RP2040 auf 1 GHz übertaktet – interessantes Experiment

Kein Kommentar Autor: Jürgen (jdo)

Ein Praktikant bei Raspberry Pi hat den RP2040 dank einer speziellen Behandlung ziemlich hoch übertakten können. Allerdings hat das Gerät – ein Raspberry Pi Pico – nicht wirklich lang überlebt.

Im Artikel wird beschrieben, dass sich der RP2040 bis zu 1 GHz übertakten lässt. Damit ist die Plattform sogar schneller als der ursprünglich Raspberry Pi.

Raspberry Pi Pico (Quelle: raspberrypi.org)
Raspberry Pi Pico (Quelle: raspberrypi.org)

Die Leistung wurde mit dem Dhrystone-Benchmark gemessen. Für den Pico gibt es eine spezielle Version, die für das RP2040 C/C++ SDK angepasst ist. Der Benchmark wurde auch auf dem Pi 1 B und einem Zero W durchgeführt. Die Dhrystone-Ergebnisse für den Pi 1 bei 700 MHz und 1 GHz sind allerdings besser als beim Pico. Wobei der Pico mit 1 GHz den Pi mit 700 MHz schlägt, aber langsamer ist als der Pi bei 1 GHz.

Per Standard ist der RP2040 mit maximal 133 MHz getaktet. Für einen Mikrocontroller ist das ziemlich gut. Allerdings ist das weit weg von modernen Computern. Mit speziellen Tricks kann man den RP2040 auf 1 GHz übertakten.

Übertaktung: Prozess, Spannung und Temperatur

Im Artikel wird auch darauf hingewiesen, dass bei so einer Aktion natürlich die Garantie des RP2040 erlischt.

Übertakten wird häufig erreicht, indem die Temperatur des Prozessors gesenkt und die Spannung erhöht wird. Außerdem wurde versucht, ein sogenannter goldenen Chip zu finden. Die sind besser geeignet für eine Übertaktung.

Den RP2040 auf 1 GHz übertakten

Da der SPI-Flash des RP2040 nicht mehr mithalten kann, sobald der RP2040 eine Taktfrequenz von 260 bis 270 MHz überschreitet, wurde das Skript für die Übertaktung in den Arbeitsspeicher kopiert. Zudem wurde der Ringoszillator als Systemtaktgeber verwendet, weil man damit die Frequenz je nach Spannung und Temperatur dynamisch ändern kann.

Um die Temperatur zu senken, wurde ein Peltier-Kühler. Damit wurde eine Temperatur von -40°C erreicht. Sobald der Chip komplett eingefroren war, wurde die Spannung zu erhöht. Um die 1 GHz zu erreichen, musste die Spannung auf 3 V erhöht werden. Gegenüber der standardmäßigen 1,1 V ist das eine ziemliche Steigerung. Der Chip hat die 3 V allerdings nicht lange durchgehalten. Dhrystone konnte einige Male ausgeführt werden und nach nur zwei Minuten bei so hoher Spannung hat der CHip aufgegeben. Er ließ sich seitdem auch nicht mehr reaktivieren.

Wer seinen Mikrocontroller gerne mag, sollte das vielleicht nicht zu Hause ausprobieren. Dennoch ist es ein interessantes Experiment.




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