树莓派超频后性能与功耗的研究

准确的说，标题应该是“树莓派超频后性能与功耗的关系及提高每瓦性能的方法”。标题太长不好，所以砍了后半部分。

准备

树莓派2代B型。
测功率用淘宝37块买的电力检测仪。
电源用我买Nubia Z9 Max时配的，5V 1.5A。

测试方法

修改config.txt的arm_freq来超频。
把scaling_governor里的powersave改成performance来转换到最高频率。
使用aircrack-ng -S来测量满负载的功耗和性能。

数据表格

频率(MHz) 待机功耗(W) 满载功耗(W) 性能(k/s) 性能/频率 性能/功耗 600 1.75 2.31 339 0.56500 146.75 700 1.82 2.65 397 0.56714 149.81 800 1.83 2.81 455 0.56875 161.92 900 1.84 2.94 514 0.57111 174.83 1000 1.83 3.08 571 0.57100 185.39 1050 1.84 3.13 600 0.57143 191.69 1100 1.89 3.37 629 0.57182 186.65

注：频率为1100MHz时，默认电压下，在高负载的情况下不能稳定运行。经测试，把over_voltage调为2可稳定运行。

结论

在governor为powersave的情况下，待机功耗为1.75W。
在governor为performance的情况下，待机功耗在不同频率下变化很小，约为1.84W。
随着频率的增加，每频率性能略微增加。
在over_voltage=0的情况下，随着频率的增加，每瓦性能增加。
因此，如果想提升每瓦性能，我们可以在系统稳定的前提下，不加压，尽量超频。
另外，我们看到，即使加压超频，加压后的1100MHz的每瓦性能依然比不加压时的1000MHz高。提高低频率的每瓦性能的方法在后记中有讨论。

后记

这些是在我完成树莓派超频后性能与功耗的关系后做的实验。

意外发现

在超频后但CPU频率仍为600MHz的情况下，满载功耗和性能有略微上升。
在最高频率1000MHz、实际频率600MHZ的情况下，满载功耗为2.33W，性能为341k/s。待机功耗不变（原待机功耗2.31W，性能339k/s）。
这说明超频后会极轻微地增加最低频率（即600MHz）时的满载功耗和性能

系统稳定时的加压测试

arm_freq=1050
over_voltage=3
governor为poversave时待机功耗无差别。
governor为performance时待机功耗为1.91W，满载功耗为3.38W，性能为599k/s。
同频率下，加压，功耗上升，性能不变，同时发热增加，每瓦性能降低。
因此，在系统稳定的情况下，不应该加压。

提高每瓦性能的方法

这是一个意外发现，我把over_voltage改成负数，希望能降压。本以为会开不了机，但是结果却令人兴奋：over_voltage居然可以是负的！
这说明我们能通过降低电压来提高每瓦性能。
下面是验证：
arm_freq=800
over_voltage=-3
governor为performance时待机功耗为1.78W，满载功耗为2.63W，性能为456k/s，性能/功耗=173.38（原待机功耗为1.83W，满载功耗为2.81W，性能为455k/s）。
这意味着，在保证系统稳定的前提下，我们可以减少电压，来提高每瓦性能。（事实上，我的笔记本CPU一直降低0.1V用。）
所以，在你认为树莓派的性能已经够用的时候（达到你想要的频率后），你可以在保持系统稳定的前提下，尽量降低电压，来提高每瓦性能。