalną prędkością, chociaż będziesz musiał znaleźć sposób na rozproszenie dodatkowego ciepła, aby uniknąć dławienia termicznego procesora i zachować stabilność.

Aby rozpocząć podkręcanie procesora Raspberry Pi 3, należy postępować zgodnie z poniższą sekwencyjną procedurą, zakończoną żmudnym testem oceniającym jego wydajność.

Dlaczego warto podkręcać Raspberry Pi 3?

Zaobserwowano, że przyspieszenie tempa pracy Raspberry Pi 3B z 1,2 gigaherca do szybszego tempa około 1,3 gigaherca lub potencjalnie wyższego powoduje nieznacznie zwiększone wrażenie responsywności podczas poruszania się po graficznym interfejsie użytkownika, a także poprawia ogólną funkcjonalność podczas obsługi wymagających zadań, na przykład podczas korzystania z platformy do gier Raspberry Pi wyposażonej w RetroPie. Dodatkowo, możliwe jest zwiększenie szybkości przetwarzania Raspberry Pi 3B\+ poza istniejącą wcześniej prędkość 1,4 gigaherca.

Podkręcanie Raspberry Pi 3B lub 3B\+ może mieć potencjalne wady, ponieważ może skrócić jego żywotność i potencjalnie unieważnić wszelkie gwarancje producenta poprzez użycie opcji “force\_turbo=1” do aktywacji trybu turbo. Dlatego też osoby, które zdecydują się na taką praktykę, powinny robić to ostrożnie, zwłaszcza gdy próbują osiągnąć wyższe prędkości zegara.

Keep It Cool to Avoid Throttling

Podczas podkręcania Raspberry Pi 3B należy koniecznie wziąć pod uwagę temperaturę procesora. System-on-Chip (SoC) Raspberry Pi zawiera mechanizm ochrony termicznej, który zmniejsza prędkość zegara procesora, jeśli jego temperatura przekroczy 80°C. Dodatkowo, mechanizm ten dotyczy również GPU i może osiągnąć maksymalne taktowanie przy 85°C.

Raspberry Pi 3B\+ wykorzystuje dławienie termiczne, gdy temperatura osiągnie 60°C, co jest stosunkowo niskim progiem. Możliwe jest jednak zwiększenie tego limitu do 70°C poprzez dostosowanie parametru pliku konfiguracyjnego. Co ciekawe, Raspberry Pi 3B\+ ma wbudowany rozpraszacz ciepła, który przyczynia się do jego błyszczącego srebrnego wyglądu na płycie. Dzięki zastosowaniu takiego komponentu, urządzenie jest w stanie osiągnąć wyższą domyślną maksymalną prędkość taktowania procesora wynoszącą 1,4 GHz, w przeciwieństwie do 1,2 GHz w Pi 3B. Niemniej jednak, użytkownicy nadal mogą zdecydować się na ulepszenie mechanizmów chłodzenia, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Image Credit: Raspberry Pi

W jednopłytkowych komputerach Raspberry Pi, z wyjątkiem zintegrowanego z klawiaturą Pi 400, można zastosować pasywne chłodzenie poprzez przymocowanie radiatora wykorzystującego pastę termoprzewodzącą do układu System on Chip (SoC) Pi 3B lub 3B\+. Dodatkowo, niektóre obudowy Raspberry Pi posiadają zintegrowany radiator.

Dodatkowo można zastosować pasywne metody chłodzenia, takie jak radiatory i podkładki termiczne, które nie wymagają zewnętrznych źródeł zasilania. Niektóre obudowy Raspberry Pi są wyposażone w wentylatory, które są zintegrowane z konstrukcją lub przymocowane zewnętrznie w celu dodatkowej wentylacji. Zastosowanie tych mechanizmów chłodzenia może utrzymać optymalną temperaturę podczas intensywnych obciążeń obliczeniowych i podczas celowego podkręcania procesora urządzenia.

Jak podkręcić Raspberry Pi 3

W podobny sposób do działania innych urządzeń Raspberry Pi, które wykorzystują oficjalny system operacyjny Raspberry Pi, można dostosować szybkość przetwarzania jednostki centralnej (CPU), manipulując ustawieniami konfiguracyjnymi obecnymi w pliku config.txt, który jest wykorzystywany podczas początkowego procesu uruchamiania urządzenia.

Przed przystąpieniem do jakichkolwiek aktualizacji lub uaktualnień zaleca się upewnienie się, że system jest w pełni zaktualizowany i uaktualniony. Aby otworzyć okno terminala, można kliknąć ikonę znajdującą się na górnym pasku menu lub przejść do “Menu” i wybrać “Akcesoria”, a następnie “Terminal”. Po wejściu do terminala wystarczy wpisać odpowiednie polecenie, aby zaktualizować i uaktualnić system.

 sudo apt update && sudo apt upgrade -y 

Zainstaluj narzędzia monitorujące

Przed przystąpieniem do podkręcania Raspberry Pi 3B lub 3B\+, warto wyposażyć się w kilka cennych narzędzi do oceny konfiguracji i parametrów operacyjnych urządzenia. Na początek warto wprowadzić do systemu narzędzie Neofetch do sprawdzania informacji o systemie:

 sudo apt install neofetch 

Następnie należy zainstalować narzędzie do testów obciążeniowych Stressberry:

 sudo apt install stress
sudo pip3 install stressberry 

Aby zobaczyć aktualne informacje o systemie, uruchom:

 neofetch 

Przeprowadzenie wstępnej oceny przy standardowej częstotliwości pracy jest zalecane przed rozważeniem zwiększenia możliwości przetwarzania poprzez podkręcanie. Podstawową ocenę można uzyskać, wykonując zadanie obliczeniowe wykorzystujące wszystkie dostępne rdzenie procesora i uruchamiając je na sto sekund. Zapewni to punkt odniesienia do porównania z późniejszą wydajnością po zastosowaniu procesu podkręcania. Przykładowo, w przypadku zastosowania Raspberry Pi 3 Model B, typowa częstotliwość taktowania jednostki centralnej (CPU) wynosiłaby 1,2 gigaherca (GHz). I odwrotnie, w przypadku zastosowania Raspberry Pi 3 Model B\+, częstotliwość procesora będzie rejestrowana na poziomie 1,4 GHz jako ustawienie domyślne. Wykonaj następujące polecenie, aby przeprowadzić wstępne badanie warunków skrajnych przy wcześniej ustalonej temperaturze

 stressberry-run -n "My Test" -d 100 -i 30 -c 4 mytest1.dat 

Po osiągnięciu stałej temperatury wyjściowej, która może wymagać trochę czasu na ustabilizowanie się, rozpocznie się test warunków skrajnych, przy czym każda iteracja będzie wyświetlać aktualną temperaturę procesora i częstotliwość w megahercach (MHz) w oddzielnych wierszach.

Edycja pliku Config.txt w celu podkręcenia

Aby rozpocząć proces podkręcania Raspberry Pi 3B lub Pi 3b\+, musimy teraz dostosować ustawienia prędkości procesora. Aby uzyskać dostęp do pliku konfiguracyjnego, użyj edytora tekstu nano i otwórz dokument “config.txt”.

 sudo nano /boot/config.txt 

Przewiń w dół, aby znaleźć część oznaczoną “#uncomment to overclock the arm” i usuń linię znajdującą się bezpośrednio pod nią. Ważne jest, aby pamiętać, że ta konkretna sekcja może nie istnieć w pliku konfiguracyjnym o nazwie “config.txt” używanym przez wariant Bookworm systemu operacyjnego Raspberry Pi; jednak nawet bez jego obecności nadal można dołączyć podane poniżej linie do celów podkręcania.

Dla tych, którzy używają Raspberry Pi 3 Model B, prosimy o włączenie następujących fragmentów kodu:

 arm_freq=1300
core_freq=500
gpu_freq=500
over_voltage=4
sdram_freq=500 

Zwiększyliśmy maksymalną częstotliwość taktowania procesora do 1,3 GHz, a także jego maksymalną częstotliwość rdzenia do 500 MHz (z ich poprzednich poziomów, odpowiednio 1,2 GHz i 400 MHz). Dodatkowo podnieśliśmy prędkość GPU z 400 MHz do 500 MHz (jest to opcjonalny krok) w celu zwiększenia ogólnej wydajności. Ponadto nieznacznie podnieśliśmy poziom napięcia rdzenia przy ustawieniu over\_voltage na 4 i zwiększyliśmy częstotliwość pamięci SDRAM, aby uzyskać lepsze wyniki.

Wykorzystanie Raspberry Pi 3B\+ wymaga zastosowania następujących parametrów konfiguracyjnych jako alternatywy:

 arm_freq=1450
core_freq=500
gpu_freq=500
over_voltage=4
sdram_freq=500 

Stopniowo zwiększamy prędkość zegara tego modelu Raspberry Pi ze standardowego 1,4 gigaherca do 1,45 gigaherca, zachowując spójność z ustawieniami zastosowanymi do Raspberry Pi 3B we wszystkich innych aspektach.

Aby zastosować nowo zapisane zmiany w BIOS-ie, należy zamknąć edytor tekstu Nano i zapisać zmiany, naciskając “Ctrl \ + X”, a następnie potwierdzając klawiszem “Y” i wprowadzając klawisz “Enter”. Ponadto, aby włączyć ustawienia podkręcania w modelach Raspberry Pi 3B lub 3B\+, wymagany będzie restart systemu.

 sudo reboot 

Po ponownym uruchomieniu Raspberry Pi należy ponownie uruchomić narzędzie wiersza poleceń neofetch, aby zweryfikować zaktualizowaną moc obliczeniową wyświetlaną na stronie informacji o systemie. Warto zauważyć, że w przypadku modelu Raspberry Pi 3B\+ dane wyjściowe będą wskazywać prędkość zegara wynoszącą 1,5 gigaherca, a nie rzeczywistą wartość 1,45 GHz. Jednak ta druga wartość reprezentuje dokładny wskaźnik wydajności dla tego konkretnego urządzenia.

Stress-Test Your Overclocked Pi 3B/3B\\+

Powtórzymy poprzednie ćwiczenie analizy stresu, wykorzystując do tego celu Stressberry:

 stressberry-run -n "My Test" -d 100 -i 30 -c 4 mytest2.dat 

Obecna iteracja powinna wykazać, że prędkość zegara centralnej jednostki obliczeniowej osiąga podwyższoną częstotliwość tysiąca trzystu megaherców, co odpowiada trzynastu gigahercom, lub tysiąca czterystu pięćdziesięciu megaherców, co odpowiada tysiącowi czterystu czterdziestu pięciu megahercom w modelu Raspberry Pi 3B\+. Ponadto oczekuje się, że rozpraszanie ciepła przez procesor również wzrośnie, powodując, że jego temperatura robocza przekroczy osiemdziesiąt stopni Celsjusza w niektórych scenariuszach bez jakiejkolwiek formy interwencji radiatora. Wdrożenie odpowiednich środków chłodzenia może potencjalnie złagodzić lub zminimalizować takie podwyższone temperatury, zapobiegając w ten sposób lub zmniejszając potrzebę automatycznego dławienia do czasu powrotu temperatury do normalnego poziomu.

Aby podnieść punkt dławienia termicznego z 60 stopni Celsjusza do 70 stopni Celsjusza na Raspberry Pi 3B\+ bez dodatkowych środków chłodzenia, można edytować plik konfiguracyjny, dodając określoną linię, a następnie ponownie uruchamiając urządzenie.

 temp_soft_limit=70 

Podkręcanie Pi 3 do wyższych prędkości

Aby zwiększyć możliwości przetwarzania Raspberry Pi 3B lub 3B\+ przy jednoczesnym zachowaniu stabilności, konieczne jest wdrożenie skutecznego rozwiązania do zarządzania temperaturą. Należy zauważyć, że zwiększenie napięcia przetaktowywania powyżej 6 wymaga włączenia polecenia “force\_turbo=1” w pliku konfiguracyjnym (config.txt), co unieważnia gwarancję urządzenia.

Kilka osób przekazało, że byli w stanie zwiększyć prędkość zegara Raspberry Pi 3B do 1,5 GHz bez żadnych problemów, podczas gdy innym udało się popchnąć Raspberry Pi 3B\+ jeszcze dalej do imponującego 1,6 GHz przy użyciu zarówno aktywnych, jak i pasywnych metod chłodzenia. Jednak wyniki te mogą nie być spójne dla wszystkich urządzeń.

Podkręcanie Raspberry Pi 3B/3B\+ do tak wysokich prędkości niesie ze sobą nieodłączne ryzyko. Jeśli zwiększona częstotliwość taktowania spowoduje niestabilność systemu, rozsądne może być albo zmniejszenie podkręcenia, albo ulepszenie pasywnych i aktywnych mechanizmów chłodzenia urządzenia. Niestety, próba przekroczenia limitów podkręcania może doprowadzić do tego, że system nie osiągnie pulpitu po uruchomieniu.

Co zrobić, gdy Raspberry Pi 3 się nie uruchamia?

W przypadku trudności z uruchomieniem Raspberry Pi 3B/3B\+ po wprowadzeniu zmian w pliku “config.txt”, prosimy o zachowanie spokoju. Istnieje proste rozwiązanie polegające na przytrzymaniu przycisku “Shift” podczas procesu inicjalizacji, aby chwilowo dezaktywować ustawienie podkręcania, umożliwiając w ten sposób normalne działanie urządzenia. Następnie rozsądne może być obniżenie wcześniej zastosowanego poziomu podkręcenia w celu uzyskania optymalnej wydajności.

W przypadku, gdy Raspberry Pi nie włączy się po wypróbowaniu poprzednich rozwiązań, można odłączyć urządzenie od źródła zasilania, wyjąć kartę microSD i włożyć ją do oddzielnego komputera za pomocą kompatybilnego czytnika kart USB w celu edycji. Użytkownik może następnie zmodyfikować konfiguracje podkręcania lub je dezaktywować, umieszczając poprzedzający znak “#” na początku każdej linii konfiguracji w pliku “config.txt” znajdującym się w katalogu “/boot/overclock/”.

Podkręcanie Raspberry Pi 3 jest łatwe

Podkręcanie Raspberry Pi 3B lub 3B\+ można osiągnąć ze względną łatwością. Może to jednak wymagać zwiększonego poziomu przepięcia wraz ze wzrostem prędkości zegara. Ważne jest, aby pamiętać, że nadmierne podkręcanie może potencjalnie skrócić żywotność urządzenia.

Zwiększając możliwości obliczeniowe Raspberry Pi poprzez podkręcanie, oczekuje się, że będziesz w stanie wykonywać dodatkowe wymagające zadania obliczeniowe, takie jak odtwarzanie wideo w wysokiej rozdzielczości i emulacja starych gier wideo z większą wydajnością. Rozszerzone w ten sposób możliwości są szerokie, otwierając nowe drogi do wykorzystania Raspberry Pi w różnych zastosowaniach wykraczających poza jego konwencjonalne wykorzystanie.