Raspberry Pi Pico所用的RP2040芯片

为了推广与增加芯片的知名度，有时候常会用一些「特技」来制造话题，例如过去ESP8266芯片推出后就有人试验它的收发距离极限，最后实测得到366公尺（使用PCB印刷电路板天线）、479公尺（使用外接天线），远超过一般Wi-Fi设定的100公尺，有时实务上更只有40～80公尺。

类似的， Raspberry Pi Pico所用的RP2040芯片正规是跑133MHz频率频率，这在一般的MCU微控制器上也算是快的了，因为有许多Cortex-M系列的MCU也只跑在24MHz～72MHz间，但偏偏有人觉得不够，希望榨出RP2040的极限，因此对其超频（overclocking），结果最高可以到惊人的1GHz（1,000MHz）频率。

树莓派基金会的实习生David Bell就同时动用了多种技术让RP2040芯片达到1GHz，并且还跑了效能标竿（Benchmark）测试，而后将测试数据跟其他树莓派板进行比较，包含跑1GHz的Raspberry Pi Zero W、跑700MHz的第一代Raspberry Pi Model B，以及正规跑125MHz的RPi Pico，在同样跑1GHz下RP2040的效能测试还胜过RPi Zero W呢！

把Raspberry Pi Pico的RP2040芯片抄频到1GHz后，效能还胜同为1GHz运作的Raspberry Pi Zero W

David Bell使用Dhrystone来进行效能测试，Dhrystone从1984年由ReinholdWeicker撰写出来后至今都是业界标准，常用来对芯片运算效能进行初步评判。不过Dhrystone需要改写才能跑在RP2040上，这方面有资深标竿测试人士Roy Longbottom用RP2040 C/C++ SDK改写出来，改写成的标竿程序除了跑在RP2040上也跑在RPi Zero W跟第一代RPi Model B上，以便用相同基准来比较。

接着David Bell透过三个面向让RP2040能超频，即频率、电压、温度。首先是频率，David Bell舍弃一般寻常使用的石英（crystal）振荡器而改用环形（ring）振荡器，这样可以随着温度、电压等条件的改变而持续让频率频率最大化，为了达到最大化David Bell也对振荡器参数进行设计设定，包含把除频器设为1、把状态数设为2。

另外，RPi Pico上的SPI接口程序内存并不耐操，频率大约到260MHz～270MHz后就无法再正常运作，所以David Bell是把程序转移到RP2040内部的RAM内存上来跑，如此才能用更高的频率跑，跑的程序与相关内容也放在GitHub 上供人参考。

https://github.com/davidb990/rp2040_xoc

其次是电压，一般而言加电压可以增高频率，标准RP2040使用1.1V，David Bell刻意断开RP2040芯片上的VREG_OUT接脚与DVDD接脚间的连动性，直接焊接外部供电给DVDD，并加电压加到3V，远高过原有的1.1V，强制把更高的电压送入芯片的核心电路内。

其三是温度，David Bell运用致冷器（Peltier Cooler）把RPi Pico冻结到零下摄氏40度，温度愈低愈有超频空间，事实上David Bell是先降温后才开始加电压，以此激出芯片的极限潜能。

 

已经被致冷器冻结的Raspberry Pi Pico然后用外部强加电压方式进行超频

超频到1GHz虽然很让人激赏，但其实也无法长久运作，David Bell仅仅在跑了几次Dhrystone后又过了几分钟RPi Pico/RP2040就挂了，之后即便恢复正常条件也无法使用。

上述属于极端的超频方式，但其实打从第一代的RPi就允许「适度」的超频，第一代的RPi正规是跑700MHz，然后在开机设定的选单中就允许用户选择另外四种加速模式，分别是Modest、Medium、High以及Turbo，超频的频率分别是800MHz、900MHz、950MHz以及1GHz，有趣的是，这个官方原厂直接以选单方式提供的超频功能是在保固之内的，选择四种超频模式如果操坏了是可以要求维修或换新的。

小结

最后补充说明两点，一是致冷器在过去的各种芯片超频中就曾用过，致冷器的散热效果胜过散热片、电动风扇，但缺点是耗电，以及过冷时可能会在致冷的接面上把周遭的空气凝结成水，水滴反而有可能影响到电路板运作。

所以，现在一般的计算机散热不会去使用致冷器，只有非常要求低温与精准温度控制的地方会用上，例如光纤交换设备。而除了致冷器外也有其他同样属于极端少数使用的降温手法，例如使用液态氮冷却，或直接把电路板泡入液体槽去运作。另一是对控制器芯片超频的意义不大，因为控制器多数时候只用来执行一件工作或少数工作，工作量固定，超频通常是为了同时执行多个工作或时多时少的工作才能获得效益，此即是为何要对处理器芯片进行超频，而鲜少有人对控制器超频。

审核编辑 ：李倩