Мини-обзор Raspberry Pi Zero 2 W – производительность в тестах и охлаждение

Недавно Raspberry Pi Foundation запустил в продажу плату Raspberry Pi Zero 2 W, основное отличие которой от оригинальной платы Raspberry Pi Zero W board заключается в гораздо более быстром SiP Raspberry Pi RP3A0 с четырехъядерным процессором Broadcom Cortex-A53 с тактовой частотой 1,0 ГГц и возможностью разгона до 1,2 ГГц.

Поскольку основное отличие заключается в процессоре, в данном обзоре будут запущены некоторые тесты и проверим охлаждение такой маленькой платы.

Содержимое комплекта Raspberry Pi Zero 2 W

За $15 вы получите только плату, а в данном обзоре будет использоваться комплект, который включает в себя SBC Raspberry Pi Zero 2 W, переходник с USB-A на микро USB OTG порт, переходник с mini HDMI на HDMI, кабель CSI для камеры, и четыре резиновые ножки для корпуса с тремя различными крышками, а именно обычный вариант, с отверстием для 40-контактного разъема GPIO и с отверстием для камеры

Плата точно такого же размера, как Raspberry Pi Zero W, и имеет точно такое же расположение портов.

Первая загрузка и системная информация

Был скачан образ ОС Raspberry Pi за май 2021 года с официального сайта и был залит на микро SD-карту с помощью USB Imager. После микро SD-карта была вставлена в устройство, а также был подключен кабель HDMI, и USB-донгл Logitech от беспроводной клавиатуры и мыши, и блок питания. В данном обзоре использовался 100 Вт USB-адаптер питания MINIX NEO P2!

Вот так выглядел рабочий стол, после загрузки операционной системы.

Также был включен SSH, чтобы упростить доступ к командной строке, и убедится, что были установлены последние версии ПО:

sudo apt update
sudo apt full-upgrade

Некоторая системная информация:

pi@raspberrypi:~ $ cat /etc/issue
Raspbian GNU/Linux 10 \n \l

pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 5.10.17-v7+ #1414 SMP Fri Apr 30 13:18:35 BST 2021 armv7l GNU/Linux
pi@raspberrypi:~ $ cat /proc/cpuinfo 
processor	: 0
model name	: ARMv7 Processor rev 4 (v7l)
BogoMIPS	: 38.40
Features	: half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4 idiva idivt vfpd32 lpae evtstrm crc32 
CPU implementer	: 0x41
CPU architecture: 7
CPU variant	: 0x0
CPU part	: 0xd03
CPU revision	: 4
...
processor	: 3
model name	: ARMv7 Processor rev 4 (v7l)
BogoMIPS	: 38.40
Features	: half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4 idiva idivt vfpd32 lpae evtstrm crc32 
CPU implementer	: 0x41
CPU architecture: 7
CPU variant	: 0x0
CPU part	: 0xd03
CPU revision	: 4

Hardware	: BCM2835
Revision	: 902120
Serial		: 00000000e51cb671
Model		: Raspberry Pi Zero 2 Rev 1.0

Процессор определяется как тот же Broadcom BCM2835, что и в Raspberry Pi Zero, а не BCM2710 / BCM2710A0, но это не имеет значения, поскольку в журнале ниже можно увидеть четыре ядра Cortex A53.

 $ inxi -Fc0
System:
  Host: raspberrypi Kernel: 5.10.17-v7+ armv7l bits: 32 Console: tty 3 
  Distro: Raspbian GNU/Linux 10 (buster) 
Machine:
  Type: ARM Device System: Raspberry Pi Zero 2 Rev 1.0 details: BCM2835 
  rev: 902120 serial: 00000000e51cb671 
Argument "Raspberry Pi Zero 2 Rev 1.0" isn't numeric in sprintf at /usr/bin/inxi line 6969.
CPU:
  Topology: Quad Core model: ARMv7 v7l variant: cortex-a53 bits: 32 
  type: MCP 
  Speed: 1000 MHz min/max: 600/1000 MHz Core speeds (MHz): 1: 1000 2: 1000 
  3: 1000 4: 1000 
Graphics:
  Device-1: bcm2708-fb driver: bcm2708_fb v: kernel 
  Device-2: bcm2835-hdmi driver: N/A 
  Display: tty server: X.org 1.20.4 driver: fbturbo tty: 80x24 
  Message: Advanced graphics data unavailable in console. Try -G --display 
Audio:
  Device-1: bcm2835-audio driver: bcm2835_audio 
  Device-2: bcm2835-hdmi driver: N/A 
  Sound Server: ALSA v: k5.10.17-v7+ 
Network:
  Message: No ARM data found for this feature. 
  IF-ID-1: wlan0 state: up mac: e4:5f:01:10:88:f4 
Drives:
  Local Storage: total: 14.84 GiB used: 3.10 GiB (20.9%) 
  ID-1: /dev/mmcblk0 vendor: SanDisk model: SL16G size: 14.84 GiB 
Partition:
  ID-1: / size: 14.29 GiB used: 3.05 GiB (21.3%) fs: ext4 
  dev: /dev/mmcblk0p2 
  ID-2: /boot size: 252.0 MiB used: 48.1 MiB (19.1%) fs: vfat 
  dev: /dev/mmcblk0p1 
Sensors:
  System Temperatures: cpu: 47.2 C mobo: N/A 
  Fan Speeds (RPM): N/A 
Info:
  Processes: 138 Uptime: 2h 06m Memory: 493.0 MiB used: 181.4 MiB (36.8%) 
  gpu: 64.0 MiB Init: systemd runlevel: 5 Shell: bash inxi: 3.0.32 

Во время простоя процессор работал на частоте от 600 до 1000 МГц, а температура составляет около 47°C и из 493 Мб общей памяти использовалось только 181,4 Мб. Излишне говорить, что Raspberry Pi Zero 2 W не предназначен для использования в качестве настольного компьютера, но для каких-то конкретных задач или даже безголовых проектов он должен подходить.

Проверить температуру и частоту процессора (600 МГц) во время простоя можно с помощью утилиты vcgencmd:

/opt/vc/bin/vcgencmd measure_temp
temp=46.7'C
/opt/vc/bin/vcgencmd measure_clock arm
frequency(48)=600062000

Тесты Raspberry Pi Zero 2 W с использованием Phoronix

Давайте установим Phoronix

sudo apt install php-cli php-gd php-xml php-zip 
wget http://phoronix-test-suite.com/releases/repo/pts.debian/files/phoronix-test-suite_8.8.1_all.deb
sudo dpkg -i phoronix-test-suite_8.8.1_all.deb

Использовался более старая версия Phoronix Suite 8.8.1, чтобы соответствовать версии, которая использовалась в обзоре Raspberry Pi 4.

Давайте начнем с тестов для сравнения:

phoronix-test-suite benchmark 1906240-HV-1709271TY95

Все результаты можно найти на OpenBenchmarking, но давайте рассмотрим некоторые из них.

John the Ripper — это многопоточный тест, и в данном тесте Raspberry Pi Zero 2 W показал на удивление хорошие результаты по сравнению с Raspberry Pi 3. Возможно, программное обеспечение / прошивка с тех пор стали лучше работать, поскольку теоретически Raspberry Pi 3 должна быть на 40% быстрее с результатом около 729. Вы также могли заметить, что Raspberry Pi 4 лишь незначительно лучше, чем Pi Zero 2 W, и этому есть простое объяснение, в тот момент, когда тестировалась плата Pi 4, она поставлялась с сырой прошивкой, которая еще была не оптимизирована. Но Raspberry Pi Zero 2 W без радиатора все равно хорошо работает даже в помещение с температурой около 28°C.

В тесте C-Ray производительность Raspberry Pi Zero 2 W была примерно такой же, как у Pi 3.

В результатах теста кодирование звука FLAC вы могли заметить превосходную производительность Raspberry Pi 4, который должен иметь некоторые конкретные инструкции, ускоряющие кодирование.

Для справки: вот как выглядела температурная диаграмма во время тестирования и температура никогда не была выше 75°C.

Тесты Raspberry Pi Zero 2 W с использованием SBC Bench

Стоит более внимательно изучить производительность и температуру при различных нагрузках, установив скрипт SBC Bench:

sudo apt install lm-sensors
wget https://raw.githubusercontent.com/ThomasKaiser/sbc-bench/master/sbc-bench.sh

Давайте запустим тест:

$ sudo /bin/bash ./sbc-bench.sh -c

sbc-bench v0.7.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

It seems neither throttling nor frequency capping has occured.

Memory performance:
memcpy: 1302.7 MB/s (0.3%)
memset: 1635.5 MB/s (0.4%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 2977,3053,3044

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      24198.92k    34367.04k    38367.23k    39361.88k    39848.62k    39905.96k
aes-128-cbc      24145.26k    34310.49k    38395.14k    39541.42k    39766.70k    39987.88k
aes-192-cbc      22062.28k    29737.75k    32984.75k    33854.12k    33944.92k    34138.79k
aes-192-cbc      22034.17k    29824.26k    32785.07k    33819.65k    34100.57k    33887.57k
aes-256-cbc      20372.60k    26886.70k    29192.28k    30035.29k    30244.86k    30233.94k
aes-256-cbc      20250.58k    26861.33k    29321.13k    29845.16k    30223.02k    30233.94k

Full results uploaded to http://ix.io/3DdQ. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

Во время теста не происходило троттлинга процессора и температура никогда не превышала 63°C. Во время теста комнатная температура составляла от 26 до 27°C.

Вот так выглядят результаты различных плат Raspberry Pi с стандартной частотой.

AES-256 с 16 Кб блоками

Давайте попробуем разогнать частоту до 1,2 ГГц, просто отредактировав /boot/config/txt:

#uncomment to overclock the arm. 700 MHz is the default.
arm_freq=1200

после перезагрузки была проверена частота:

$ inxi -Fc0 | grep Speed
Argument "Raspberry Pi Zero 2 Rev 1.0" isn't numeric in sprintf at /usr/bin/inxi line 6969.
  Speed: 1200 MHz min/max: 600/1200 MHz Core speeds (MHz): 1: 1200 2: 1200 
  Fan Speeds (RPM): N/A 

Давайте снова запустим SBC Bench:

sbc-bench v0.7.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

ATTENTION: Silent throttling has occured. Check the log for details.

Memory performance:
memcpy: 1318.1 MB/s (0.5%)
memset: 1792.6 MB/s (0.3%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 3590,3614,3556

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      28932.81k    40689.81k    45636.27k    46985.22k    47726.59k    47748.44k
aes-128-cbc      29164.73k    41186.97k    46110.12k    47579.14k    47830.36k    48016.04k
aes-192-cbc      26448.70k    35596.67k    39434.92k    40473.26k    40673.28k    40796.16k
aes-192-cbc      26448.22k    35890.86k    39352.75k    40634.71k    40957.27k    40801.62k
aes-256-cbc      24446.27k    32250.50k    35081.90k    36007.94k    36276.91k    36301.48k
aes-256-cbc      24305.59k    32267.09k    35204.27k    35892.22k    36298.75k    36317.87k

Full results uploaded to http://ix.io/3Dea. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

В тесте SBC Bench появилась ошибка “Silent throttling”, но причина неизвестна, поскольку температура была не выше 70 ° C и нет явных падений частот в журнале:

System health while running 7-zip multi core benchmark:

Time        fake/real   load %cpu %sys %usr %nice %io %irq   Temp   VCore
09:13:15: 1200/1200MHz  2.52  21%   0%  19%   0%   0%   0%  59.1°C  1.2250V
09:13:35: 1200/1200MHz  2.76  71%   1%  70%   0%   0%   0%  65.0°C  1.2250V
09:13:56: 1200/1200MHz  2.91  74%   1%  73%   0%   0%   0%  67.7°C  1.2250V
09:14:16: 1200/1200MHz  2.94  73%   1%  72%   0%   0%   0%  68.8°C  1.2250V

Raspberry Pi Zero 2 W с разогнанным процессором работает так же хорошо в тесте 7-zip, как Raspberry Pi 3 B+, по крайней мере, результаты у них почти одинаковые.

7-zip results

Это слишком просто, поэтому давайте поместим плату внутрь корпуса, чтобы посмотреть какая будет температура во время тестов…

SBC bench:

sbc-bench v0.7.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time...
Decoding ERROR
 Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

ATTENTION: Silent throttling has occured. Check the log for details.

Memory performance:
memcpy: 1277.0 MB/s 
memset: 1751.6 MB/s (0.2%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 3566,3632

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      28668.64k    40634.58k    45655.38k    47111.51k    47710.21k    47639.21k
aes-128-cbc      29062.07k    41242.58k    46195.71k    47622.49k    47893.16k    48043.35k
aes-192-cbc      26042.25k    35612.10k    39425.96k    40457.56k    40719.70k    40976.38k
aes-192-cbc      26447.15k    35880.23k    39428.44k    40486.57k    40924.50k    40774.31k
aes-256-cbc      24333.79k    32131.61k    34937.09k    35891.88k    36145.83k    36164.95k
aes-256-cbc      24343.63k    32254.85k    35214.42k    35908.95k    36287.83k    36312.41k

Full results uploaded to http://ix.io/3Dei. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

Во время обзора возникло несколько проблем, поэтому на этот раз диаграммы нет, но температуру можно посмотреть в журнале ниже:

System health while running tinymembench:

Time        fake/real   load %cpu %sys %usr %nice %io %irq   Temp   VCore
09:33:17: 1200/1200MHz  1.07  20%   1%  17%   0%   1%   0%  53.2°C  1.2188V
09:35:17: 1200/1200MHz  1.01  25%   0%  25%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:37:17: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  25%   0%   0%   0%  55.8°C  1.2188V
09:39:18: 1200/1200MHz  1.01  25%   0%  25%   0%   0%   0%  55.8°C  1.2188V

System health while running OpenSSL benchmark:

Time        fake/real   load %cpu %sys %usr %nice %io %irq   Temp   VCore
09:40:11: 1200/1200MHz  1.00  22%   0%  20%   0%   0%   0%  55.8°C  1.2188V
09:40:21: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  25%   0%   0%   0%  56.4°C  1.2188V
09:40:31: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  25%   0%   0%   0%  56.9°C  1.2188V
09:40:41: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:40:51: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  57.5°C  1.2188V
09:41:01: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  56.9°C  1.2188V
09:41:11: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:41:21: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  25%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:41:32: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  25%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:41:42: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:41:52: 1200/1200MHz  1.00  25%   0%  24%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V

System health while running 7-zip single core benchmark:

Time        fake/real   load %cpu %sys %usr %nice %io %irq   Temp   VCore
09:41:59: 1200/1200MHz  1.00  22%   0%  21%   0%   0%   0%  58.5°C  1.2188V
09:42:59: 1200/1200MHz  2.29  25%   0%  24%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V

System health while running 7-zip multi core benchmark:

Time        fake/real   load %cpu %sys %usr %nice %io %irq   Temp   VCore
09:43:06: 1200/1200MHz  2.43  22%   0%  21%   0%   0%   0%  58.0°C  1.2188V
09:43:29: 1200/1200MHz  2.39  71%   1%  70%   0%   0%   0%  64.5°C  1.2188V
09:43:49: 1200/1200MHz  2.79  77%   1%  75%   0%   0%   0%  66.1°C  1.2188V
09:44:10: 1200/1200MHz  2.88  75%   1%  74%   0%   0%   0%  68.8°C  1.2188V

Температура была всегда ниже 70°C. Средняя нагрузка немного занижена и составляет всего 2,88, поэтому был повторно запущен тест, чтобы перепроверить, и действительно, одновременно работают все четыре процесса p7zip (как видно на скрине ниже). Просто тест не работает достаточно долго, чтобы приблизиться к среднему значению нагрузки 4.

Хотя в большинстве случаев это не понадобится, давайте протестируем плату с радиатором, чтобы посмотреть, насколько снизится температура.

Но радиаторы, которые использовались ранее с Raspberry Pi 4, не совсем подходили для платы меньшего размера, особенно “ICE Tower CPU cooling fan“… Поэтому был выбрал радиатор меньшего размера, который также позволял разместить плату с радиатором внутри корпуса.

Давайте запустим скрипт SBC Bench еще раз:

sbc-bench v0.7.9

Installing needed tools. This may take some time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.
Executing tinymembench. This will take a long time... Done.
Executing OpenSSL benchmark. This will take 3 minutes... Done.
Executing 7-zip benchmark. This will take a long time... Done.
Checking cpufreq OPP... Done.

ATTENTION: Silent throttling has occured. Check the log for details.

Memory performance:
memcpy: 1316.2 MB/s (0.5%)
memset: 1792.5 MB/s (0.2%)

7-zip total scores (3 consecutive runs): 3633,3648,3646

OpenSSL results:
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
aes-128-cbc      29132.32k    41185.60k    46159.53k    47391.74k    47819.43k    47879.51k
aes-128-cbc      29103.23k    41169.15k    46142.63k    47549.78k    47852.20k    47939.58k
aes-192-cbc      26416.25k    35749.70k    39497.56k    40605.35k    40798.89k    40970.92k
aes-192-cbc      26366.24k    35887.02k    39429.03k    40619.01k    40919.04k    40828.93k
aes-256-cbc      24448.12k    32238.36k    35092.05k    36043.09k    36268.71k    36312.41k
aes-256-cbc      24352.68k    32264.49k    35101.61k    35921.24k    36246.87k    36290.56k

Full results uploaded to http://ix.io/3DeL. Please check the log for anomalies (e.g. swapping
or throttling happenend) and otherwise share this URL.

Тоже было тихое предупреждение о троттлинге, но результаты в тесте 7-zip были немного выше (3648 баллов), а температура поднялась только до 64°C.

Примерно на 6°C холоднее, чем в тесте с разогнанным процессором и без радиатора.

Заключение

Raspberry Pi Zero 2 W работает почти так же хорошо, как Raspberry Pi 3 B+ , особенно при разгоне и несмотря на свой небольшой размер, не имеет проблем с охлаждением. Это означает, что большинству не нужно будет добавлять радиатор для охлаждения, только если в сценарии использования будут более высокие нагрузки в течение длительного времени. Тем не менее небольшой объем памяти (512 МБ) и доступные разъемы, вероятно, сделают его подходящим для различных вариантов использования.

Этот обзор, скорей всего, будет продолжен чуть позже. Во второй части обзора будет проверено энергопотребление в различных конфигурациях с использованием блока питания Qoitech Otii Arc.

Выражаем свою благодарность источнику из которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

1 Комментарий
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
CyberCrowN
1 год назад

Raspberry Pi Zero 2 W не предназначен для использования в качестве настольного компьютера, но для каких-то конкретных задач или даже безголовых проектов он должен подходить.

Помигать светодиодами или контролировать полив в теплице, может и Pi Pico.