Raspberry Pi Pico所用的RP2040芯片

為了推廣與增加芯片的知名度，有時候常會用一些「特技」來制造話題，例如過去ESP8266芯片推出后就有人試驗它的收發(fā)距離極限，最后實測得到366公尺（使用PCB印刷電路板天線）、479公尺（使用外接天線），遠超過一般Wi-Fi設定的100公尺，有時實務上更只有40～80公尺。

類似的， Raspberry Pi Pico所用的RP2040芯片正規(guī)是跑133MHz頻率頻率，這在一般的MCU微控制器上也算是快的了，因為有許多Cortex-M系列的MCU也只跑在24MHz～72MHz間，但偏偏有人覺得不夠，希望榨出RP2040的極限，因此對其超頻（overclocking），結果最高可以到驚人的1GHz（1,000MHz）頻率。

樹莓派基金會的實習生David Bell就同時動用了多種技術讓RP2040芯片達到1GHz，并且還跑了效能標竿（Benchmark）測試，而后將測試數(shù)據(jù)跟其他樹莓派板進行比較，包含跑1GHz的Raspberry Pi Zero W、跑700MHz的第一代Raspberry Pi Model B，以及正規(guī)跑125MHz的RPi Pico，在同樣跑1GHz下RP2040的效能測試還勝過RPi Zero W呢！

把Raspberry Pi Pico的RP2040芯片抄頻到1GHz后，效能還勝同為1GHz運作的Raspberry Pi Zero W

David Bell使用Dhrystone來進行效能測試，Dhrystone從1984年由ReinholdWeicker撰寫出來后至今都是業(yè)界標準，常用來對芯片運算效能進行初步評判。不過Dhrystone需要改寫才能跑在RP2040上，這方面有資深標竿測試人士Roy Longbottom用RP2040 C/C++ SDK改寫出來，改寫成的標竿程序除了跑在RP2040上也跑在RPi Zero W跟第一代RPi Model B上，以便用相同基準來比較。

接著David Bell透過三個面向讓RP2040能超頻，即頻率、電壓、溫度。首先是頻率，David Bell舍棄一般尋常使用的石英（crystal）振蕩器而改用環(huán)形（ring）振蕩器，這樣可以隨著溫度、電壓等條件的改變而持續(xù)讓頻率頻率最大化，為了達到最大化David Bell也對振蕩器參數(shù)進行設計設定，包含把除頻器設為1、把狀態(tài)數(shù)設為2。

另外，RPi Pico上的SPI接口程序內(nèi)存并不耐操，頻率大約到260MHz～270MHz后就無法再正常運作，所以David Bell是把程序轉(zhuǎn)移到RP2040內(nèi)部的RAM內(nèi)存上來跑，如此才能用更高的頻率跑，跑的程序與相關內(nèi)容也放在GitHub 上供人參考。

https://github.com/davidb990/rp2040_xoc

其次是電壓，一般而言加電壓可以增高頻率，標準RP2040使用1.1V，David Bell刻意斷開RP2040芯片上的VREG_OUT接腳與DVDD接腳間的連動性，直接焊接外部供電給DVDD，并加電壓加到3V，遠高過原有的1.1V，強制把更高的電壓送入芯片的核心電路內(nèi)。

其三是溫度，David Bell運用致冷器（Peltier Cooler）把RPi Pico凍結到零下攝氏40度，溫度愈低愈有超頻空間，事實上David Bell是先降溫后才開始加電壓，以此激出芯片的極限潛能。

已經(jīng)被致冷器凍結的Raspberry Pi Pico然后用外部強加電壓方式進行超頻

超頻到1GHz雖然很讓人激賞，但其實也無法長久運作，David Bell僅僅在跑了幾次Dhrystone后又過了幾分鐘RPi Pico/RP2040就掛了，之后即便恢復正常條件也無法使用。

上述屬于極端的超頻方式，但其實打從第一代的RPi就允許「適度」的超頻，第一代的RPi正規(guī)是跑700MHz，然后在開機設定的選單中就允許用戶選擇另外四種加速模式，分別是Modest、Medium、High以及Turbo，超頻的頻率分別是800MHz、900MHz、950MHz以及1GHz，有趣的是，這個官方原廠直接以選單方式提供的超頻功能是在保固之內(nèi)的，選擇四種超頻模式如果操壞了是可以要求維修或換新的。

小結

最后補充說明兩點，一是致冷器在過去的各種芯片超頻中就曾用過，致冷器的散熱效果勝過散熱片、電動風扇，但缺點是耗電，以及過冷時可能會在致冷的接面上把周遭的空氣凝結成水，水滴反而有可能影響到電路板運作。

所以，現(xiàn)在一般的計算機散熱不會去使用致冷器，只有非常要求低溫與精準溫度控制的地方會用上，例如光纖交換設備。而除了致冷器外也有其他同樣屬于極端少數(shù)使用的降溫手法，例如使用液態(tài)氮冷卻，或直接把電路板泡入液體槽去運作。另一是對控制器芯片超頻的意義不大，因為控制器多數(shù)時候只用來執(zhí)行一件工作或少數(shù)工作，工作量固定，超頻通常是為了同時執(zhí)行多個工作或時多時少的工作才能獲得效益，此即是為何要對處理器芯片進行超頻，而鮮少有人對控制器超頻。

審核編輯 ：李倩