Von 700 MHz auf 1,5 GHz Rechenleistung vom Raspberry Pi mehr als verdoppeln

Die Raspberry-Pi-Platine wird über einen externen Spannungsregler versorgt - ohne Lötkolben keine Übertaktung.
Die Raspberry-Pi-Platine wird über einen externen Spannungsregler versorgt - ohne Lötkolben keine Übertaktung.

Normalerweise nimmt sich die „Overclocking“-Gemeinde CPUs, GPUs und Speicher vor, um noch mehr Leistung aus PCs und Spielekonsolen herauszuquetschen. Ein Raspberry Pi wurde nunmehr mit Hilfe eines externen Spannungsreglers und einer Kompressionskältemaschine auf 1,5 GHz übertaktet.

Der Raspberry Pi mag ja viele Stärken haben wie seine große Community – der Broadcom-Prozessor BCM2835 ist im Vergleich zu Beagle Board & Co. eher schwach auf der Brust. Der auf der ARM11-Architektur basierende Prozessor-Core liefert bei 700 MHz Taktfrequenz gerade mal 840 DMIPS, das sind nicht mal 13 % der Rechenleistung eines iPhone 4S. Die Mikroarchitektur mit seiner achtstufigen Single-Issue-In-Order-Pipeline ist im Vergleich zu modernen Cortex-A-Prozessoren in vielerlei Hinsicht veraltert - immerhin stammt ARM11 ja auch schon aus dem Jahr 2002. 

Mittels eines sogenannten EPower-Boards der Firma EVGA wurde ein Raspberry Pi nunmehr auf 1,5 GHz übertaktet (Bild 1). Die Platine mit einem externen Spannungsregler kostet 89,90 Euro und erlaubt es, die durch bestehende Bauteile begrenzte Spannungsversorgung des BCM2835 zu erhöhen und somit auch höhere Taktfrequenzen zu ermöglichen.

Hierfür hält das EVGA EPower Board 2.0 insgesamt 14 Phasen bereit. Laut Datenblatt ist eine Spannungsregulierung im Bereich von 700 bis 2.000 mV möglich. Die Stromquelle darf bis zu 400 A abgeben. Der Hersteller empfiehlt für den Einsatz neben entsprechendem Löt-Equipment unter anderem isolierten Kupferdraht nach AWG12- oder AWG10-Norm, ein digitales Multimeter zur Überprüfung von Widerständen und Spannungen sowie die hauseigene Überwachungs- und Steuereinheit EVBot. Als Mindestvoraussetzung wird zudem ein 600-Watt-Netzteil mit 42 Ampere auf der 12-Volt-Schiene und drei 6-Pin-PCIe-Steckern genannt.

Natürlich würde das Broadcom-SoC die erhöhte Versorgungsspannung nicht ohne zusätzliche Kühlmaßnahmen überleben sondern den sofortigen Hitzetod sterben. Deswegen haben die Übertakter eine Art Kompressionskältemaschine eingesetzt, wie sie auch in Kühlschränken zum Einsatz kommt. Mittels Siedekühlung in einem auf dem Prozessor aufgesetzten Verdampfer wird diesem Hitze entzogen.

Auch wenn der Ansatz der Übertaktung sicher sehr individuell und kostspielig erscheint: Immerhin öffnet er den Weg zu Anwendungen, für die der Raspberry Pi einfach zu schwach ist und macht wenn auch limitiert eine Art Skalierung über die Rechenleistung möglich.