的覆盆子PI 4.是一个强大的野兽，比先前更温暖覆盆子π董事会。虽然官方的树莓派以太网电源(PoE) HAT附加组件包括一个内置风扇，可以冷却东西，但对于那些不需要PoE支持的人，也有更便宜的选择，比如Pimoroni的被动散热器或主动风扇Shim配件。
这些负担得起的配件允许您限制或完全消除热节流，使您可以从您的树莓派4获得最大的性能，无论什么工作量，即使您超频。虽然2.5美元/£2.40散热器方便和有用，但我们的测试表明，Pimoroni Fan Shim(10美元/£9.6)更有效。事实上，它允许你这样做你的树莓派4的超时一直到2,147兆赫没有任何限制。然而，它与一些帽子是不兼容的，不会在一个完全封闭的情况下帮助。
问题:热节流
当树莓派4的片上系统(SoC)达到一定的温度时——刚刚超过80摄氏度——它会降低运行速度以保护自己免受伤害。对于任何使用树莓派4完成诸如浏览网页、编辑文档、用Scratch或Python编程等简短、计算繁忙的任务的人来说，这都不是问题。但是，在持续负载下，CPU节流可能会对性能产生实际影响。
上面的图显示了一个Raspberry Pi 4，在户外，运行密集的CPU和GPU工作负载10分钟。温度很快就达到了临界点，CPU频率在3分43秒后从1.5 GHz下降到1ghz——尽管在温度下降时又迅速回升。这种上下波动的时钟行为一直运行到测试结束，此时负载被移除，CPU可以降回其600 MHz的空闲速度以进行适当的恢复。
如果你超时使用Pi，问题会更加严重:提高CPU或GPU时钟需要额外的能量，而额外的能量会变成额外的热量。在所有条件相同的情况下，超频的树莓派4将开始比正常运行的更快，而且很可能在它的节流速度上花更多的时间。
被动式解决方案:Pimoroni散热器
添加散热器 - 一段简单热传导性金属的，典型地成形为片，其从SoC的远离工作以导热和跨改进传递到周围空气更大的表面积传播它 - 长期以来一直是一个共同的升级树莓派爱好者。的Pimoroni散热器，特别成形为树莓派，具有比更大的足迹最 - 在显示器串行接口（DSI）连接器之间几乎没有挤压在左侧和相机串行接口（CSI）连接器在所述中心底部 - 以交换低高度允许，以适应在全尺寸HAT配件，但在失去了它的自由气流的成本。
与主动解决方案相比，散热器选项有几个优势:其一，它完全静音，成本极低，仅为2.52美元/ 2.40英镑。这款产品的价格包括在尾部安装一条胶条，但奇怪的是，Pimoroni并没有选择真正的热界面材料(TIM);相反，该胶条是3M双层覆膜组织胶带9448A -通常不用于将散热器粘在芯片上，但其制造商指出，其耐高温性能良好。那些使用Pimoroni Pibow Raspberry Pi 4外壳的人还会在顶部面板上找到一个新的切口，为散热器提供了呼吸的空间。
安装散热器并运行与上述相同的基准显示出明确的影响：覆盆子PI 4在较低的温度下开始关闭，并在较慢，较浅的曲线上升高。It’s the throttling where the biggest impact can be seen: thanks to the large aluminum lump and its increased surface area it takes nearly eight and a half minutes of sustained load for the Raspberry Pi 4’s CPU to begin throttling - a serious improvement over the stock unit’s three minutes and 43 seconds.
然而，这还不足以完全阻止节流——这正是主动选项的作用所在。
主动解决方案：Pimoroni范十呒
风扇垫片是一个小型，奇怪的PCB，用30mm的风扇捆绑。一旦组装 - 一个螺栓，四个螺母和风扇电源标头中的夹具的情况到PCB上的连接器 - 整个组件可以在覆盆子PI的GPIO标头上滑动。Unlike fan add-ons costing less than the $10.08/£9.60 of the Fan Shim, it’s also possible to control the fan via software - with an example program included - while there’s a tactile button and user-addressable RGB LED on the board for good measure, though the button won’t work on the Raspberry Pi 4 until an updated GPIO Zero Python library is made available.
从理论上讲，范垫片的超薄PCB意味着它可以在同一时间，因为大多数的帽子被使用 - 虽然没有任何依靠GPIO引脚BCM18，包括任何音频加载项使用I2S音频连接像Pimoroni自己PHAT DAC。安装一个全尺寸的帽子确实块直接气流从上方的风扇，但有足够的用于它的间隙仍然能够有效冷却;可选的助推器头配件提出了进一步完善的东西帽子。与散热器选项，新Pibow情况下包括了适用范定刀片和风扇。
默认情况下，一旦覆盆子PI打开，风扇垫片就旋转到它的全额4,200转/分钟。在这种模式下，其冷却性能极为令人印象深刻：SoC闲置在37摄氏度约为34.5摄氏度的环境环境中，并且在整个测试过程中保持在55摄氏度以下。这远低于覆盆子PI 4的BCM2711B0 SOC的80摄氏度节气门点，因此没有记录油门操作 - CPU整个完整的1.5 GHz运行。然而，有一种成本：风扇在运行时从电源下拉额外0.6W。
有大量的空间在范炻呒的冷却性能，也：即使是超频树莓派4可以击中它的热调节点保留，使其成为一个必须拥有的任何人试图竭力维持他们的皮峰值性能。事实上，我们最初的测试之后，我们能够得到一个丕4高达2147 MHz的附加风扇垫片，我们没有看到任何的所有限制。
软件控制冷却
风扇垫片具有然而另一种操作模式，：经由一个基于Python的应用程序编程接口（API）软件控制。Using this, it’s possible to turn the fan on and off - though not to vary its speed, other than by turning it on and off in rapid succession to simulate a pulse-width modulation (PWM) signal - and to make use of the tactile switch and RGB LED.
样品程序包含用于设置温度上限和滞后温度，其Pimoroni建议在65摄氏度和5摄氏度分别进行设置。当使用这些设置运行时，风扇开关上 - 与RGB LED切换由红色变为绿色 - 关闭，并等待温度再次上升之前达到65摄氏度，然后降温直到60摄氏度。
在这里，树莓派空闲在相同的温度作为其非制冷，股票化身：摄氏50度左右。风扇不旋转起来，直到温度命中65摄氏度，然后花费和关闭测试反复的其余部分，以保持树莓裨4低于其目标温度。它这样做是令人钦佩：与始终在线模式，在SoC远离其调节点保存，被记录没有一个单一的油门操作十分钟测试完成。同样也是如此超频时，虽然风扇会更快地踢，更经常以补偿额外的热量。
结合冷却
大多数桌面和笔记本电脑电脑不仅仅依赖于散热器或仅限粉丝;they use a combination of both, and it’s possible to do so with the Fan Shim and heatsink too - though it is not recommended by Pimoroni itself, which carried out its own testing and counterintuitively found the combination cooled less effectively than simply using the Fan Shim alone.
只有一种方法可以验证，介意你：我们自己进行同样的测试。与风扇垫片连接在顶部的Pimoroni散热器是一个组合，它真正需要将针伸伸的销延长或Pimoroni的助推器标头安装到GPIO标题;没有它们，有足够的别针为风扇垫片抓住，它冒出掉落的风险 - 可能会在途中缩短GPIO引脚，损坏覆盆子PI 4。
在这次测试中，Fan Shim保持在软件控制模式下，温度目标与之前相同，为65摄氏度。结果是一个图表看起来非常类似于单独使用Fan Shim，只是拉伸:散热器有效地存储了SoC产生的热量，减缓了Fan Shim需要打开的时间;它的缺点是，它也减慢了需要再次关闭的时间。不过，就实际性能而言，差别不大:SoC再次冷却到不需要节流CPU来保护自己的地步。
对性能的影响
能够防止您的Raspberry PI 4从节流下有可能对性能的可衡量影响，尽管如何可衡量将完全取决于它的节流程度有多依赖。在我们的测试环境中，它在整个稳定的24.5摄氏度中，节流率并不糟糕：虽然CPU在持续负载下经常跌至1GHz，但它将再次恢复到1.5GHz。在温暖的环境中，节流会更快地发生并保持更长时间，这意味着冷却配件将对测量性能产生更大的影响。
在这个测试中，指示Raspberry Pi 4压缩一个存储在USB 3.0 SSD上的8GB文件，使用多线程的lbzip2压缩实用程序，同时测量它所花费的时间。在树莓派4上压缩这么大的文件通常需要大约20分钟，大约是油门测试合成负载的两倍，而在未冷却的树莓派上则会触发热节流。
的re’s not a huge amount between them, but the Fan Shim definitely has an impact: the compression operation took 22 minutes and 14 seconds on an uncooled Raspberry Pi 4 but completed in 20 minutes and four seconds with the Fan Shim attached, saving over two minutes - just shy of a ten percent performance gain. Had the operation gone on longer, or taken place in a hotter environment, the difference would be greater.
对于那些不喜欢覆盆子π4添加一个旋转的风扇,散热器是一个现实的选择:附加散热片的基准在20分钟内完成,23秒——一个受人尊敬的百分之八提高非冷却股票,稍微落后于风扇垫片。不过，与Fan Shim不同的是，这种散热器不太可能在炎热的环境中提供同样的效果，因为它不能足够快地排出传导的热量，或者无法承受超过20分钟的持续工作负载。
组合式风扇定刀片和散热器的选择，同时，误差范围内执行相同单独使用范什呒 - 这意味着，除非你想减少风扇花费在开启和关闭切换的时间量，你还可以通过实现软件increasing the hysteresis temperature, there’s little real-world point to combining the two.
底线
如果您的树莓派4用于持续的工作负载，你会需要某种形式的冷却，以获得最大的收益的。虽然被动式散热器的选择是简单和便宜的，它只是一个部分解决方案;范垫片相比之下，彻底解决了这个问题 - 或者，至少，大多同时让您超频丕4远超过2ghz。
防止它被真正“完全”解决的警告:Fan Shim只在相对开放的环境中有效，或者在使用Pimoroni自己的Pibow时有效。如果安装在一个封闭的情况下，如官方覆盆子派4箱，Fan Shim只能做这么多，在持续的工作负荷下节流可能仍然是一个问题。解决方案:寻找有通风的案例，或带一个钻头到官方案例创建自己的。
Certain heavy workloads and enclosed environments aside, though, neither active nor passive cooling accessories are strictly necessary on the Raspberry Pi 4: even when hitting its thermal throttle point it’s still an impressively powerful upgrade from its predecessors, and running hot is unlikely to do the boards any permanent damage - the 80 degrees Celsius throttle point being comfortably below the components’ maximum rated operating temperatures.
树莓派4散热器
覆盆子pi 4风扇垫片
图片来源:Gareth Halfacree
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