树莓派如何超频,实现稳定与性能的平衡

在本指南中,详细记录了怎么让树莓派超频,如何实现稳定性和性能之间的平衡。

Raspberry-Pi-Overclocking-Thumbnail.jpg

实际上没有任何真正的最佳设置来超频树莓派,在开始之前,必须说明,超频确实会使树莓派的保修失效,超频也会造成设备的各种问题,所以使用时要自担风险。

大多数项目不需要超频你的Pi,但它对诸如游戏,服务器和其他重型软件是有好处的。

每个树莓派的处理器都有不同的上限,在开始出现问题之前,可以试试它们的潜力。

这种限制的差异是由于CPU的制造方式造成的。CPU的制造方式是大晶圆。

这个晶圆包含了很多CPU,在这个制造过程中,并不是所有的CPU都是一样的。

有些能承受更高的时钟速率,另一些则最适合默认的时钟率。默认出厂时钟率是出产晶圆的处理器的性能保证。

实现最佳超频性能

为了能够让树莓Pi达到最佳的超频性能,强烈建议在处理器上应用散热片。

需要散热器的原因是,当你超频处理器时,处理器的功率会更大,从而增加处理器产生的热量。如果这些热量没有足够快的消散,就会对处理器造成一些严重的损害。

散热器的工作原理是增加热量传递到的总表面积,同时在设计上,空气可以快速地在其间流动,并将散热器冷却下来。

必须充分测试你的超频设置,看看在Raspberry Pi开始达到极限并冻结之前,可以达到的最大频率。我会运行一个方法,可以用它来看看Raspberry Pi的超频能力有多强,然后才会开始失效。

我也强烈建议你确保你的电源是足够的(5V 2A)。你会发现大多数的USB充电器并不能提供足够稳定的电压来处理树莓派的超频。

频率超频选项

arms_freq – 此设置决定了ARM处理器的频率。数字越高,它将尝试运行处理器的速度越快。

gpu_freq – 将每一个与GPU相关的频率设置为相同的值,因此core_freq、h264_freq、isp_freq和v3d_freq将被设置为这个值。

core_freq – GPU核心频率,在Raspberry Pi 1上,这对ARM性能有影响,因为它驱动L2缓存。在Raspberry Pi 2及以后的版本中,这个问题不再是问题。

h264_freq – 渲染h264编解码器的硬件视频块的频率。

isp_freq – 这是图像传感器管道块GPU的频率。它处理的事情,如相机。

v3d_freq – GPU的3D渲染块的频率。

sdram_freq – 这是SDRAM芯片的频率。这个设置控制了Raspberry Pi的RAM的运行速度。

电压超频选项

(!)电压不能单独选择。它们都将被设置为最低电压(! )

(!)最低为-16,最高为8。每一步是0.025伏。默认为0,有1.2伏(!)。

over_voltage – ARM 和 GPU 内核电压调整,默认为

over_voltage_sdram – ARM 和 GPU 内核电压调整,默认为

Over_voltage_sdram_c – SDRAM控制器电压调整。

Over_voltage_sdram_i – SDRAM I/O电压调整。

Over_voltage_sdram_p – SDRAM phy电压调整。

超频Raspberry Pi 1和2。

开始超频Raspberry Pi 1和2之前,首先需要启动raspi-config工具。

请注意,如果使用的是Raspberry Pi 3,需要跳到的 “Raspberry Pi 3超频 “部分,因为raspi-config工具没有预设Pi 3和更新版本的超频。

要打开raspi-config工具,首先需要进入终端。在Raspbian桌面上有一个图标。

如果你已经在终端会话中,那么你需要做的就是输入以下命令。

sudo raspi-config

我感兴趣的选项是 “ Overlocking“。

使用向上和向下方向键导航到它。

突出显示菜单项后,按Enter键选择。

在按下ENTER键后,会看到以下警告。

Be aware that overclocking may reduce the lifetime of your
Raspberry Pi. If overclocking at a certain level causes
system instability, try a more modest overclock. Hold down
shift during boot to temporarily disable overclock.
See http://elinux.org/RPi_Overclocking for more information

树莓派1超频

以下是树莓Pi 1上可以选择的选项。

Choose overclock preset

None   700MHz ARM, 250MHz core, 400MHz SDRAM, 0 overvolt
Modest 800MHz ARM, 250MHz core, 400MHz SDRAM, 0 overvolt
Medium 900MHz ARM, 250MHz core, 450MHz SDRAM, 2 overvolt
High   950MHz ARM, 250MHz core, 450MHz SDRAM, 6 overvolt
Turbo  000MHz ARM, 500MHz core, 600MHz SDRAM, 6 overvolt

Raspberry Pi 1是最开放的Raspberry Pi,可以被超频。这种超频的能力主要是由于它的默认时钟频率为700MHz的适度。

它也只有一个ARM内核。与Raspberry Pi 2和Raspberry Pi 3相比,用户有更大的回报,可以超频,从而可以运行更密集的任务。Pi 2和3都拥有四核处理器,以及更高的默认时钟核心。

任何需要过电压的超频都意味着你需要有一个非常稳定的电源,可以为树莓Pi提供合适的电压和安培。

如果你想在几乎没有任何后果的情况下超频Raspberry Pi 1,那么适度应该是一个安全的选择,因为它不需要额外的电压到处理器。

高级树莓派1超频

Raspberry Pi 1有一个更高级的超频选项,这个选项需要修改存储所有超频值的配置文件,并对每个超频值进行单独调整。

这个配置文件可以让你进一步超频Raspberry Pi 1,而不是raspi-config工具所允许的,因为你可以调整每个值。编辑这些值需要对超频有一定的了解,所以要小心。

Raspi-config工具已经为Raspberry Pi 1的超频提供了相当广泛的选项列表,我们强烈建议在单独更改数值之前,先利用该工具中的可用选项。

仅建议高级用户修改文件。

要做到这一点,首先编辑SD卡上的配置文件,在/boot/config.txt。

树莓派2超频

Choose overclock preset

None  900MHz ARM, 250MHz core, 400MHz SDRAM, 0 overvolt
High 1000MHz ARM, 500MHz core, 500MHz SDRAM, 2 overvolt

Raspberry Pi 2标榜着Raspberry Pi的性能大幅提升,900MHz的默认时钟,以及4个核心。与Raspberry Pi 1的700MHz、单核处理器相比,Pi 2有了很大的改进。

不过,尽管性能有所提升,但总归还有更多的东西需要挤出来。与Raspberry Pi 1不同的是,Raspberry Pi 2在raspi-config中只有一个额外的超频选项。

这就是 “高 “超频选项,虽然只是有些轻微的超频,但它确实需要你有一个稳定的电源。

请注意,使用 raspi-config 工具并不是超频设备的唯一方法,你也可以通过修改 /boot/config.txt 来超频,但只有高级用户才知道如何调整每个值。你也可以通过修改/boot/config.txt来超频,但这只适合那些知道调整每个值的高级用户。

高级树莓派2超频

Raspberry Pi 2有一个更高级的超频选项。这个选项需要修改存储所有超频值的配置文件,并单独调整每一个。

修改这个文件可以让你比raspi-config工具更进一步地超频Raspberry Pi 2,因为你可以调整每个值。

改变这个文件需要对超频有一定的了解,所以要小心摆弄这些数值。我们在前面的教程中解释了每个可配置变量。

仅建议高级用户更改这些值。

要实现这一点,首先要编辑SD卡上的配置文件,在/boot/config.txt。

下面我们为Raspberry Pi 2提供了一些经过测试的超频。请注意,这些可能会导致一些问题,所以如果你对高级超频感兴趣,值得使用这些作为一个开始的基础。

arm_freq=1050
gpu_mem_512=384
core_freq=500
h264_freq=0
isp_freq=0
avoid_pwm_pll=1
sdram_freq=550
over_voltage=6
avoid_safe_mode=1
force_turbo=0

如果超频导致任何问题,你可以尝试在开机时按住SHIFT键恢复到默认时钟。

或者修改/boot/config.txt文件来删除任何超频。

树莓派3超频

Raspberry Pi 3,以及Raspberry Pi Zero,是比较复杂的Raspberry Pi的超频。在发布时,raspi-config工具并不支持Raspberry Pi 3或Raspberry Pi 4的超频。

而不是依靠raspi-config工具来超频Raspberry Pi 3,我们不得不手动调整/boot/config.txt中的数值。

必须手动编辑数值,使得设备的超频变得非常复杂。因此,你必须单独调整所有的数值,而不是使用预先测试和预先考虑好的超频。

关于树莓Pi 3有两点需要注意,那就是即使在其基本时钟速率下,它也会产生大量的热量。

因此,在开始超频之前,树莓Pi 3的处理器上必须放置一个散热片,以确保任何超频都能保持稳定。

这也是树莓Pi 3必须有足够的电源的要求。确保你使用的适配器能提供5v 2500 mA的保证。

尽量远离廉价的电源或USB充电器,因为它们往往不能提供合适的电量,这将导致超频不稳定。

高级树莓派3超频

这个选项需要对超频有一定的了解,所以要小心摆弄数值。我们在本指南的前面解释了每个可配置变量。调整这个选项只推荐给高级用户。

要实现超频,首先要编辑SD卡上的配置文件/boot/config.txt。

下面我们有一些经过测试的和有些稳定的设置,供你开始利用。他们应该提供一个体面的速度增加,但再次你应该小心,因为这可能会降低设备的寿命。

#Overclock Settings
arm_freq=1350
over_voltage=6
temp_limit=80
core_freq=500

#GPU Based
h264_freq=333
avoid_pwm_pll=1
gpu_mem=320
v3d_freq=500

#Ram Overclock
sdram_freq=588
sdram_schmoo=0x02000020
over_voltage_sdram_p=6
over_voltage_sdram_i=4
over_voltage_sdram_c=4

#Sound Fix
hdmi_drive=2

使用下面的脚本来测试您的Raspberry Pi超频。

测试Raspberry Pi超频

在对任何一款Raspberry Pi进行超频设置后,你都想知道它是否稳定。

虽然一些超频会出现正确的功能,但这并不能保证。下面我们利用的脚本可以将Raspberry Pi推向极限。

第一个是最大限度地提高CPU的利用率。这个脚本会强制Raspberry Pi达到你的超频速度,加热处理器,让电源处于负载状态。

其次,该脚本读取SD卡的全部内容。这个脚本可以测试RAM维持其时钟速率的能力,并确保Raspberry Pi的I/O接口没有任何问题。

最后,该脚本测试以确保SD卡不会被超频破坏。它通过多次向SD卡写入512mb的文件来实现这一目的。

该脚本将帮助检测超频是否会导致任何损坏,从而在每天使用Raspberry Pi时导致重大问题。

树莓派稳定性测试代码

首先,需要把bash脚本上传到树莓派上。

使用您最喜欢的文本编辑器,如nano或vi,在/home/pi/stresstest.sh处创建一个新文件,并将以下脚本写入该文件。

#!/bin/bash
#Test from https://elinux.org/RPiconfig
#Overclock_stability_test
#Simple stress test for system. If it survives this, it's probably stable.
#Free software, GPL2+

echo "Testing overclock stability..."

#Max out all CPU cores. Heats it up, loads the power-supply. 
for ((i=0; i<$(nproc --all); i++)); do nice yes >/dev/null & done

#Read the entire SD card 10x. Tests RAM and I/O
for i in `seq 1 10`; do echo reading: $i; sudo dd if=/dev/mmcblk0 of=/dev/null bs=4M; done

#Writes 512 MB test file, 10x.
for i in `seq 1 10`; do echo writing: $i; dd if=/dev/zero of=deleteme.dat bs=1M count=512; sync; done

#Clean up
killall yes
rm deleteme.dat

#Print summary. Anything nasty will appear in dmesg.
echo -n "CPU freq: " ; cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq
echo -n "CPU temp: " ; cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp
dmesg | tail 

echo "Not crashed yet, probably stable."

使用稳定性代码

一旦你正确写好了脚本。保存并退出,按Ctrl + X然后按Y,最后按Enter键。

在运行这个脚本之前,我们必须赋予脚本执行权限,否则,它将无法正常运行。

我们通过在终端输入以下命令来实现。

sudo chmod +x /home/pi/stresstest.sh

现在,我们需要做的就是运行这个脚本。

请注意,这很有可能导致您的Raspberry Pi完全崩溃或冻结。如果确实如此,这表明您应用于Raspberry Pi的超频不稳定,您应该尝试将其调回。

脚本也会从dmesg命令中显示错误,如果有任何错误显示,说明超频不稳定。再一次,和之前一样,尝试调回超频。

任何SD卡的问题都是由core_freq的超频引起的。您应该尝试调回这个频率,以减少SD卡损坏的机会。

一旦你准备好了,运行下面的命令来开始压力测试。准备好给几分钟的时间来完成这个测试。

bash /home/pi/stresstest.sh

一旦完成,它应该给你一些信息。

它会给你处理器当前的运行速度,测试后应该和超频差不多。

它反馈的第二个数值是处理器当前的温度。这个数字的前两位是你最要注意的。例如,43850将是43ºC。任何高于63ºC的温度都极有可能导致您的Raspberry Pi出现问题。

有几种方法可以解决树莓Pi上的高温问题。

  • 首先,你可以安装一个散热器。
  • 其次,利用提供良好气流设计的机箱。
  • 最后,你可以随时尝试给树莓皮安装一个小风扇,尝试更快地给设备降温。

当然,更简单、更便宜的选择只是把超频调回来,以减少处理器的额外压力。

在处理器速度和温度之后,dmesg将打印来自内核的消息缓冲区。这条信息将是一条重要的信息,需要阅读。注意这里是否有错误。

如果这里没有错误,说明你的Raspberry Pi现在应该有一个稳定的超频,但是和以往一样,仍然不能保证它能保持稳定。

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