Raspberry Pi 4变得更酷！在过去的四个月中，固件更新已消耗了超过半瓦的闲置功率，而消耗了近一瓦的满载功率。对于MagPi杂志，Gareth Halfacree得到测试。

Raspberry Pi 4 B型

Raspberry Pi 4推出了许多新功能来吸引用户升级：更强大的CPU和GPU，更多内存，千兆以太网和USB 3.0支持。更多的处理能力意味着更多的电能，Raspberry Pi 4是该系列中最耗电的成员。

新的Raspberry Pi模型的发布仅仅是故事的开始。开发是持续不断的，新的软件和固件在其出厂后很长时间都在不断改进。

Raspberry Pi 4更新

Raspberry Pi 4也不例外：自发布以来，已经进行了一系列更新，这些更新减少了其电源需求，并因此使其运行时温度更低。这些更新适用于任何Raspberry Pi 4，无论您是在发布当天还是刚购买时就购买了。

此功能介绍了每个后续固件版本如何改进Raspberry Pi 4，如何使用综合工作负载（与实际任务不同）设计了合成工作负载，以使片上系统（SoC）在尽可能短的时间内变得最热时间越长越好。

继续阅读以了解简单的固件更新可以起作用的奇迹。

我们如何测试Raspberry Pi 4固件版本

为了测试每个固件修订版对热量的处理情况，设计了一种耗电的综合工作负载以代表最坏的情况：stress-ngCPU压力测试实用程序将所有四个CPU内核置于重负载和连续负载下。同时，该glxgears工具练习GPU。可以通过在终端上键入以下命令来安装这两种工具：

sudo apt install stress-ng mesa-utils

可以使用以下命令运行CPU工作负载：

stress-ng --cpu 0 --cpu-method fft

该命令将在默认设置下运行一整天。要取消，请按键盘上的CTRL + C。

要运行GPU工作负载，请输入：

glxgears -fullscreen

这将显示移动齿轮的3D动画，并填满整个屏幕。要关闭它，请按键盘上的ALT + F4。

有关这两种工具如何工作的更多信息，请键入：

man stress-ng
man glxgears

在对此功能进行测试期间，以上两个工作负载将同时运行十分钟。之后，将Raspberry Pi冷却5分钟。

闲置拍摄热图像，然后stress-ng仅在负载60秒后再次拍摄。

基准测试：Raspberry Pi 3B +

在Raspberry Pi 4出现之前，Raspberry Pi 3 Model B +是必不可少的单板计算机。受益于早期Raspberry Pi 3 Model B的所有工作以及改进的硬件，Raspberry Pi 3B +曾经是（现在仍然）是一种流行的设备。在测试Raspberry Pi 4之前，让我们看看它的性能如何。

功率消耗

与之前的产品相比，高效的处理器和电源电路的改进设计有助于保持Raspberry Pi 3B +的功耗：闲置时，该板仅消耗1.91W；运行合成工作负载时，该功率增加到5.77W。

热成像

热像仪可显示电源的出路。闲置时，片上系统相对凉爽，而位于中间右方的USB和以太网控制器组合则是一个明显的热点。SoC是在58.1°C时最热的组件，在负载下，这是CPU密集的综合工作负载经过60秒后得出的。

热节流

该图表在耗时10分钟的高强度综合工作负载下测量Raspberry Pi 3B + CPU的速度和温度。该测试同时在CPU和GPU上运行，然后进行5分钟的冷却。Raspberry Pi 3B +迅速达到了60°C的“软调节”点，旨在防止SoC达到80°C的硬调节最大限制，并且在基准测试期间，CPU的调节速度保持在1.2GHz。

Raspberry Pi 4启动固件

Raspberry Pi 4 Model B推出了对Raspberry Pi 3B +的一系列改进，包括功能更强大的CPU，新GPU，高达四倍的内存和USB 3.0端口。所有这些新硬件都是有代价的：更高的功耗和热量输出。因此，让我们看看Raspberry Pi 4在启动时的性能。

功率消耗

无可否认，Raspberry Pi 4在发布时是一只饿了的野兽。即使在Raspbian桌面上空转，该板也消耗2.89W，在最坏情况下的合成CPU和GPU工作负载下达到7.28W的峰值–与Raspberry Pi 3 B +相比，大幅增加。

热成像

热像仪显示，使用发布日固件的Raspberry Pi 4即使在空闲时也能正常运行，USB控制器的热点位于右中角，电源管理电路位于左下角。在重的合成负载下，SoC的温度在60秒内达到72.1°C。

热节流

Raspberry Pi 4能够比Raspberry Pi 3 B +更长的时间，然后才能使合成工作负荷降低。但仅需65秒即可调节油门。随着工作负载的运行，CPU从1.5GHz下降到稳定的1GHz，然后下降到最低750MHz。

Raspberry Pi 4 VLI固件

为Raspberry Pi 4开发的第一个主要固件更新为Via Labs Inc.（VLI）USB控制器带来了电源管理功能。VLI控制器负责处理两个USB 3.0端口，并且固件更新使它可以运行在较凉的位置。

功率消耗

即使没有将任何东西连接到Raspberry Pi 4的USB 3.0端口，VLI固件升级也会产生显着影响：空闲功耗降低到2.62W，而在繁重的合成工作量下最坏情况下的功耗仅为7.01W。

热成像

毫无疑问，在右中角的VLI芯片上对热量的影响最大。VLI固件有助于使SoC保持在中央，电源管理电路的底部比启动固件低。SoC在负载下达到71.4°C-虽小但可衡量的改进。

热节流

在最坏情况下的合成工作负载中，在VLI芯片上启用电源管理会对性能产生巨大影响：将油门点推回到77秒，CPU在其全速1.5GHz速度下花费更多时间，并且不会下降到总共750MHz。测试结束时，SoC还可以更快地冷却。

Raspberry Pi 4 VLI，SDRAM固件

下一个固件更新旨在与VLI电源管理功能一起使用，它将更改Raspberry Pi 4的内存LPDDR4 SDRAM的运行方式。在不影响性能的同时，有助于在空闲和负载时进一步降低功耗。

功率消耗

与VLI更新一样，SDRAM更新在空闲和负载时都会带来功耗下降。Raspberry Pi 4现在在闲置时消耗2.47W的功率，在最坏的情况下运行时消耗6.79W的功率，这比发布时的7.28W有了实质性的改进。

热成像

热成像显示了迄今为止最大的改进，安装此更新后，SoC和电源管理电路在空闲时的运行温度都低得多。加载60秒后，SoC的温度明显降低至68.8°C-仅比VLI固件降低了近3°C。

热节流

较凉的SoC意味着更好的性能：在最坏情况下的合成工作负载下，其油门点被推回到109秒，此后，在整个十分钟的基准测试运行中，Raspberry Pi 4继续在全1.5GHz和油门1GHz速度之间反弹。平均速度大大提高。

Raspberry Pi 4 VLI，SDRAM，时钟和加载步骤固件

2019年9月的固件更新包括一些更改，同时带来了VLI电源管理和SDRAM固件更新。最大的变化是Raspberry Pi 4上的BCM2711B0 SoC如何根据需求和温度增加和降低其时钟速度。

功率消耗

9月的固件更新具有增量改进：空闲时的功耗降至2.36W，在最坏情况下的合成工作负载下的负载达到6.67W的峰值，所有这些均未降低原始性能或功能。

热成像

改进的处理器时钟可在整个电路板上显着降低空闲温度。在负载下，一切都得到了改善–综合工作量60秒后，SoC达到65°C的峰值，而VLI芯片和电源管理电路显然比以前的固件要凉爽。

热节流

有了此固件，Raspberry Pi 4在最坏情况下的合成工作负载下的油门点将一直推回155秒，是启动日固件达到同一点所花费时间的两倍以上。总体平均速度也有所提高，这要归功于更积极的时钟回落至1.5GHz。

Raspberry Pi 4 Beta固件

Raspberry Pi上没有人会为他们的桂冠而休息。Beta固件正在测试中，并将于不久后公开发布。它带来了许多改进，包括对SoC工作电压的更精细控制以及针对HDMI视频状态机的优化时钟。

要将Raspberry Pi升级到最新固件，请打开“终端”窗口，然后输入：

sudo apt update
sudo apt full-upgrade

现在，使用以下命令重新启动Raspberry Pi：

sudo shutdown - r now

功率消耗

Beta固件减少了空闲时的功耗，以减少总体功耗，同时调整SoC的电压以降低负载时的功耗，而不会影响性能。结果：空闲时降至2.1W，负载时降至6.41W，这是迄今为止最好的。

热成像

空闲时所做的改进在热成像中显而易见：大多数Raspberry Pi 4的电路板首次低于底部35°C测量点。负载60秒后，有一个较小但仍可测量的改进，峰值测量温度为64.8°C。

热节流

尽管Raspberry Pi 4仍然可以使用Beta固件进行调节，但是由于用于测试的合成工作负载的巨大需求，它仍可提供最佳结果：在177s标记处出现节流，而新的时钟控制显着提高了平均时钟速度。该固件还允许Raspberry Pi 4在空闲时增加时钟频率，从而提高了后台任务的性能。

保持Raspberry Pi 4方向凉爽

虽然运行最新固件会大大提高功耗和热量管理，但还有一个技巧可以释放更大的收益：调整Raspberry Pi的方向。对于此测试，将安装了Beta固件的Raspberry Pi 4直立放置，GPIO接头位于底部，电源和HDMI端口位于顶部。

热节流

只需将Raspberry Pi 4垂直移动即可立即产生影响：SoC的闲置温度比以前的最佳水平低2°C左右，并且加热速度更慢-使其能够长时间运行合成工作负载而不会节流并保持显着提高的平均水平时钟速度。

有几个因素在起作用：使组件垂直定向可改善对流，使周围的空气更快地吸收热量，同时将板的背面从绝热的桌面上提起，大大增加了可用的冷却表面积。

油门正时

该图显示了在合成工作负载下达到节流点所花费的时间。Raspberry Pi 3B +位于底部，仅需19秒即可进行软调节。同时，Raspberry Pi 4的每个后续固件更新都进一步推高了油门点-尽管仅通过调整Raspberry Pi的方向即可获得最大的影响。

真实世界的测试

除了综合基准测试，这些板卡在实际工作负载下的性能如何？

查看前几页，很难真正了解Raspberry Pi 3B +和Raspberry Pi 4之间的性能差异。为热油门测试选择的综合基准执行耗电的操作，这在实际工作负载中很少见，然后不断重复这些步骤。

编译Linux

在此测试中，Raspberry Pi 3B +和Raspberry Pi 4均被赋予了从源代码编译Linux内核的任务。这是发生在现实世界中的CPU繁重工作负载的一个很好的例子，并且比故意对早期测试的综合工作负载加重负担更为现实。

有了这种工作量，Raspberry Pi 4轻松成为胜利者。尽管其CPU的全速运行速度仅比Raspberry Pi 3B +快100MHz，但它的效率要高得多，并且结合运行能力而不会达到其热油门，可在近一半时间内完成任务。

内核编译：Raspberry Pi 3B +

Raspberry Pi 3B +在基准编译测试的早期就进行了节流，并一直保持稳定的1.2GHz频率，直到短暂的冷却为止，因为编译器从CPU繁重的工作负荷切换到了存储繁重的工作负荷，从而使其能够短暂回升至再次设为1.4GHz。编译完成了5097秒-1小时24分钟57秒。

内核编译：Raspberry Pi 4模型B

合成工作负载与实际工作负载之间的区别显而易见：在编译过程中，Raspberry Pi 4从来没有达到足够高的温度以进行节流，整个Raspberry Pi 3 B始终保持在其1.5GHz的最高频率，就像Raspberry Pi 3 B +一样，在短暂的时间内，编译器工作负载的变化使它降至空闲速度。编译在2660秒-44分20秒内完成

树莓派用户应该怎么做：

其实这份测试报告最终目的就是希望大家升级最新版本，只有升级最新版本才能将树莓派各型号的性能发挥出来。

甚至用户都不需要安装额外的散热片和散热风扇 (蓝点网注：如果有的话还是继续用更好)就可以满载运行树莓派。

系统功耗与硬件温度本身息息相关，如果散热不佳导致硬件温度过高也可能影响树莓派处理器和内存的运行效率。

因此最后树莓派官方还测试不同姿势带来的散热差异：如果将树莓派如下图竖起来放的话那么可以达到最佳散热。

但如果用户本身使用树莓派保护壳的话会影响空气对流因此竖着放好像意义不大，所以继续使用风扇还是可以的。

怎么升级树莓派最新版固件: 先执行 sudo apt update 命令 , 再执行 sudo apt full-upgrade 命令然后重启系统。

竖着放更清凉

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