Nel tentativo di spingere il Raspberry Pi 5 oltre i suoi limiti standard, un team di appassionati ha intrapreso una serie di modifiche avanzate per raggiungere una frequenza operativa di 3,6 GHz. Questo processo ha incluso l’adozione di un sistema operativo ottimizzato, l’applicazione di patch specifiche, l’implementazione di raffreddamento estremo con azoto liquido e l’aggiornamento dei componenti hardware chiave.
Preparazione del Sistema Operativo e Applicazione della Patch NUMA
Per massimizzare le prestazioni, il team ha sostituito Ubuntu con il sistema operativo ufficiale Raspberry Pi OS. Successivamente, hanno applicato una patch NUMA (Non-Uniform Memory Access) per migliorare l’utilizzo del controller di memoria BCM2721, ottimizzando così il parallelismo nella gestione della memoria fisica. Questa combinazione ha portato a un significativo incremento delle prestazioni nei benchmark.
Implementazione del Raffreddamento con Azoto Liquido
Per gestire le elevate tensioni e frequenze, è stato introdotto un sistema di raffreddamento estremo utilizzando azoto liquido. Data la configurazione compatta del Raspberry Pi 5, è stato necessario un contenitore LN2 specifico, sufficientemente pesante da garantire un raffreddamento efficace anche a temperature ambiente. Durante i test, il dispositivo ha raggiunto stabilmente i 3,2 GHz, ottenendo punteggi di 1000 in single-core e 2000 in multi-core su Geekbench. Tuttavia, incrementi oltre i 3,6 GHz hanno causato instabilità e blocchi del sistema.
Potenziare il Circuito di Alimentazione con ElmorLabs AMPLE-X1
Per superare le limitazioni imposte dal controller di tensione PMIC, il team ha integrato l’ElmorLabs AMPLE-X1, una scheda di alimentazione progettata per fornire tensioni più elevate e stabili. Questo ha comportato modifiche hardware significative, tra cui la rimozione degli induttori del SoC a 4 fasi e la saldatura di cavi spessi per collegare l’AMPLE-X1 al Raspberry Pi. Nonostante l’aumento della tensione fino a 1,55V, non è stato possibile superare la barriera dei 3,6 GHz, suggerendo la presenza di altri fattori limitanti.
Sostituzione dell’Oscillatore al Cristallo con ElmorLabs ECB
Per affrontare possibili problemi legati al Phase-Locked Loop (PLL), è stato sostituito l’oscillatore al cristallo da 54 MHz con l’ElmorLabs External Clock Board (ECB), consentendo la regolazione della frequenza di ingresso. Nonostante queste modifiche, l’overclocking oltre i 3,6 GHz ha continuato a causare instabilità, indicando che il limite potrebbe essere intrinseco all’architettura del SoC.
Conclusioni
Nonostante gli sforzi e le modifiche avanzate, il Raspberry Pi 5 ha raggiunto un limite di overclocking stabile a 3,6 GHz. Questo risultato evidenzia le sfide e le complessità nell’overclocking estremo di dispositivi progettati per operare a specifiche frequenze. L’esperimento ha fornito preziose informazioni sulle capacità e le limitazioni del Raspberry Pi 5, offrendo spunti per futuri tentativi di overclocking.
