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.
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.
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.
Na schemacie poniżej widać gdzie podłączona jest cewka L3.
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.
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.
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.
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.
Temperatura SoC przy wykorzystaniu tego rodzaju chłodzenia wyniosła przy rozruchu 2,4°C. Jednakże uważanie na wykraplającą się na płytce wodę zaczęło być krytyczne.
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
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.
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.
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.
Na schemacie poniżej widać gdzie podłączona jest cewka L3.
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.
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.
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.
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.
Temperatura SoC przy wykorzystaniu tego rodzaju chłodzenia wyniosła przy rozruchu 2,4°C. Jednakże uważanie na wykraplającą się na płytce wodę zaczęło być krytyczne.
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
Fajne? Ranking DIY
