提升树莓派3性能的办法

超频也被认为是DIY玩家技术水平的体现，同时也是DIY厂商研发功底的衡量指标。那对于树莓派，我们应如何超频该设备呢？这就得看具体的设备了，目前市场比较流行的是树莓派3和树莓派2两个型号。由于树莓派3的各方面性能都优于树莓派2，所以我选择详细说说树莓派3。不过由于两个型号的基本技术特性类似，所以在树莓派3的超频技术也适用于树莓派2，但超频的效果就要大打折扣了。

简而言之，超频是通过调整多个设备参数来提升树莓派硬件性能的方法。为此，需要额外的硬件和特殊的操作技能。

用树莓派能做什么？

就像其他任何一台运行 Linux 系统的台式计算机或者便携式计算机那样，利用Raspberry Pi可以做很多事情。当然，也难免有一点点不同。普通的计算机主板都是依靠硬盘来存储数据，但是Raspberry Pi来说使用SD卡作为“硬盘”，你也可以外接USB硬盘。利用Raspberry Pi可以编辑Office文档、浏览网页、玩游戏——即使玩需要强大的图形加速器支持的游戏也没有问题，如《雷神之锤》（Quake ）。

超频需要做哪些准备工作呢？

首先是良好的硬件、CPU、内存和显卡，即使在100%负荷下工作也能拥有合理的温度和功耗。

其次就是需要一块强大的主板，特别是主板供电部分。

最后超频还需要强大的散热器和电源，散热器可以让CPU和显卡工作在合理温度下，提升超频潜能和超频过程的稳定性，电源可以给予硬件足够的电能支撑，即使功耗提升也能轻松应对。

超频的相关风险

风险1

目前，还没有超频树莓派3的官方支持，所以你可能会损坏你的设备。

风险2

超频可能会将硬件升温至接近90°C。这又可能导致程序崩溃、CPU损坏、内存芯片损坏。为了防止这种情况，芯片的散热必须要非常好。由于风扇会增加冷却效果，因此强烈建议使用。所以重要的事情说三遍，不要在没有冷却的情况下进行超频。

超频时所需的额外硬件设备

如果你想超频你的树莓派，你需要配置三个重要的硬件配件：

1.树莓派，本文我使用了一个树莓派3模型B V1.2与Raspbian GNU / Linux 8（Jessie）运行。

2.电源，强烈建议使用可靠的电源，超频的树莓派3可以适用于1.5A甚至更高的电流。所以，本文的超频用的是2A。

3.冷却设备，为了防止树莓派设备过热，我必须找到风扇、散热器。

在开始之前，你可以使用以下命令将安装的软件包升级到最新版本。结束之后，你需要检查系统性能。你可以使用“sysbench”工具来轻松完成这个工作，它可以通过$ sudo apt-get install sysbench命令来实现安装。

如下图所示，就是我所需要的全部超频设备。

详细来说，就是：

1.一台树莓派3；

2.电源电压为5伏，电流为2500毫安；

3.一个内置的风扇；

4.三个散热片；

5.一个带有内存降温空间和风扇空间的底座。

下图就是我将其组合好后的设备示意图：

请注意，在这张照片中，最大的散热器在风扇下方，铜制散热器在这张图的最底部。

超频前的例行检查

CPU频率监控

要了解当前CPU的运行频率，我必须从 /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/目录中读取proc文件cpuinfo_min_freq，cpuinfo_max_freq和cpuinfo_cur_freq，其中：

cpuinfo_min_freq 表示“空闲”模式的最小频率；

cpuinfo_max_freq 表示最大频率；

cpuinfo_cur_freq表示树莓派的当前运行频率；

CPU温度监控

要知道当前的CPU温度，我可以运行vcgencmdmeasure_temp命令。另外，为了观察每一秒的温度变化，我可以运行以下命令。

$ while true ; do vcgencmd measure_temp ; sleep 1 ; done

开始运行后，如果想要终止运行，就要用CTL + C终止它。

设置默认速度

树莓派电路板的默认CPU配置，在没有任务的情况下处于空闲模式，如下所示：

·arm_freq = 600 mhz

· core_freq = 250 mhz

如果进程正在运行当中，频率将上升到：

· arm_freq = 1200

· core_freq = 400（这是树莓派3的最大默认值）。

为了防止空闲模式被破坏，我必须在/boot/config.txt中设置以下这些行：

· force_turbo = 1，注意！更改此参数会自动取消授权（warranty）

· boot_delay = 1；

之后，重启树莓派并再次检查当前的运行频率，现在应该设置为1200000KHz。

建议你先在不超频的状态下进行树莓派的性能测试，第一次性能测试时，我运行的是以下命令。

$ sysbench --test=memory --cpu-max-prime=2000 --num-threads=4 run

输出结果如下：

此时，树莓派3的在超频前的测试就结束了。

树莓派3的超频参数配置

超频配置要在/boot/config.txt文件中设置，而要进行超频，我只需要在这个文件中设置各种系统配置参数。实现超频有以下6种方法：

1.超频树莓派 CPU，这意味着更改“arm_freq”参数： ARM的频率（以MHz为单位）；

2.超频树莓派 GPU，这意味着要更改“core_freq”参数：GPU处理器内核的频率（以MHz为单位）。由于它驱动了L2缓存，因此它对ARM的性能会有影响；

3.超频树莓派内存，这意味着要更改“sdram_freq”参数： SDRAM的频率，以MHz为单位；

4.树莓派内存的附加扩展，这意味着要通过压缩内存来使用ZRAM；

5.额外的超频参数“Over_voltage”，它是ARM / GPU核心电压调整。只有当指定了“force_turbo”或“current_limit_override”参数时，才允许设置高于6的值；

6.设置额外的超频参数“Force_turbo”，此参数会禁用动态cpufreq驱动程序，并要求后来的最小设置，此时授权无效。

在开始更改任何参数之前，请确保/boot/config.txt文件已备份。

由于不同型号的树莓派的性能各有差异，所以，只能通过尝试各种参数来确定正确的值。这意味，每个树莓派上的最佳值都是不一样的。

超频时所出现的问题及预防

大多数超频问题都会在发生时立即显示，一旦问题出现，则设备就会立马暂停启动。如果发生这种情况，请在下次启动时按住“shift”键。这将暂时禁用所有超频，允许你启动，然后再对相应的设置进行编辑。

通过此方法，你就可以知道如何调整CPU，GPU和内存频率的值，从而获得更好的性能，这其中也包括调整“over_voltage”参数，其目的就是让超频硬件稳定工作。另外一种方法就是通过调整内存频率来超频你的树莓派3。此时，我将通过ZRAM的方式来进行监控。所以，我只需执行以下操作：

1.以下是树莓派3的默认值

arm_freq=1200
gpu_freq=400
core_freq=400
sdram_freq=450
over_voltage_sdram=0

2.向/boot/config.txt文件写入以下配置，然后重新启动树莓派。

arm_freq=1300
gpu_freq=500
sdram_freq=500
over_voltage_sdram=0

3.如果树莓派启动并运行，进一步尝试下一个配置，即将arm_freq的值提高到1500，保存并重新启动。

4.如果你的树莓派无法启动或运行不稳定，请找到over_voltage_sdram的正确值，直到Pi运行正常。

5.如果调整over_voltage_sdram无助于稳定你的树莓派的运行或者连启动都无法进行，那么你必须减小arm_freq值直到树莓派再次运行。另外，请注意，每次更改/boot/config.txt文件后都必须重新启动系统。

如何用ZRAM超频

ZRAM方法是增加树莓派设备性能的附加选项，这种方法会要求你扩充内存，超频可以通过使用压缩内部存储器的ZRAM来完成。

ZRAM使用压缩算法LZ4和LZO，其中LZO是默认值，该算法会创建一个块设备（block device），它可以用于交换或作为通用的RAM磁盘。

如何加载ZRAM？由于ZRAM已经集成到Linux内核中，我只需要使用命令sudomodprobezram来加载模块即可。要检查ZRAM模块是否正在运行，请执行下面所示的命令sudolsmod| grep ZRAM。

如果我要为树莓派优化设置ZRAM，则可以从GitHub获取脚本 zram.sh 。该脚本为每个CPU内核都创建了一个额外的压缩RAM交换磁盘，不需要在进一步的配置，就可以将它们激活。

你可以使用以下命令下载zram.sh脚本：

sudo wget -O /usr/bin/zram.sh https://raw.githubusercontent.com/novaspirit/rpi_zram/master/\zram.sh

执行过程如下所示。

在激活ZRAM之前，你先看看内存信息。 free -h和swap -s命令显示，我在树莓派中只激活了100MB的交换空间。

现在我可以用命令运行ZRAM：

sudo zram.sh

该脚本将为每个CPU内核生成一个大小约为232 MB的交换空间，如果我再次通过free -h命令检查，交换空间会增加到1GB。

通过再次运行swap -s，我可以看到有四个额外的交换空间分区被创建和运行。

为了在启动时将树莓派设置为自动运行的ZRAM，我必须编辑/etc/rc.local文件并在退出之前插入/usr/bin/zram.sh＆行。然后，你就可以检查/etc/rc.local文件的结尾。

重新启动树莓派后，就会出现配置了ZRAM内存的标识。不过，你还是要使用free -h和swap -s命令再次检查，以确保ZRAM启动并运行。

超频状态下的成树莓派3的性能测试

完成超频后，我希望再次对树莓派进行性能测试，看看设备是否正常。为此，我会再次运行以下命令。

sysbench --test=memory --cpu-max-prime=2000 --num-threads=4 run

输出结果如下：

所有的测试值都比未超频时的要好，上图中，绿色标注的值是未超频时的运行值。