树莓派超频后性能与功耗的关系及提高每瓦性能的方法

准备

  • 树莓派2代B型。
  • 测功率用淘宝37块买的电力检测仪。
  • 电源用我买Nubia Z9 Max时配的,5V 1.5A。

测试方法

  • 修改config.txt的arm_freq来超频。
  • 把scaling_governor里的powersave改成performance来转换到最高频率。
  • 使用aircrack-ng -S来测量满负载的功耗和性能。

数据表格

频率(MHz)待机功耗(W)满载功耗(W)性能(k/s)性能/频率性能/功耗
6001.752.313390.56500146.75
7001.822.653970.56714149.81
8001.832.814550.56875161.92
9001.842.945140.57111174.83
10001.833.085710.57100185.39
10501.843.136000.57143191.69
11001.893.376290.57182186.65

注:频率为1100MHz时,默认电压下,在高负载的情况下不能稳定运行。经测试,把over_voltage调为2可稳定运行。

结论

  • 在governor为powersave的情况下,待机功耗为1.75W。
  • 在governor为performance的情况下,待机功耗在不同频率下变化很小,约为1.84W。
  • 随着频率的增加,每频率性能略微增加。
  • 在over_voltage=0的情况下,随着频率的增加,每瓦性能增加。

因此,如果想提升每瓦性能,我们可以在系统稳定的前提下,不加压,尽量超频。

另外,我们看到,即使加压超频,加压后的1100MHz的每瓦性能依然比不加压时的1000MHz高。提高低频率的每瓦性能的方法在后记中有讨论。

后记

这些是在我完成树莓派超频后性能与功耗的关系后做的实验。

意外发现

  • 在超频后但CPU频率仍为600MHz的情况下,满载功耗和性能有略微上升。
  • 在最高频率1000MHz、实际频率600MHZ的情况下,满载功耗为2.33W,性能为341k/s。待机功耗不变(原待机功耗2.31W,性能339k/s)。

这说明超频后会极轻微地增加最低频率(即600MHz)时的满载功耗和性能

系统稳定时的加压测试

arm_freq=1050
over_voltage=3
  • governor为poversave时待机功耗无差别。
  • governor为performance时待机功耗为1.91W,满载功耗为3.38W,性能为599k/s。
  • 同频率下,加压,功耗上升,性能不变,同时发热增加,每瓦性能降低。

因此,在系统稳定的情况下,不应该加压。

提高每瓦性能的方法

这是一个意外发现,我把over_voltage改成负数,希望能降压。本以为会开不了机,但是结果却令人兴奋:over_voltage居然可以是负的! 这说明我们能通过降低电压来提高每瓦性能。

下面是验证:

arm_freq=800
over_voltage=-3

governor为performance时待机功耗为1.78W,满载功耗为2.63W,性能为456k/s,性能/功耗=173.38(原待机功耗为1.83W,满载功耗为2.81W,性能为455k/s)。

这意味着,在保证系统稳定的前提下,我们可以减少电压,来提高每瓦性能。(事实上,我的笔记本CPU一直降低0.1V用。)

所以,在你认为树莓派的性能已经够用的时候(达到你想要的频率后),你可以在保持系统稳定的前提下,尽量降低电压,来提高每瓦性能。