Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi

ghost666 09 Jun 2017 16:05 19530 11
  • Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi
    W Brazylii właśnie padł rekord podkręcenia Raspberry Pi Zero. Zespołowi udało się osiągnąć częstotliwość taktowania równą 1600 MHz i przetestować tak ekstremalnie podkręcony komputer. Dało im to pierwsze miejsce w kwietniu w rankingu HWBOT dla SoC BCM2835, jaki znajduje się w RPi Zero.

    Całe podkręcanie zaczęło się od jednej zajawki na portalach społecznościowych, gdzie udziela się zespół. Opublikowane zostało poniższe zdjęcie z podpisem "dzisiaj jest zły dzień". Większość odbiorców myślała, że pokazany element oderwał się od płytki, prawda była jednak taka, że to właśnie jest początek podkręcania Raspbery Pi Zero.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Autor projektu już kilka miesięcy temu przeprowadził wstępne testy podkręcania Raspberry Pi Zero, początkowo bez jakiejkolwiek modyfikacji sprzętowej. przy taktowaniu 1100 MHz wszystko wydawało się stabilne, ale już przy 1200 MHz tylko czasami udawało się poprawnie uruchomić urządzenie (przy napięciu rdzenia - Vcore - równym 1,4 V).

    Poprzedni rekord podkręcenia tego układu wyniósł 1550 MHz, ale podkręcony komputer uzyskał bardzo niski wynik benchmarka sprzętowego - zaledwie 608,5 PPS. Konfiguracja autora, osiągnęła 1600 MHz i 855,04 PPS. Nie jest to rekord podkręcenia SoC BCM2835 SoC bo pierwsze miejsce z tym SoC zajmuje RRainbo z 1620Mhz (na Raspberry Pi B +), ale osiągnął niższe wyniki w benchmarkach.

    Początkowo autor osiągnął wynik 1560 MHz taktowania procesora i 700 MHz taktowania pamięci. Dało to 844,01 PPS, ale nadal było za mało i nie spełniało ambicji. Aby osiągnąć więcej konieczne były już modyfikacje sprzętowe i zastosowanie specjalnego chłodzenia dla SoC w 'Malinie'.

    Dzięki opisanym poniżej modyfikacjom udało się podkręcić RPi Zero do 1600 MHz - z taką częstotliwością pracowało CPU. Pamięć taktowana było zegarem 700 MHz a GPU 600 MHz. W takiej konfiguracji udało się osiągnąć 855,04 PPS - czyli liczb pierwszych na sekundę, jakie odnalazł algorytm testujący system.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Tak ekstremalne podkręcenia SoC nie było łatwym zadaniem. Początkowy barierą, na poziomie 1200MHz było Vcore. Maksymalne napięcie rdzenia, jakie można było ustawić programowo wynosi w tym systemie 1,4 V. Aby uzyskać wyższe taktowanie konieczne było skorzystanie z zewnętrznego źródła zasilania dla SoC. W celu jego podłączenia odlutowano cewkę L3 (widoczna na schemacie), co pozwoliło na podanie Vcore bezpośrednio z zewnętrznego zasilacza.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Na schemacie poniżej widać gdzie podłączona jest cewka L3.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Jednakże podanie zewnętrznego zasilania nie było takie proste - autor nie posiada dostatecznie precyzyjnego zasilacza regulowanego. Dlatego też skonstruował stabilizator w oparciu o kład LM2596, który z napięcie 5 V stabilizuje potrzebne Vcore.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi




    System chłodzenia RPi był kolejnym wyzwaniem w systemie. Początkowo, przy częstotliwości 1300 MHz i niepodniesionym napięciu zasilania wystarczył doklejony radiator, posmarowany pastą termoprzewodzącą i wentylator. Wraz z podnoszeniem częstotliwości taktowania, powyżej około 1400 MHz koniecznie było już dodanie modułu Peltiera i finalnie zanurzenie jego radiatora w wodzie z lodem. Przy taktowaniu około 1500 MHz napięcie Vcore wynosiło nawet do 2,05 V. Dzięki systemowi chłodzenia procesor jednakże utrzymywany był w komfortowej temperaturze nie przekraczającej 45 stopni celsjusza.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Aby osiągnąć bardzo niskie temperatury potrzeba dobrego radiatora na gorącą stronę Peltier. Wykorzystanow tym celu stary radiator z procesora Athlon XP 2600. Początkowo system ten chłodzono wentylatorem, ale gdy i to okazało się za słabe autor sięgnął po wodę z lodem w którym zanurzył radiator na module Peltiera. Całość może nie wygląda za dobrze, ale nie o estetykę chodziło, tylko o bicie rekordu podkręcenia.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    W jednym z ostatnich ustawień (już z Peltierem), udało się uzyskać 1560 Mhz. Problemem jednak zaczęło byś skraplanie się wody na PCB Raspberry Pi.

    Na tym etapie uruchamianie komputera było coraz bardziej problematyczne - często się wieszał, nie mówiąc już o problemach z uruchomieniem oprogramowania do testowania jego działania. Zamontowanie większego radiatora czy dodanie mocniejszego wentylatora nie dawały zbyt wielkiej poprawy - wtedy wkroczyło chłodzenie wodne.

    Autor postanowił zanurzyć część radiatora na module Peltiera w zimnej wodzie z lodem i solą. W ten sposób możliwe jest uzyskanie bardzo niskiej temperatury, nawet dwadzieścia stopnii poniżej zera.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Temperatura SoC przy wykorzystaniu tego rodzaju chłodzenia wyniosła przy rozruchu 2,4°C. Jednakże uważanie na wykraplającą się na płytce wodę zaczęło być krytyczne.

    Rekordowe podkręcanie Raspberry Pi


    Z tak przygotowanym chłodzeniem udało się uruchamiać system w sposób na tyle stabilny, że możliwe było uruchomienie HWBOT do zmierzenia wydajności systemu. W tej konfiguracji udało się pobić rekord punków systemu.

    W czasie bicia rekordu napięcie rdzenia wynosiło około 2,06 - 2,07 V. Temperatura SoC wynosiła około 15°C.



    1600 MHz jest magiczną granicą dla Raspberry Pi. Głównie dlatego, że system ma zablokowaną możliwość wyższego taktowania. Alternatywne oprogramowanie, jakie jest dostępne dla innych 'Malin' z tym SoC niestety nie działa na Zero. Ostatnim problemem, jaki blokuje możliwość osiągnięcia wyższego taktowania, jest ograniczenie pętli PLL taktującej procesor.

    Źródło: http://blog.everpi.net/2017/04/raspberry-pi-zero-overlock-extremo-1600mhz.html

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11198 posts with rating 9468, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • #3
    RaTaJ_87
    Level 13  
    Ciekawe jaki pobór prądu uzyskuje R Pi Zero po takim podkręceniu ?
  • #4
    ghost666
    Translator, editor
    RaTaJ_87 wrote:
    ciekawe jaki pobór prądu uzyskuje R Pi Zero po taki przetaktowaniu ?


    Ciężko to oszacować, ponieważ tak zmodyfikowane RPi pobiera zasilanie z kilku źródeł - rdzeń CPU zasilany jest z innego napięcia niż reszta systemu.
  • #5
    Duch__
    Level 31  
    Co tam pobór Raspberry podkręconego przy tym ile Amper trzeba dostarczyć do samego modułu Peltriera...
  • #6
    nici
    Moderator Chiptuning
    Dokładnie, zrobiono to jako sztuka dla sztuki niż do pożytecznego wykorzystania.

    Sam procesor gdyby miał wyprowadzone jakiś metalowe miejsce styku do radiatora, to moduł peltiera byłby zbędny.
  • #7
    xE5150
    Level 25  
    Sensu to nie ma. Gość bez pojęcia to robił. Jak chciał schłodzić układ radiatorem i wentylatorem to trzeba zrobić odpowiednie mocowanie, a nie przyczepić układ na gumkach, termokleju... Kładzie wentylatorem do dołu, blokując swobodny przepływ powietrza. Szkoda słów na taką partaninę. :)
  • #8
    web69
    Level 31  
    Moja żona raz pojechała Tico 165Km/h I co z tego że było z górki i z wiatrem...Nic to nie wniosło dla potomnych, pożytku zero. Jakby to raspberry działało w normalnej obudowie z pojedynczym zasilaniem 5-10W to OK. sztuka dla sztuki
  • #9
    tronics
    Level 38  
    Heh, rekord prędkości osiągniętej przez człowieka na lądzie, wodzie i w powietrzu też nie ma większego zastosowania w codziennym życiu. Co z tego. Nie musi. Nie wiem po co takie komentarze? OC to taka dyscyplina naukowo-sportowa ;)
  • #10
    nici
    Moderator Chiptuning
    tronics wrote:
    OC to taka dyscyplina naukowo-sportowa
    Tak samo jak podkręcone silniki do 1/4 mili itp. Taki silnik więcej ( dłużej ) nie pojedzie na takim obciążeniu. Tak samo jak to Rpi0
  • #11
    Jawi_P
    Level 35  
    nici wrote:
    Tak samo jak podkręcone silniki do 1/4 mili itp. Taki silnik więcej ( dłużej ) nie pojedzie na takim obciążeniu. Tak samo jak to Rpi0

    No bo przecież nie o to w takim podkręcaniu chodzi. To nie jest wyciskanie użytecznej mocy z CPU. Jak tronics powiedział - sport techniczny.
    Biegacze też nie biegają po ulicy sprintem. Można wyciągać mnóstwo analogii jak z rękawa, ale nie w tym rzecz.

    Dodano po 2 [minuty]:

    xE5150 wrote:
    Kładzie wentylatorem do dołu, blokując swobodny przepływ powietrza.

    Na której fotce? Bo ja nie widzę zasłaniania wentylatora. Na jednym jest z boku, na kolejnym radiator ma przepływ bo leży podniesiony na jakiejś podstawce.
    Przecież to tylko zabawa w wyciskanie "potów". A że się udało pobić jakiś tam rekord, to zostało opublikowane. Dla chwały :)
    Przestańcie wszystko hejtować.