uConsole CM5: тест температуры. Есть ли троттлинг без дополнительного охлаждения?
Нет. В штатном закрытом корпусе uConsole, на заводской термопрокладке, Compute Module 5 под полной нагрузкой на всех четырёх ядрах в течение 30 минут достиг пика 62,2 °C и ни разу не снизил частоту. Частота ARM держала полные 2400 МГц на протяжении 99,7% времени, а системный регистр троттлинга всю 65-минутную сессию показывал 0x0.
Это на 18 градусов ниже мягкого порога ограничения и на 23 градуса ниже жёсткого. Если вам говорили, что перед запуском CM5 в uConsole нужен райзер, более тонкая прокладка или радиатор, эта рекомендация не подтверждается измерениями.
Почему этот вопрос возвращается снова и снова
CM5 заметно быстрее CM4, корпус uConsole закрытый и охлаждается исключительно пассивно, а ClockworkPi никогда не публиковала данные по температурам. Пробел заполнили форумы. Сегодня поиск выдаёт уверенный ответ: CM5 «будет троттлить под длительной нагрузкой», заводская прокладка «часто слишком толстая или плохо прилегает», а решения сообщества снижают температуру под нагрузкой «до безопасного диапазона 50-60 °C».
Никто этого не измерял. Есть видео и есть рассказы, но не было ни одного набора данных. Мы его собрали.
Пять утверждений, пять вердиктов
| Утверждение, распространённое в сообществе | Вердикт |
|---|---|
| CM5 будет троттлить под длительной нагрузкой без улучшения теплоотвода | Опровергнуто. 30 минут при 100% на четырёх ядрах, троттлинга нет |
| Заводской термопрокладки недостаточно, её нужно менять | Опровергнуто. Прокладка из комплекта удержала чип на 18 градусов ниже порога ограничения |
| При 100% загрузке CPU без охлаждения CM5 превышает 80 °C и рискует аварийным отключением | Опровергнуто. Пик 62,2 °C |
| Райзер и прокладка 0,5 мм снижают температуру под нагрузкой до 50-60 °C | Не имеет смысла. Штатная конфигурация под полной нагрузкой даёт в среднем 58,4 °C |
Переключение регулятора на schedutil сглаживает скачки температуры | Здесь не требуется. Устройство работало на ondemand, то есть на якобы худшей настройке, и всё равно не троттлило |
Методика
Весь тест воспроизводим. Скрипт логирования и сырые файлы CSV приведены в конце.
Оборудование
- Raspberry Pi Compute Module 5 Lite Rev 1.0, 8 ГБ ОЗУ
- ClockworkPi uConsole, штатный корпус, закрытый, заводская термопрокладка ClockworkPi, без модификаций
- Устройство на коврике из комплекта, на письменном столе
Программное обеспечение
- Debian GNU/Linux 12 (bookworm), ядро 6.12.94-v8-16k+
- Регулятор частоты CPU:
ondemand- заводская настройка, не менялась - Подсветка экрана на максимуме (9/9)
Условия
- Температура окружающей среды 26 °C (комнатный термометр всё время показывал 25,9-26,4 °C)
- Работа от батареи, зарядное устройство отключено. Зарядка потребляет 1,6 А и нагревает корпус изнутри, что исказило бы измерение. Батарея в начале 99%, в конце 68%.
Нагрузка
stress-ng --cpu 4 --cpu-method matrixprodдля процессорной фазы- YouTube 1080p в Chromium в полноэкранном режиме, одно полное воспроизведение Big Buck Bunny (идентификатор видео
YE7VzlLtp-4, Blender Foundation, Creative Commons) для видеофазы
Частота замеров
Каждые 5 секунд: температура SoC, частота ARM, напряжение ядра, vcgencmd get_throttled, загрузка системы, уровень батареи. Всего 773 замера за 65 минут.
Ключевым здесь является регистр get_throttled. График температуры показывает, насколько нагрелся чип; регистр сообщает, действительно ли процессор замедлился и по какой причине - просадка напряжения, мягкий или жёсткий порог. Без него это был бы график. С ним это ответ.
Результаты
| Фаза | Длительность | Среднее | Пик | Средняя частота ARM | Троттлинг |
|---|---|---|---|---|---|
| Простой | 10 мин | 39,6 °C | 40,8 °C | 1541 МГц | 0x0 |
| 100% CPU, 4 ядра | 30 мин | 58,4 °C | 62,2 °C | 2398 МГц | 0x0 |
| Остывание | 15 мин | - | 60,6 → 44,6 °C | 1500 МГц | 0x0 |
| YouTube 1080p | 10 мин | 47,7 °C | 50,1 °C | 1862 МГц | 0x0 |
Как растёт температура под полной нагрузкой
| Время | 1 мин | 2 мин | 5 мин | 10 мин | 15 мин | 20 мин | 25 мин | 30 мин |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Температура | 50,7 °C | 52,4 °C | 55,1 °C | 57,9 °C | 59,0 °C | 60,6 °C | 60,6 °C | 60,6 °C |
Две трети всего прироста приходятся на первые две минуты. Кривая достигает 95% своего максимума через 11 минут и с двадцатой минуты идёт ровно. Это тепловое равновесие устройства: примерно 34 градуса выше окружающей среды при полной синтетической нагрузке.
Поведение частоты
В процессорной фазе частота ARM держалась на 2400 МГц в 99,7% замеров при среднем значении 2398 МГц. Нисходящего тренда нет - а именно так выглядел бы устойчивый троттлинг на графике.
Нагрузка была действительно полной: средний load average составил 3,95 при четырёх ядрах, а 310 из 354 замеров показывали 3,9 и выше. Системный индикатор на панели независимо сообщал о 100% загрузке процессора.
27-я минута полной нагрузки: 60,6 °C, полные 2400 МГц, регистр троттлинга 0x0, load average 4,03 на четырёх ядрах. Индикатор на панели показывает 100% CPU и 61 °C.
Остывание
12 градусов за первые две минуты, ниже 45 °C через десять. Алюминиевая задняя панель выполняет свою роль радиатора.
Декодирование видео
Десять минут YouTube в 1080p дали в среднем 47,7 °C, то есть примерно на 8 градусов выше простоя и на 11 ниже процессорной фазы. Частота колебалась между 1600 и 2400 МГц, поскольку ondemand следовал за неравномерной нагрузкой при декодировании. Средняя нагрузка системы составила 0,79, то есть меньше одного ядра из четырёх. С точки зрения температуры просмотр видео на uConsole с CM5 не представляет интереса.
Видеофаза: Big Buck Bunny в 1080p в полноэкранном режиме, в браузере Chromium.
Батарея
17 процентных пунктов за 30 минут полной нагрузки на четыре ядра, что соответствует примерно трём часам непрерывной работы при максимальной нагрузке. За всю 65-минутную сессию, включая видео, батарея снизилась с 99% до 68%.
Что это значит на практике
- Компиляция, длительные сессии в терминале, фоновые задачи. Тепловых причин их избегать нет. Равновесие находится около 60 °C.
- Воспроизведение видео. Ниже 50 °C. Вопрос снят.
- Ретро-игры и эмуляция. Легче нашей синтетической нагрузки, то есть с запасом.
- Нужно ли дополнительное охлаждение? По этим данным и для этих задач - нет.
Тестировался комплект uConsole Kit RPI-CM5 8GB. Сам модуль, если вы собираете uConsole самостоятельно или переходите с CM4, это Raspberry Pi Compute Module 5 - CM5 8GB Lite.
Ограничения, то есть что мы не проверяли
Это важнее, чем более громкий заголовок.
- Одно устройство, одна температура окружающей среды. 26 °C в комнате. При 35 °C в августе прибавьте разницу - равновесие представляет собой разницу относительно окружающей среды, а не абсолютное значение.
- Сравнительного прогона не было. Мы не тестировали ни с открытым корпусом, ни с райзером, ни с более тонкой прокладкой, поэтому не утверждаем, улучшают ли эти доработки что-либо - только то, что в данном экземпляре улучшать было нечего.
- Синтетическая нагрузка.
stress-ng --cpu 4нагружает процессор сильнее большинства реальных задач и не задействует GPU. Длительная нагрузка на графику может вести себя иначе. - Штатная конфигурация на каждом шаге. Регулятор
ondemand, заводская прокладка, закрытый корпус, работа от батареи.
Сырые данные
Полные файлы CSV по всем четырём фазам, скрипты и генератор графика лежат на GitHub: SAPSAN-CYBERSEC/uconsole-cm5-thermal-test. Данные и скрипты под лицензией CC BY 4.0 - пользуйтесь, публикуйте, развивайте. Если вы повторите этот тест на своём экземпляре, мы с интересом посмотрим на цифры, особенно при более высокой температуре окружающей среды.