Overclocker le Raspberry Pi 4

L’ordinateur mono-carte Raspberry Pi 4 est, comme nous le démontrons, une sorte de bête par rapport à ses prédécesseurs. Mais il existe un moyen d’obtenir encore plus de performances – ou tout autre modèle de Raspberry Pi, d’ailleurs: augmenter la vitesse de l’horloge grâce à l’overclocking.

(Crédit image: Gareth Halfacree)

Overclocker un Raspberry Pi: Ce que vous devez savoir

Bien que l'overclocking d'un Raspberry Pi 4 soit, à première vue, aussi simple que de modifier un fichier de configuration, il n'annule même pas votre garantie, à moins que vous ne le preniez à l'extrême, il y a quelques points à connaître avant vous commencez.

Vous aurez besoin d’une alimentation de bonne qualité. Une offre tierce qui fonctionne bien sur un Raspberry Pi 4 fonctionnant à une vitesse de stock ne répondra pas nécessairement aux exigences d’une unité overclockée. Procurez-vous une unité de qualité ou celle d’un fabricant tiers de confiance et surveillez de près le symbole éclair en haut à gauche de l’écran: c’est un avertissement pour le manque de puissance de votre Raspberry Pi.

Vous aurez probablement besoin d’être actif. Bien que cela ne soit pas absolument nécessaire, en particulier si vous n’essayez que d’expérimenter, le Raspberry Pi 4 fonctionne à plein régime. Un petit dissipateur thermique passif, disponible chez presque tous les revendeurs Raspberry Pi que vous souhaitez nommer, vaut mieux que rien, mais il est préférable d’ajouter un ventilateur pour le refroidissement actif. Des ventilateurs minuscules, alimentés par l'en-tête, sont disponibles mais relativement rares et coûteux; Une solution moins coûteuse peut consister à rechercher des boîtiers tiers comprenant des supports pour un ventilateur plus grand ou l'accessoire officiel PoE (Raspberry Pi) Power-over-Ethernet (PoE) doté de son propre ventilateur monté sur carte. Si vous ne refroidissez pas le Raspberry Pi 4, vous ne l’endommagerez pas, mais il atteindra rapidement son point d’accélération thermique, annulant ainsi le point de l’overclocker.

Vous n'avez pas à vous soucier de votre garantie. Chaque Raspberry Pi est livré avec un «fusible» logiciel dans son système sur puce (SoC), qui ne se déclenche que lorsque deux fonctions clés sont définies: une règle la tension du cœur au-dessus des niveaux de sécurité reconnus, l'autre force le processeur à fonctionner à sa vitesse maximale en tout temps. Évitez d'utiliser ce dernier – le force_turbo option – et votre garantie est en sécurité.

Overclocking du processeur

La plupart des charges de travail du Raspberry Pi sont liées à la vitesse d'horloge de l'unité de traitement centrale (plutôt que de l'unité de traitement graphique) du SoC, ce qui en fait le lieu évident pour commencer à expérimenter. Pour commencer, vous aurez besoin de votre Raspberry Pi 4 et de ses accessoires, ainsi que d’une carte microSD avec une copie de NOOBS – le nouveau logiciel Out Of Box – compatible avec le Raspberry Pi 4. En cas de doute – et en particulier si vous avez utilisé une version plus ancienne models before – téléchargez une nouvelle copie de NOOBS à partir du.

La raison d'utiliser NOOBS, plutôt qu'une installation simple de Raspbian, est simple: NOOBS inclut la possibilité de modifier les fichiers de configuration dans /démarrage répertoire même si Raspbian ne peut pas se charger. Si quelque chose ne fonctionne pas et que votre Pi ne démarre pas, maintenez simplement la touche Maj enfoncée au démarrage pour accéder au mode de récupération NOOBS et modifier le fichier de configuration à partir de là.

La plupart des paramètres de configuration de base pour un Raspberry Pi se trouvent dans un fichier appelé utilement config.txt dans le /démarrage annuaire. Il s’agit d’un fichier texte standard que vous pouvez ouvrir de différentes manières: Double-cliquez dessus dans Raspbian, c’est suffisant pour vous montrer son contenu, mais pas pour sauvegarder vos modifications. Pour cela, vous aurez besoin de privilèges élevés. Ouvrez un terminal avec Control, Alt et T, puis tapez:

sudo nano /boot/config.txt

Cela ouvre le fichier dans l'éditeur de texte Nano avec des privilèges de niveau racine, équivalents au compte Administrateur de Windows. À l'aide des touches du curseur, faites défiler vers le bas et trouvez la section marquée (pi4), qui contient les paramètres chargés uniquement lorsque la microSD est exécutée dans un Raspberry Pi 4. Si vous overclockez un modèle différent de Raspberry Pi, dirigez-vous simplement vers le bas du fichier.

Sur une nouvelle ligne sous (pi4), tapez ce qui suit:

surtension = 2
arm_freq = 1750

Le premier de ces paramètres, surtension = 2, augmente la tension fournie au SoC d’environ 0,05 V; c’est peu, mais sans ce petit coup de pouce supplémentaire, il est peu probable que vous puissiez démarrer votre Raspberry Pi 4 à sa nouvelle vitesse d’horloge supérieure.

Le deuxième réglage, arm_freq = 1750, définit la vitesse d’horloge des quatre cœurs de processeur Arm Cortex-A72 du SoC sur 1 750 MHz ou 1,75 GHz, soit une augmentation de 250 MHz par rapport au réglage d'origine à 1,5 GHz. Au moment de la rédaction de cet article, cette augmentation était la plus grande possible: toute puissance supérieure à 1 750 MHz nuit activement aux performances. Après le lancement, les mises à jour du micrologiciel peuvent augmenter cette limite jusqu'à 2 GHz pour les utilisateurs disposant d'un refroidissement adéquat.

Enregistrez les modifications avec Control et O, puis quittez Nano avec Control et X. Vous devrez redémarrer le Raspberry Pi 4 pour recharger le nouveau fichier de configuration. Pour ce faire, tapez:

redémarrage sudo

Si tout s'est bien passé, Raspbian se chargera normalement; sinon, maintenez la touche Maj enfoncée pour charger le mode de récupération NOOBS et essayez d'augmenter le surtension réglage ou diminution de la arm_freq réglage. Notez que vous ne pouvez pas augmenter surtension supérieur à 6 – équivalent à une augmentation de 0,15 V de la tension du cœur – sans utiliser le force_turbo réglage et annulation de votre garantie.

Analyse comparative d'un overclock CPU

le Raspberry Pi 4 n’est pas seulement un fichier de configuration; cela a un impact réel sur la charge de travail réelle et les points de repère synthétiques.

Le benchmark Linpack offre un aperçu des performances en virgule flottante: les modes simple précision et double précision enregistrent une amélioration des performances de 16 à 18% avec l'overclocking actif, tandis qu'une version simple précision utilisant les noyaux Arm de NEON Les instructions d'accélération sont levées d'environ 15%.

Un test réel de compression de fichiers, dans lequel un fichier volumineux contenant des données aléatoires est compressé à l'aide des utilitaires de compression bzip2 à thread unique et de compression lbzip à threads multiples, montre un gain un peu plus faible, d'environ 9% plus rapide et de 7% plus rapide -foulé.

Le benchmark d’édition d’images, construit à l’aide du logiciel populaire open source GIMP, profite davantage du processeur optimisé: en 39,2 secondes contre 47,35 secondes sur un Raspberry Pi 4 cadencé au stock, il affiche un gain impressionnant de 17,2%.

Même la navigation sur le Web est améliorée: le repère Speedometer 2.0, qui mesure la réactivité des applications Web, est amélioré d'environ 11% avec les nouvelles horloges.

Cependant, tout ne profite pas de la nouvelle vitesse d'horloge. Le jeu de tir à la première personne d’OpenArena, basé sur la Quake III Arena d’id Software, ne voit qu’une différence de marge d’erreur dans le nombre de trames par seconde. De telles applications sont généralement limitées par le GPU, plutôt que par le processeur; pour améliorer les performances ici, le GPU a besoin d’une certaine attention.

Overclocking du GPU

Overclocker le processeur graphique de Raspberry Pi 4 n’est pas plus difficile que d’overclocker son processeur et est contrôlé à l’aide du même fichier de configuration que précédemment. Ouvrez un terminal avec Control, Alt et T et tapez:

sudo nano /boot/config.txt

Faites défiler jusqu'à la (pi4) section, comme précédemment, et ajoutez la ligne suivante:

gpu_freq = 600

Lorsque le paramètre arm_freq contrôle la vitesse d'horloge du processeur, le gpu_freq paramètre sans surprise fait la même chose pour la vitesse d'horloge du GPU. La valeur par défaut est 500 MHz. 600 MHz offre un gain de performance modeste sans trop de risque, tout en maintenant votre garantie intacte.

Il est probable que l’overclocking du processeur et du processeur graphique est trop important pour votre paramètre de surtension: recherchez la ligne qui lit surtension = 2 et le changer:

surtension = 4

Enregistrez le fichier avec Control et O et quittez Nano avec Control et X. Redémarrez le Raspberry Pi 4 et tout devrait bien se passer. si Raspbian ne se charge pas, maintenez la touche Maj enfoncée pour accéder au mode de récupération NOOBS et modifiez le fichier de configuration pour augmenter la surtension à 6.

N’essayez pas d’augmenter le paramètre over_voltage au-delà de 6; Les valeurs supérieures à cette valeur sont ignorées, sauf si vous définissez également le paramètre force_turbo. Vous permutez ainsi un fusible dans le SoC qui annule votre garantie.

Analyse comparative d'un overclock GPU

Vous pensez qu’il est inutile de réexécuter les tests de performances basés sur le processeur pour voir comment l’overclockage du GPU les affecte, de la même manière que l’exécution du test de performance OpenArena basé sur un GPU était inutile après l’overclockage du processeur. Cependant, vous vous trompez: le GPU de Raspberry Pi bénéficie d’un contrôle beaucoup plus important que ce à quoi vous vous attendiez, grâce à l’origine du SoC en tant que puce multimédia pour les décodeurs et les systèmes de divertissement.

La référence Linpack le prouve bien: les performances en simple précision ont encore augmenté, passant à près de 20% par rapport au Raspberry Pi 4 de base, contre seulement 17% pour un overclock en CPU uniquement. Les gains en double précision sont quelque peu inférieurs, mais les performances accélérées par NEON sont à nouveau 20% plus élevées que les 15% d'augmentation de l'overclock en CPU uniquement.

Le déjeuner gratuit n’existe bien sûr pas, et le test réel de compression de fichiers raconte une histoire différente: le test à un seul thread ne montre aucun changement par rapport à l’overclock du processeur uniquement, tandis que la version multithread est passée de la les 6,7% précédents gagnaient à seulement 1,3%.

Pour l’édition d’images, les performances ont à nouveau baissé: l’augmentation de 17,2% obtenue à partir de l’overclocker pour le CPU uniquement est tombée à 6,6%, ce qui a ajouté trois secondes au temps d’achèvement.

En ce qui concerne la navigation sur le Web, l’histoire est un peu plus heureuse: le gain de performance de 11,2% mesuré sur l’overclocker uniquement à l’UC est passé à 12,4%, et bien qu’il ne s’agisse là que d’un gain mineur, il ne s'agit en tout cas pas des pertes constatées dans les autres. tests.

Sans surprise, le point de référence du jeu OpenArena brille. En basculant l’horloge du processeur graphique à 600 MHz de la mémoire d'origine, la fréquence d'images du jeu augmente de 16,4%, passant de 41,4 images par seconde à 48,2 images par seconde.

Conclusion

Le est déjà un appareil puissant, battant facilement ses prédécesseurs et sa concurrence à prix similaire dans une gamme de points de repère. Pour ceux qui en ont encore besoin, l'overclocking est un moyen rapide et facile d'obtenir des performances supplémentaires pour les charges de travail du processeur et du processeur graphique. Vous devez toutefois choisir lequel des deux est le plus important pour vous. plus gros gains, et un refroidissement supplémentaire est fortement recommandé.

Les mises à jour du micrologiciel post-lancement peuvent également augmenter la limite de vitesse d'horloge du processeur actuelle de 1,75 GHz, permettant ainsi de réaliser encore plus de gains de performances, et ce, sans invalider votre garantie.

Crédits d'image: Tom's Hardware