RP2350 芯片的树莓派 Pico 2 究竟能跑多快？迈克在适量干冰的助力下，开启了他的圣诞节假期探索之旅，深化商讨 Pico 2 的超频性能。

几年前，树莓派官方曾发文先容将庸俗 Pico 超频到了一个惊东说念主的进程 —— 收场了 1GHz 的超频，何况（在短技艺内）让 Pico 的性能超越了初代树莓派。Pico 的超频性能很是出色，初代树莓派 Pico 在中枢电压为 1.3V 时，经常能运行在 400MHz 以上。但关于 RP2040 芯片来说，这仍是是缝隙可达的极限了，因为板载电压调度器的最大输出电压被扫尾在 1.3V。

当我第一次拿到 RP2350 的数据手册时，很快就慎重到一个要道信息：它的电压调度器不错破除电压扫尾，这么就能获取高于 1.3V 的电压。在拿到 Pico 2 开采板后，我就独特酷好，念念望望提高中枢电压后它的性能发达怎样，同期也操心电压过高会不会把芯片烧坏。

初步实验

通过这段 MicroPython 剧本，我不错适度电压调度器输出不同的电压。为了测试 RP2350 在不同电压下的时钟速率，我瞎想了一个毛糙的测试：磋议 100 的阶乘并考证扫尾是否正确，然后徐徐提高时钟速率，直到要领运行出错为止。

之后，我使用 MicroPython 性能基准测试进行了更严格的测试，以此判断系统运行是否沉稳。总体来说，相较于毛糙的 100 的阶乘测试，为了让性能基准测试能够屡次沉稳运行，CPU 时钟速率经常需要裁汰 20MHz 傍边。在测试历程中，我及时候享了实验进展，以及 RP2350 的一些详备信息。

初步测试得到的电压、最大沉稳时钟速率和温度数据如下：

电压

最大时钟速率

温度

1.1V

312MHz

25.6°C

1.3V

420MHz

33.6°C

1.5V

512MHz

44.4°C

1.7V

570MHz

53.7°C

这是我初度默契感受到 RP2 系列芯片发烧显着，此前运行在 400MHz 傍边、1.3V 电压下的 RP2040 芯片只是微微发烧。

加多散热措施

为了料剪发烧问题，我在 Pico 2 的 RP2350 芯片上装配了一个微型散热片，并成就了一个袖珍电脑电扇对着它吹，以确保细腻的空气分解。在再次提高 RP2350 的电压和时钟速率的历程中，我不异及时候享了实验情况，关通盘据如下：

电压

最大时钟速率

温度

1.7V

576MHz

35.0°C

1.9V

636MHz

41.1°C

2.0V

654MHz

44.8°C

2.2V*

678MHz

57.5°C

说真话，当电压卓著 2.0V 时我心里很发怵。板载调度器在 2.0V 以内不错 0.05V 或 0.1V 为增量进行调度，但从 2.0V 往上一档即是 2.35V。这与尺度的 1.1V 中枢电压比拟跳跃了好多，我操心烧坏 RP2350 芯片的风险在加多。

然而实质测试发现，从 2.0V 提高到 2.35V 带来的性能提高并莫得预期那么大。经过进一步搜检，我发现电压调度器实质提供的电压并莫得达到 2.35V，实质上最高只可达到 2.2V 傍边。原因是板载调度器无法提供实足的电流，来支援 RP2350 在这些高电压下运行。

测试点 7

那么，我是怎样发本质质提供的电压低于恳求电压的呢？原来，Pico 2 开采板背面有一个很是实用的测试点，通过它不错测量中枢电压。用万用表探伤这个测试点就很容易发现，实质输出电压与恳求电压并不相符。

既然能在这里探伤电压，那么从外部注入电压也并不复杂。这意味着咱们不错使用台式电源，为 Pico 2 提供它所能承受的实足电压和电流。

深化探索

制定策画

在协助 Pimoroni 团队开采 Presto 固件终点他名堂标历程中，我和他们共享了这些实验情况。Pimoroni 团队的尼科半开打趣地提出，咱们应该尝试用液氮进行超频测试。

我蓝本就策画在圣诞假期脱手时去参不雅 Pimoroni 公司总部，是以咱们就念念望望能弗成尝试一下这个液氮超频的念念法。不外，液氮的处理有些辣手，获取也不太容易。我还操心在液氮的极寒环境下，Pico 2 的焊合点、印刷电路板（PCB）或研究部件可能会出现开裂的问题。

比拟之下，固态二氧化碳（也即是干冰）获取起来相对容易，而且只需要选定一些基本的安全看护措施就行。干冰能将 Pico 2 的温度冷却到圣洁 -80°C，这似乎足以大幅提高其运行速率。尼科订购了一些干冰，策画就这么细面前来了。

慎重（编者按）：除非你默契我方在作念什么，充分探讨到二氧化碳升华以及物体被冷却到 -80°C 可能激励的问题，并选定了相宜的安全看护措施，不然请勿使用固态二氧化碳（干冰）进行实验！

测试成就

我但愿此次测试能够严谨一些。与之前使用 MicroPython 性能基准测试不同，此次我念念让 Pico 2 的两个中枢齐全力运行。因此，我决定使用免费的 CoreMark 基准测试，这么不仅能将测试扫尾与其他 CPU 进行对比，还能搜检运行是否正确，一朝出现问题就会诠释注解诞妄。

我还但愿能让 Pico 2 使用环形回荡器运行，就像著作起原陆续的树莓派官方著作中表情的那样。另外，咱们不太细目低温是否会转换晶体回荡器的频率。是以，为了精准测量技艺，我向被测的 Pico 2 输入一个 1MHz 的时钟信号，并使用一个毛糙的 PIO 要领对时钟周期进行计数。这么一来，无论使用环形回荡器照旧晶体回荡器，齐能借助已知沉稳的时钟获取准确的基准测试扫尾。

我还对普罗蒂克・巴纳吉为 RP2040 开采的 CoreMark 版块进行了一些修改：

修改代码，使其能为 RP2350 芯片编译，并收场双中枢运行；

弃取复制到内存（RAM）的构建形态，以获取最好性能，幸免受闪存时钟分频器的影响；

使用 UART 输出替代 USB 适度台，这么能幸免 USB 中断影响测试速率，而且在 RP2350 崩溃时更容易规复测试；

每次运行测试后，打印 RP2350 板载温度传感器测量的温度；

将测试成就为轮回屡次运行，而不是只运行一次；

在测试脱手前加多辅导，以便成就电压（或禁用板载调度器）、成就频率或弃取环形回荡器；

每次测试运行后搜检适度台输入，这么无需按下 BOOTSEL 按钮，就能修改配置或将 Pico 2 重启参预 DFU 模式。这意味着，即使 Pico 2 被埋在干冰里难以按下按钮，也能浅易地进行更新操作。

我在 Pico W 开采板上使用了阿尔瓦罗・费尔南德斯・罗哈斯开采的 pico - uart - bridge 要领，并进行了修改，让它既能提供 1MHz 的参考时钟，又能识别以 “Temp” 或 “CoreMark” 起原的行，并通过 WiFi 发送这些数据。

在 PicoVision 开采板上，我愚弄 MicroPython 编写了一段要领，基于修改后的温度清楚示例，读取 Pico W 发送的温度和 CoreMark 测试数据，并在清楚器上绘画成图表。这么在测试历程中，咱们就能及时了解测试情况（这部分代码是我在前去 Pimoroni 公司总部的前一天晚上，在旅馆房间里以传统的黑客格调编写的，其时还借助了旅馆不太沉稳的 WiFi 和房间里的电视进行测试）。

准备责任

泉源，咱们需要确保参与测试的三块 Pico 开采板以及关系硬件齐能泛泛责任。一脱手，WiFi 通讯出现了一些问题，它的收场形态不是独特可靠，但经过初要领试后，问题似乎得到了料理。

咱们先让测试用的 Pico 2 以 100MHz 的频率运行，以此树立一个基准数据。Pimoroni 的乔恩还指出，为了让数据更直不雅，最好用 MHz 为单元的频率数值来诠释注解扫尾，而不是胜利使用 CoreMark 分数。收场方法很毛糙，用 100MHz 频率下的 CoreMark 分数与面前测试的 CoreMark 分数作比就行。由于 CoreMark 测试是在里面 RAM 中运行的，是以分数应该与频率呈实足线性关系。

冷却 Pico 2！

接下来，咱们把之前测试一直使用的、带着微型散热片的 Pico 2 用干冰障翳起来。

咱们先用板载电压调度器进行了一些开动测试，很缝隙地就将其沉稳运行在 700MHz：-64.15°C 200.84

挑战 Pico 2 的极限！

咱们念念进一步探索 Pico 2 的极限性能，于是将一个电源研究到测试点 7，禁用了板载电压调度器，然后提神翼翼地将电压提高到之前所能达到的 2.2V 以上。

跟着电压束缚升高，天然频率提高的幅度越来越小，但芯片并莫得损坏！

在 2.8V 电压下，可提现游戏平台咱们告捷将频率提高到了 800MHz：-51.51°C 800.2MHz

此时咱们发现测试成就并不睬念念，因为中枢电压的接地端是通过 Pico W 研究的。测量被干冰障翳的 Pico 2 上的电压后发现，由于这条研究旅途存在电阻，实质电压比供电电压低了约 200mV。探讨到这个身分，咱们将电压提高到 3.3V 致使更高，但频率提高并不显着。咱们达到的最高频率是 840MHz，但这个频率下运行并不沉稳，咱们忖度这是因为 RP2350 芯片在消费约 1A 电流时发烧严重。

尽管履历了这么的 “折腾”，Pico 2 依然能够泛泛责任！

环形回荡器实验

RP2350 的数据手册提到，不错使用环形回荡器收场 “自动超频”。其旨趣是，环形回荡器的频率会跟着芯片的中枢电压和温度变化而变化，是以在多样要求下，交流的环形回荡器成就应该齐能沉稳运行。但实质情况似乎并非如斯（至少在使用 ARM 中枢时是这么，后头会提到 RISC-V 中枢的情况）。

我发现（在风冷要求下），将 Pico 2 成就为 “TOOHIGH” 并使用最大驱动强度时，芯片在 1.5V 傍边还能泛泛运行，卓著这个电压就会出错。在较低电压下，环形回荡器的实测频率低于晶体回荡器所能达到的最高频率，但跟着电压升高，环形回荡器的频率会卓著晶体回荡器的最高频率。我不太默契其中的原因。将两个阶段之一的驱动强度裁汰一档后，在风冷要求下测试的最高电压限制内，芯片齐能沉稳运行，是以这成为了咱们率先尝试的成就。

然而，当电压进一步升高到 2.6V 傍边时，RP2350 使用环形回荡器运行时又会崩溃。咱们尝试裁汰驱动强度，这天然有一定效用，但最终照旧很难找到一个在高电压下能沉稳运行，同期频率又接近晶体回荡器的成就。这有点缺憾，因为在频率卓著 800MHz 后，晶体回荡器的频率只不错 12MHz 为增量进行疗养。

寻找更允洽超频的 Pico 2

咱们之前使用的 Pico 2 只是我唾手购买的，并莫得有益挑选是否允洽超频。Pimoroni 团队为我找来了 7 块 Pico 2 开采板进行测试，但愿能找到一块超频性能最好的。

我赶紧使用著作起原隔邻陆续的 MicroPython 频率搜索测试要领，对这 7 块开采板进行了测试，发现它们在 1.1V 电压下的最高频率在 316MHz 到 336MHz 之间。Pimoroni 的马克挑选出两块发达最好的开采板，并进行了焊合处理，以便进一步测试。此次咱们多焊合了几个引脚，引出了另一个接地端，这么中枢电压就不必通过 Pico W 传输了。

咱们能将频率提高到多高？

尽管在 1.1V 电压下，咱们测试的第一块 Pico 2 速率最快，但它的合座发达并莫得比率先测试的那块好太多。在 3.05V 电压下，咱们须臾地将其频率提高到了 850MHz（通过 CoreMark 分数换算得出，咱们恳求的频率是 852MHz，但由于晶体受低温影响或高中枢电压的其他效应，实质频率略低），但运行并不沉稳。电压卓著 3.05V 后，运行反而更不沉稳了，是以这似乎即是它的极限了。在恳求频率为 840MHz 时，它能运行几分钟，但 CoreMark 测试诠释注解出现了诞妄，诠释运行某些指示时出现了问题。

探讨到提高频率的主要遏制是芯片升温过快，咱们尝试寻找一个更大的热千里，但愿能让芯片在更长技艺内保执低温。保罗找来了一大块铜，体积比 Pico 2 本人大好多，看起来很有但愿。

咱们尝试用几片导热垫将这块铜块与 Pico 2 研究起来，但扫尾却不尽东说念主张，在低温环境下，这些导热垫的导热性能似乎不太好，使用铜块后的测试扫尾致使比不使用散热片还要差。这有些可惜，粗略咱们应该胜利让铜块与芯片顶部胜利战役，但又操心会发生短路。

咱们转而测试另一块 Pico 2，并为它装配了专为树莓派 5 的 BCM2712 芯片瞎想的散热片。此次取得了更好的效用 —— 显着，在室温 1.1V 电压下进行的毛糙测试并弗成实足反馈芯片的性能。这块 Pico 2 在恳求频率为 864MHz 时（实质诠释注解频率为 860.7MHz）能须臾运行，何况在 840MHz 频率下不错沉稳运行一段技艺，莫得出现诞妄。这是现在为止最好的收成！

测试 RISC-V 中枢

RP2350 是一款很有真理的芯片，除了两个常见的 ARM 中枢外，它还有两个 RISC-V 中枢。马克提醒我应该测试一下 RISC-V 中枢，以便进行对比。为 RISC-V 中枢构建测试镜像很是毛糙，只需装配 RISC-V 版块的 gcc 编译器，并将PICO_PLATFORM成就改为rp2350-riscv就行。

我发现，使用 RISC-V 中枢时，CoreMark 测试中每 MHz 的性能发达略高一些，比 ARM 中枢快了近 5%。是以，若是你的 RP2350 应用场景只波及整数运算，那么使用 RISC-V 中枢很可能会获取更好的性能！

在 PicoVision 清楚器上疗养清楚形态，以展示每 MHz 的 CoreMark 分数，然后再次使用之前发达最好的那块 Pico 2 进行测试。

最高速率

再次使用环形回荡器，将其中一个阶段的驱动强度成就为比最大值低一档，然后徐徐提高电压。此次咱们发现，电压升高历程中芯片莫得崩溃，直到电压达到 3.0V 傍边才出现问题。这意味着在 2.95V 电压下，使用环形回荡器不错沉稳地将频率超频到 820 - 840MHz（频率会因温度波动）。

切换到晶体回荡器，在 3.05V 电压下，芯片能以 861.6MHz（恳求频率为 864MHz）的频率沉稳运行，致使在 873.5MHz 频率下也能运行近一分钟才崩溃。咱们尝试将恳求频率成就为 888MHz，但未能告捷运行。

是以，咱们达到的最高速率是 873.5MHz。不外，当咱们再次尝试时，Pico 2 在 3.05V 电压下无法启动，我念念可能是高电压仍是对芯片形成了一定进程的损坏。

临了一次测试，咱们让芯片在 2.95V 电压下使用环形回荡器运行，它执续运行了圣洁 10 分钟，直到温度略有升高（达到 -20°C 傍边）才住手测试。

论断

泉源，RP2350 芯片和 Pico 2 开采板的沉稳性很是出色。尽管履历了低温环境、冷却历程中因水汽导致的有时短路，以及极高的中枢电压，但咱们测试的 3 块 Pico 2 开采板齐莫得损坏。而且从外不雅上看，实足看不出它们履历过如斯严苛的测试。

当频率卓著 700MHz 后，陆续提高电压所带来的性能提高越来越小。这可能是因为咱们无法让芯片充漫衍热，只是用干冰包裹，很难将产生的热量实足散逸出去。粗略使用液氮进行实验，能进一步提高性能。

通过这些实验可知，使用电压调度器提供 1.6V 傍边的电压时，无需额外散热措施，就不错缝隙将 Pico 2 的频率超频到 500MHz 或更高一些，而且不太可能对 Pico 2 形成严重损坏。不妨让 Pico 2 在这么的成就下执续运行几天，不雅察是否会出现极度情况。

使用干冰进行实验很是意旨！若是有契机，咱们还应该尝试对树莓派 5 进行超频测试，望望能否创造新的速率纪录。不外，树莓派 5 的测试老本可能会高好多。使用 Pico 2 进行测试的一大上风在于，每块开采板价钱不到 5 英镑，即使 “折腾” 坏了也不瞻仰，毕竟它比一品脱啤酒还低廉！