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树莓派3B之CPUGPU和内存超频稳定性测试

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20170902 初成文
20170920 更新sdram超频参数说明
2017-10-05 更新内存超频、添加nbench性能跑分

测试环境

本人测试成功的系统:Raspbian Jessie/Stretch,DietPi,OSMC,LibreELEC
本文示例使用系统：Raspbian Stretch Lite（2017-08-16）

供电：三星充电器5.3V 2A
散热：3块散热铝片+5v小风扇花式接3.3v针脚（5v太吵…）
外壳：全透明亚克力外壳

超频方法

最好先更新一下固件以支持最新的超频选项

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sudo rpi-update

Win下用Notepad++编辑/boot分区（FAT32格式）下的config.txt
Raspbian下需要在root权限(sudo nano /boot/config.txt)下编辑，重启生效

超频参数参考及说明

以下为个人树莓派上通过稳定性测试的超频参数，仅供参考。不同板子会存在体质差异，不一定适合以下配置，建议自行摸索。比如别人能稳定超到1.45g而个人板子超到1450（提高约21%）能开机，但压力测试时会出现死机现象。最好先对CPU超频通过稳定性测试后，再对内存超频，否则可能无法知道是哪个原因导致超频失败。
主频性能大约提升16.7%，（1400-1200）/1200=16.7%

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over_voltage=5
arm_freq=1400
core_freq=500
gpu_freq=500
dtparam=sd_overclock=100
temp_limit=85
#force_turbo=1
over_voltage_sdram=2
sdram_freq=600
sdram_schmoo=0x02000020

解释：

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over_voltage    //CPU/GPU电压，有效值为[-16,8]，0对应1.2v，步进为0.025v，超过6需要同时配合force_turbo=1才生效。个人测试是达到5是1.394v，再高的值电压也不再增加。
arm_freq    //ARM CPU主频，默认值为1200
gpu_freq    //同时对core_freq,h264_freq,isp_freq, v3d_freq超频，core_freq默认值为400， h264_freq、isp_freq、v3d_freq默认值为300
core_freq    //GPU核心主频，默认400，对内存读写速度有一点好处
dtparam=sd_overclock    //默认50，SD卡超频，该项设置没有危险，默认值低是为了提高兼容性，一般的卡都可以放心调整到100，重启后执行dmesg | grep "mmc0"见mmc0: overclocking to 100000000Hz
temp_limit    //过热保护。默认值为85，过热降频。不建议长期运行在70度以上，高温对芯片寿命影响较大。
force_turbo    //=1时一直运行在高性能模式下，策略为scaling_governor=performance；=0时根据cpu利用率动态调频,默认策略为scaling_governor=ondemand。有五种调节策略，performance/powersave/userspace/ondemand/conservative，可通过以下命令更改策略（必须root用户下）
echo conservative > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
over_voltage_sdram    //[-16,8]，同时设置over_voltage_sdram_c（control），
over_voltage_sdram_i（I/O）, over_voltage_sdram_p(phy)电压
sdram_freq  //内存工作频率，默认450MHz
sdram_schmoo//内存部分时序4,3,2,0,0,-2,-2,0,-10，提高性能和稳定性，分别对应如下
int8_t  dphy_drive_level;    // 4..0 -> 34R,40R,48R,60R,80R
int8_t  aphy_drive_level;    // 4..0 -> 34R,40R,48R,60R,80R
int8_t  dram_drive_level;    // 4..-1 -> 34R,40R,48R,60R,80R,120R
uint8_t dphy_lpwr_rx;    // Non-zero for LPWR_RX in DPHY
uint8_t aphy_lpwr_rx;    // Non-zero for LPWR_RX in APHY
int8_t dll_offset_rd_n;    // DLL offset schmoo: Low phase Read
int8_t dll_offset_rd_p;    // DLL offset schmoo: High phase Read
int8_t dll_offset_wr;    // DLL offset schmoo: DQ/DQS Write
int8_t dll_offset_addr;    // DLL offset schmoo: Address/command

性能测试、压力测试、状态监测、稳定性测试

性能测试

  • 表示创建4个线程来寻找 √￣20000 以内的质数：

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    sysbench --num-threads=4 --test=cpu --cpu-max-prime=20000 run

    未超频前total time=92.5s，超频后total time=79.3s，提升约15%符合预期

  • 另一个性能测试跑分软件是nbench（原程序http://www.byte.com/bmark/bmark.htm。但2010年关闭了）

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    wget http://www.math.utah.edu/~mayer/linux/nbench-byte-2.2.3.tar.gz
    tar -xvzf nbench-byte-2.2.3.tar.gz
    cd nbench-byte-2.2.3
    make
    ./nbench

    nbench跑分整数和浮点数分数39.013与180239

cpu压力测试

建议压力测试至少10分钟或以上，无出错/死机

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sudo apt install stress
stress -c 4 -t 10m -v

注意需要同时留意CPU/GPU温度不超过85度，下面两条命令均可：

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vcgencmd measure_temp
cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

内存压力测试

一个memtester占用一个核心，打开四个窗口运行四次sudo memtester 210M -1可加快测试速度,因为需要cpu生成随机序列来对内存进行频繁读写，所以cpu占用会比较高，因此该测试可以同时对cpu和内存进行稳定性测试。该测试大约10分钟左右

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sudo apt install memtester
sudo memtester 840M -1

内存稳定性测试不通过会出现如下图failure字样，在日常工作中可能会出现不稳定现象。

检测部分

CPU和内存电压

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for id in core sdram_c sdram_i sdram_p ; do echo -e "$id:\t$(vcgencmd measure_volts $id)" ; done

各项频率

超频是否成功，arm项返回1400000*，如果其它也超频了，也会显示运行频率

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for src in arm core h264 isp v3d uart pwm emmc pixel vec hdmi dpi ; do echo -e "$src:\t$(vcgencmd measure_clock $src)" ; done

另一种查看cpu频率的方法

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sudo cat /sys/devices/system/cpu/cpu2/cpufreq/cpuinfo_cur_freq

SD卡超频检测

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dmesg | grep "mmc0"    //看到mmc0: overclocking to 100000000Hz即成功

内存读写速度

按Ctrl+C结束

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dd if=/dev/zero of=/dev/null

SD卡读写速度

第一行，生成1024MB大小的文件内容为0的文件，生成速度取决于sd卡写入速度
第二行 ，将刚才生成的文件删除，取决于sd卡读取速度

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dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1024  oflag=direct
dd if=test of=/dev/null bs=1M oflag=direct
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sudo hdparm -tT /dev/mmcblk0    //-t是测试硬盘读写速率，-T是测试缓存读写速率

编码启用情况

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for codec in H264 MPG2 WVC1 MPG4 MJPG WMV9 ; do echo -e "$codec:\t$(vcgencmd codec_enabled $codec)" ; done

CPU和GPU内存分配

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vcgencmd get_mem arm && vcgencmd get_mem gpu

临时关闭超频

如果超频失败，无法启动，可以在启动时按住shift临时关闭所有超频选项，进入系统后再进行修改。

主要参考文章：
树莓派官方文档–config.txt
树莓派2代B型性能极限测试
cpufreq 五种模式
sysbench 压力测试
dd命令详解

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