《Raspberry Pi 樹莓派官方消息》不要在家裡嘗試這個：將 RP2040 超頻到 1GHz

David Bell是我們的實習生之一，他配備了一台辦公室 Peltier 冷卻器。他上週決定沉迷於一些實驗，以了解他可以對 RP2040 超頻多少。結果讓我們大吃一驚。

事實證明，經過一些非常特殊的處理，RP2040可以超頻到驚人的速度。正如大衛在這裡描述的那樣對其進行超頻也會使其完全停止工作——但這一切都與旅程有關，對吧？大衛要告訴你更多。

大衛怎麼能對我們漂亮的晶片做這種事？
 

我真正喜歡RP2040的一件事是它對於學習計算非常有用。無論是學習 MicroPython 的基礎知識、將硬件與 GPIO 連接，還是學習如何為嵌入式應用程序編寫 C 語言，它都能提供很多東西。我一直在使用 RP2040 了解更多關於超頻的一件事，事實證明，RP2040 是一個出色的超頻平台，能夠達到 1GHz，甚至優於原始的 Raspberry Pi。

為了比較 Pi 和 Pico 之間的性能，我使用了Dhrystone基準測試，這是由 Reinhold Weicker 在 1984 年創建的行業標準。我在 Pico 上使用的版本由Roy Longbottom改編，用於 RP2040 C/C++ SDK ，一位資深的基準測試人員。我還使用 Roy 的可執行文件在 Pi 1 Model B 和Zero W 上運行 Dhrystone。應該注意的是，Roy 在 Pi 1 在 700MHz 和 1GHz 上的 Dhrystone 分數高於我能夠達到的分數——Pico 為1GHz 仍然以 700MHz 擊敗 Pi，但在 1GHz 時輸給了 Pi。

 

Pico（使用 RP2040）和 Pi 1 和 Zero W（均使用 BCM2835）上的 Dhrystone 分數

RP2040 的系統時鐘開箱即用的最大速度為 133MHz——對於微控制器來說這是一個非常可觀的頻率，但與現代計算機的千兆赫頻率相差甚遠。超頻可以幫助縮小這一差距，但要一直達到 1GHz，本書中的每一個技巧都需要真正將 RP2040 推向其極限（甚至遠超極限）。


超頻基礎：工藝、電壓和溫度
在我們繼續之前，重要的是要注意，在 RP2040 數據表中給出的限制之外運行您的RP2040將使您的保修失效，因此如果您決定超頻您的 RP2040，請繼續自擔風險！

決定任何處理器頻率的三個關鍵因素——工藝（可以被認為是矽的固有速度）、電壓和溫度。處理器的基本頻率將反映工藝、電壓和溫度的最壞情況，因為處理器製造商需要能夠保證在所有條件下都能滿足基本頻率。超頻用於通過盡可能多地提高芯片工藝允許的頻率來解鎖給定芯片的全部性能（對於給定的電壓和溫度）。

如果您不想看到燒焦的 Pico，請停止滾動……

超頻者通常會嘗試通過降低處理器溫度和增加電壓來最大化頻率。為了進一步增加他們的機會，他們可能會嘗試尋找一個“黃金芯片”，一個工藝特別快的芯片。在 RP2040 上，可以通過找到在給定電壓和溫度下具有最高環形振盪器頻率的芯片來跨芯片比較工藝。

在 RP2040 上達到 1 GHz
為了充分利用 RP2040 的超頻，有一些技巧有助於獲得更高的頻率。首先是將超頻腳本複製到 RAM，因為一旦 RP2040 超過大約 260 到 270MHz，RP2040 使用的 SPI 閃存就無法跟上。
另一個技巧是使用環形振盪器作為系統時鐘，它能夠根據電壓和溫度動態改變頻率，這意味著它將始終以芯片允許的速度運行。這通常代表您可以獲得比使用默認晶體振盪器小的優勢。然而，為了充分利用環形振盪器，有必要更改它的一些參數：將分頻器設置為 1，級數設置為 2，將驅動強度設置為最大值將使頻率最大化。有關如何執行上述所有操作的更多詳細資訊，已在 GitHub 上傳我所使用的相關資料。

在我的超頻嘗試中，我試圖通過切斷 Pico 上 VREG_OUT 腳位和 DVDD 腳位之間的軌道來最大化我可以提供給 RP2040 的電壓。DVDD 引腳為 RP2040 提供電壓，因此我焊接了與外部電源的連接，以直接控制 RP2040 的核心電壓。

超頻嘗試後的Pico

為了將溫度降至最低，我使用 Peltier 冷卻器將溫度降至 -40°C。一旦芯片被徹底凍結，我就開始增加電壓。為了達到 1GHz，我不得不將電壓一直提高到 3V，這比默認的 1.1V 有了很大的提高。然而，該芯片在 3V 電壓下無法存活很長時間。我能夠運行 Dhrystone 幾次，但是在如此高的電壓下大約兩分鐘後，芯片就死了，從那以後就無法打開。

所以，這是官方的。如果 Raspberry Pi 已有 10 年歷史並且 RP2040 願意在此過程中犧牲自己，則 Raspberry Pi 矽片的性能可以勝過 Raspberry Pi。就實際使用而言，我想不出有人願意將 RP2040 超頻到它自己炸的程度。


資料來源: https://www.raspberrypi.com/news/dont-try-this-at-home-overclocking-rp2040-to-1ghz/