树莓派4更新固件可降低能耗并提高系统运行效率

树莓派4在推出之后,官方持续更新固件改进性能表现,经历过去4个月多次更新,现在树莓派4在闲置使用的耗电只有原本的一半,在全负载时能耗少了1瓦,而能耗减少则代表产热减少,系统不需要进行温控调频(Thermal Throttling),便能以全速处理工作负载。

官方提到,树莓派4加入了许多新功能以吸引用户升级,包括更快的CPU和GPU以及更大的内存,以太网络升级支持Gigabit带宽,且还提供USB 3.0。而更多的运算能力也代表需要消耗更多的电,树莓派4是所有系列产品中最耗电的型号,树莓派4无论是在闲置抑或是全负载的情况下,都比树莓派3B+耗电不少。

以树莓派4推出当日所安装的固件运行,即便在闲置状态,USB控制器和电源管理器都是热点,而这与树莓派3B+闲置模式的发热表现大不同,且树莓派4在高负载60秒内,SoC温度就会达到摄氏72.1度,但是树莓派3B+在同样条件,温度只会达摄氏58.1度。树莓派4在高峰运行温度会到达摄氏85度,几乎达到需要主动散热系统的程度。

为此,树莓派官方进行一连串的固件更新,从USB控制器到SDRAM,也调整SoC运行电压并优化HDMI视频状态机时脉等。使用最新固件的树莓派4,在闲置模式下电路板温度只有摄氏35度,而高负载60秒的温度也获得改进,只有摄氏64.8度。

官方也分享了树莓派降温小撇步,提到树莓派摆放的朝向与散热有很大的关系,当把GPIO接头朝下,电源和HDMI接口朝上直立摆放,SoC的闲置温度立刻下降2度,而且当工作负载上升,温度上升的速度也会更慢,使得系统较慢进入温控调频,可显著提升平均时派速度。原理是因为直立树莓派可以改善空气对流,让周围空气更快带走温度,同时因为背板离开桌面,大幅增加了冷却面积。

官方以树莓派4B与树莓派3B+编译Linux进行比较,官方提到,即便树莓派4B的CPU全速,只比树莓派3B+快100MHz,但是因为树莓派4B的温度控制获得改善,即便是在全负载,都不会达到需要进行温控调频的温度,因此能持续全速运行,编译Linux工作2660秒就完成,但树莓派3B+处理编译工作负载初期,就已经进入温控调频,因此大部分都以1.2GHz频率运行,只有少数时候能以1.4GHz运行,因此编译工作花费了5097秒。

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