uConsole CM5 teplotní test: dochází k throttlingu bez dodatečného chlazení?
Ne. V původní zavřené skříni uConsole, na továrním teplovodivém padu, dosáhl Compute Module 5 při 30 minutách plné zátěže na všech čtyřech jádrech maxima 62,2 °C a ani jednou nesnížil takt. Takt ARM držel plných 2400 MHz po 99,7% času a systémový registr throttlingu ukazoval po celou 65minutovou relaci 0x0.
To je 18 stupňů pod měkkým a 23 stupňů pod tvrdým prahem omezení. Pokud vám někdo řekl, že před provozem CM5 v uConsole potřebujete riser, tenčí pad nebo chladič, není to podloženo měřením.
Proč se tato otázka stále vrací
CM5 je výrazně rychlejší než CM4, skříň uConsole je uzavřená a chlazená výhradně pasivně a ClockworkPi nikdy nezveřejnilo žádná teplotní data. Mezeru zaplnila fóra. Kdo dnes hledá, dostane sebejistou odpověď: CM5 prý "bude při dlouhodobé zátěži tepelně throttlovat", tovární pad je "často příliš tlustý nebo špatně dosedající" a komunitní úpravy snižují teploty pod zátěží "do bezpečného rozmezí 50-60 °C".
Nikdo to nezměřil. Existuje video a existují historky, ale nebyla ani jedna sada dat. Tak jsme ji pořídili.
Pět tvrzení, pět verdiktů
| Tvrzení kolující v komunitě | Verdikt |
|---|---|
| CM5 bude při dlouhodobé zátěži throttlovat bez lepšího odvodu tepla | Vyvráceno. 30 minut při 100% na čtyřech jádrech, nulový throttling |
| Tovární teplovodivý pad nestačí a je nutné jej vyměnit | Vyvráceno. Pad dodaný v sadě udržel čip 18 stupňů pod prahem omezení |
| Při 100% zátěži CPU nechlazený CM5 překročí 80 °C a hrozí nouzové vypnutí | Vyvráceno. Maximum 62,2 °C |
| Riser a pad 0,5 mm sníží teploty pod zátěží na 50-60 °C | Bezpředmětné. Sériový stav dává pod plnou zátěží v průměru 58,4 °C |
Přepnutí governoru na schedutil tlumí teplotní špičky | Zde není třeba. Zařízení běželo na ondemand, tedy na údajně horším nastavení, a přesto nethrottlovalo |
Metodika
Celý test je reprodukovatelný. Logovací skript a surové soubory CSV najdete na konci.
Hardware
- Raspberry Pi Compute Module 5 Lite Rev 1.0, 8 GB RAM
- ClockworkPi uConsole, původní skříň, zavřená, tovární teplovodivý pad ClockworkPi, žádné úpravy
- Zařízení na podložce ze sady, na stole
Software
- Debian GNU/Linux 12 (bookworm), jádro 6.12.94-v8-16k+
- Governor CPU:
ondemand- tovární nastavení, neměněno - Podsvícení displeje na maximu (9/9)
Podmínky
- Okolní teplota 26 °C (pokojový teploměr ukazoval po celou dobu 25,9-26,4 °C)
- Provoz na baterii, nabíječka odpojena. Nabíjení odebírá 1,6 A a ohřívá skříň zevnitř, což by měření zkreslilo. Baterie na začátku 99%, na konci 68%.
Zátěž
stress-ng --cpu 4 --cpu-method matrixprodpro procesorovou fázi- YouTube 1080p v Chromiu na celou obrazovku, jedno kompletní přehrání Big Buck Bunny (ID videa
YE7VzlLtp-4, Blender Foundation, Creative Commons) pro video fázi
Vzorkování
Každých 5 sekund: teplota SoC, takt ARM, napětí jádra, vcgencmd get_throttled, zatížení systému, stav baterie. Celkem 773 vzorků za 65 minut.
Klíčový je registr get_throttled. Graf teploty ukazuje, jak horký čip byl; registr říká, zda procesor skutečně zpomalil a proč - podpětí, měkký nebo tvrdý práh. Bez něj by to byl graf. S ním je to odpověď.
Výsledky
| Fáze | Doba | Průměr | Maximum | Průměrný takt ARM | Throttling |
|---|---|---|---|---|---|
| Klid | 10 min | 39,6 °C | 40,8 °C | 1541 MHz | 0x0 |
| 100% CPU, 4 jádra | 30 min | 58,4 °C | 62,2 °C | 2398 MHz | 0x0 |
| Chladnutí | 15 min | - | 60,6 → 44,6 °C | 1500 MHz | 0x0 |
| YouTube 1080p | 10 min | 47,7 °C | 50,1 °C | 1862 MHz | 0x0 |
Jak teplota roste pod plnou zátěží
| Čas | 1 min | 2 min | 5 min | 10 min | 15 min | 20 min | 25 min | 30 min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teplota | 50,7 °C | 52,4 °C | 55,1 °C | 57,9 °C | 59,0 °C | 60,6 °C | 60,6 °C | 60,6 °C |
Dvě třetiny celého nárůstu připadají na první dvě minuty. Křivka dosáhne 95% svého maxima po 11 minutách a od dvacáté minuty je plochá. To je tepelná rovnováha tohoto zařízení: zhruba 34 stupňů nad okolní teplotou při plné syntetické zátěži.
Chování taktu
V procesorové fázi držel takt ARM 2400 MHz u 99,7% vzorků, průměr činil 2398 MHz. Není zde žádný sestupný trend - a přesně tak by trvalý throttling v grafu vypadal.
Zátěž byla skutečně plná: průměrný load average dosáhl 3,95 na čtyřech jádrech a 310 z 354 vzorků ukazovalo 3,9 nebo více. Systémový ukazatel na liště nezávisle hlásil 100% využití procesoru.
27. minuta plné zátěže: 60,6 °C, plných 2400 MHz, registr throttlingu 0x0, load average 4,03 na čtyřech jádrech. Ukazatel na liště hlásí 100% CPU a 61 °C.
Chladnutí
12 stupňů během prvních dvou minut, pod 45 °C po deseti. Hliníková zadní strana plní svou roli chladiče.
Dekódování videa
Deset minut YouTube v 1080p dalo průměr 47,7 °C, tedy asi 8 stupňů nad klidem a 11 pod procesorovou fází. Takt kolísal mezi 1600 a 2400 MHz, protože ondemand reagoval na nerovnoměrnou zátěž dekódováním. Průměrná zátěž systému činila 0,79, tedy méně než jedno jádro ze čtyř. Sledování videa na uConsole s CM5 je z tepelného hlediska nezajímavé.
Video fáze: Big Buck Bunny v 1080p na celou obrazovku, v prohlížeči Chromium.
Baterie
17 procentních bodů za 30 minut plné zátěže čtyř jader, což odpovídá zhruba třem hodinám nepřetržitého provozu při maximální zátěži. Za celou 65minutovou relaci včetně videa klesla baterie z 99% na 68%.
Co to znamená v praxi
- Kompilace, dlouhé relace v terminálu, úlohy na pozadí. Žádný tepelný důvod se jim vyhýbat. Rovnováha leží kolem 60 °C.
- Přehrávání videa. Pod 50 °C. Není co řešit.
- Retro hraní a emulace. Lehčí než naše syntetická zátěž, tedy s rezervou.
- Potřebujete dodatečné chlazení? Podle těchto dat a pro tyto úlohy ne.
Testovanou sestavou je uConsole Kit RPI-CM5 8GB. Samotný modul, pokud si uConsole skládáte sami nebo přecházíte z CM4, je Raspberry Pi Compute Module 5 - CM5 8GB Lite.
Omezení, tedy co jsme neověřili
To je důležitější než silnější titulek.
- Jedno zařízení, jedna okolní teplota. 26 °C v místnosti. Při 35 °C v srpnu připočtěte rozdíl - rovnováha je rozdíl oproti okolí, nikoli absolutní hodnota.
- Žádný srovnávací běh. Netestovali jsme s otevřenou skříní, s riserem ani s tenčím padem, takže neříkáme, zda tyto úpravy něco zlepšují - pouze to, že u tohoto kusu nebylo co zlepšovat.
- Syntetická zátěž.
stress-ng --cpu 4je pro procesor náročnější než většina reálných úloh a nezatěžuje GPU. Dlouhodobá grafická úloha se může chovat jinak. - Po celou dobu sériový stav. Governor
ondemand, tovární pad, zavřená skříň, provoz na baterii.
Surová data
Kompletní soubory CSV ze všech čtyř fází, skripty i generátor grafu najdete na GitHubu: SAPSAN-CYBERSEC/uconsole-cm5-thermal-test. Data i skripty jsou pod licencí CC BY 4.0 - používejte je, publikujte, stavte na nich. Pokud stejný test zopakujete na svém kusu, rádi uvidíme čísla, zejména při vyšší okolní teplotě.