Kiashiria cha Mzigo wa Raspberry Pi CPU: Hatua 13

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Wakati wa kutumia Raspberry Pi (RPI) kama isiyo na kichwa bila mfuatiliaji wa kiweko, hakuna dalili maalum za kuona zinazopatikana kutambua RPI inafanya kitu.

Ingawa kituo cha mbali kinatumiwa na SSH, utekelezaji wa amri ya Linux inahitajika ili kuangalia ni kiasi gani mzigo wa mfumo unalemea CPU sasa

Kwa hivyo mzunguko huu umetengenezwa kusaidia mara moja kutambua shughuli halisi za CPU (labda nusu halisi au karibu na njia halisi) kutekeleza mizigo ya mfumo uliotumika sasa.

Ingawa programu ya chatu tu na mzunguko rahisi zaidi inaweza kuunga mkono utendaji sawa, nambari ngumu kidogo za chatu zitahitajika kuiga mantiki ya kisasa ya udhibiti wa LED inayohitajika na mzunguko huu.

Pia utata ulioongezeka wa msimbo wa chatu utalemea CPU zaidi na mzigo ulioongezeka wa mfumo.

Kwa hivyo, kupakua utaftaji wa utendaji wowote wa dalili kadiri inavyowezekana kwa mzunguko wa vifaa vya nje itakuwa sawa kwani huduma hii inapaswa kufanya kazi kila wakati na mara kwa mara kama kwa kila sekunde 5.

Na mzunguko huu utaongeza kipengee kidogo cha kuchekesha kwa RPI isiyo na kichwa.

Hatua ya 1: Mzigo wa CPU Kuangalia Amri ya Linux

Kuna anuwai ya kupakia mzigo wa CPU amri za Linux zinapatikana kama vile juu, iostat, sysstat, na muda wa ziada.

Kila amri ina huduma maalum katika suala la utofauti wa habari na kuonyesha unyenyekevu wa data.

Amri ya juu ni habari tajiri zaidi na data ya kina inapatikana kwa kutambua mara moja mzigo wa mfumo.

Lakini inafanya kazi kama hali ya iteration (kuonyesha data kila wakati kwenye skrini) na muundo wa habari ni ngumu sana kutoa tu data ya mzigo wa CPU tu.

Amri ya iostat hutoa habari ya kina ya mzigo wa mfumo kwa kutenganisha kazi za foleni za watumiaji na mfumo ambazo zinalemea CPU kwa sasa.

Lakini pia ni ngumu sana kupata mzigo wa sasa wa CPU kama njia ya haraka na ya angavu.

Katika hali ya muda wa juu, data rahisi sana ya mzigo wa mfumo inapatikana kwa muda wa wastani wa dakika 1, wastani wa dakika 5 na wastani wa dakika 15.

Kama ilivyoelezwa hapo juu, kurahisisha msimbo wa chatu ni muhimu kwa sababu inapaswa kutekelezwa mara nyingi kama kwa kila sekunde 5 au sekunde 10.

Wakati nambari ya chatu inakuwa ngumu, itakuwa mzigo kwa CPU sana.

Ni aina ya kitendawili kwamba unalemea RPI kufuatilia mzigo wake wa mfumo.

Kwa hivyo, ninachagua amri ya uptime kukusanya mzigo wa CPU na kushirikiana na mzunguko wa kiashiria kwa sababu ni rahisi zaidi.

Lakini kama wakati wa ziada unaonyesha wastani wa dakika 1 ya mzigo wa mfumo, mzunguko wa kiashiria utafanywa sio kama hali halisi ya wakati.

Bado mzunguko huu unaweza kutoa dokezo la kuona ambalo linaonyesha jinsi RPI inafanya sasa.

Hatua ya 2: Skematiki

Mzunguko huu utapokea viwango 4 tofauti (kwa mfano

74LS139 (2 hadi 4 decoder na de-multiplexer) inaamua pembejeo mbili kwa moja ya pato moja kati ya njia 4 zinazowezekana kama 00 (LOW) -> B0, 01 (MWANGA) -> B1, 10 (MEDIUM) -> B2, 11 (JUU) -> B3.

Kama pato la 74LS139 ni kiwango cha kugeuza (pembejeo ya 00 -> B0 kuwa LOW na pato lingine 3 JUU), inverter 74HC04 hutumiwa kutengeneza pato kugeuza mara moja zaidi.

Wakati pato la 74LS139 ni la kawaida JUU, 74HC04 haitakuwa muhimu.

Lakini kwa namna fulani 74LS139 imefanywa kama hiyo. (Tafadhali angalia meza ya ukweli ya 74LS139)

Wakati pato lolote la 74LS139 likichaguliwa, litawasha swichi moja ya analog kati ya swichi 4 zilizojumuishwa kwenye CD4066 IC.

CD4066 inaweza kusaidia swichi 4 za analog na kila swichi ina pembejeo 1 ya kudhibiti na matokeo 2 ya analog.

Wakati pembejeo ya kudhibiti inakuwa ya juu, uunganisho wa matokeo mawili huwa impedance ya chini (Upinzani kuwa 0) na wengine huwa impedance ya JUU (Upinzani kati ya njia mbili za pato kuwa mamia kadhaa ya mega ohm) kiwango.

Dhibiti tu 1 (pin 13) ya CD4066 kuwa HIGH, njia kati ya pato 1 (pin 1) na pato 2 (pin 2) imeunganishwa wakati huo huo matokeo mengine hayajaunganishwa (katika hali ya hali ya juu).

Vivyo hivyo pembejeo ya JUU ya udhibiti 2 (pini 5) hufanya pato 1 (pini 4) na pato 2 (pini 3) imeunganishwa wakati matokeo mengine yamekatika.

Halafu LM555 inapepesa LED mbili kwa kiwango tofauti cha kupepesa.

Kama unavyoona katika skimu hapo juu, NE555 itafanya kazi na moja ya thamani ya upinzani kati ya 4 (12k, 24k, 51k, 100k) viwango vya upinzani vinavyowezekana.

Hatua ya 3: NE555 Kizazi tofauti cha Saa

Kama inavyoonyeshwa katika mpango huo, NE555 itafanya moja ya uwezekano wa thamani ya upinzani kama 12k, 24l, 51k na 100k.

Kweli sehemu ya mzunguko wa majira ya NE555 ni dalili kuu ya kuona inayounga mkono sehemu ya mzunguko.

Mpango wa operesheni ya mzunguko ni kama ifuatavyo.

- Wakati hakuna mzigo mkubwa wa CPU, programu ya chatu iliyosanikishwa katika RPI itatuma matokeo 00 kwa mzunguko wa kiashiria. Halafu njia mbili za matokeo za CD4066 zinafanya kazi na NE555 inafanya kazi na thamani ya kinzani ya 12k. Kwa hivyo, taa za taa zinaangaza mara 1.5 kwa sekunde (kupepesa haraka sana)

- CPU imepakiwa kidogo (Kisha urefu wa foleni ya uptime kuwa kiwango cha 0.1 ~ 0.9), chatu atatuma 01 kwa mzunguko. Halafu CD4066 imeamilishwa na matokeo yaliyounganishwa na kontena la 24k. Kama matokeo, kupepesa kwa LED kunapungua mara 1.2 kwa sekunde (Kuangaza kwa LED kupungua kidogo lakini bado haraka kidogo)

- Wakati mzigo wa CPU uliongezeka sana (Kisha urefu wa foleni ya kukimbia hadi saa 1.0 ~ 1.9), chatu itatoa 10 kwenda kwa mzunguko. Kisha njia ya unganisho la kontena la 51k inafunguliwa na NE555 inafanya kazi mara 0.8 kwa sekunde. Sasa kiwango cha kupepesa kinapungua sana.

- Mizigo mizito inayolemea CPU na urefu wa foleni ya kukimbia uptime kuwa mrefu (zaidi ya kazi 2 zitasubiri kutekelezwa na CPU na wakati wa juu utaripoti zaidi ya 2.0). Unapochaguliwa unganisho la kontena la 100k, NE555 itapepesa LED mara 0.5 kwa sekunde (Kasi ya blink inakuwa polepole sana)

***

Pamoja na kuongezeka kwa mizigo ya mfumo, mwangaza wa mwangaza wa LED utapungua ipasavyo.

Wakati LED inaangaza polepole, basi RPI hakika imelemewa sana.

Njia hii ni ripoti ya mzunguko wa dalili ya mzigo wa kiwango cha sasa cha mzigo wa RPI.

Hatua ya 4: Sehemu

Kwa kutengeneza mzunguko huu, vidonge kadhaa vya IC vinatumika.

Ingawa ninataja 74LSxx, CD40xx aina ya chip za zamani za IC, unaweza kutumia aina za hivi karibuni za TTL na chips za CMOS kama 74HC4066, na 74ASxx wakati chip iliyochaguliwa ya IC ni aina ya DIP.

Aina ya mlima wa uso wa kifurushi kidogo cha IC pia inaweza kutumika wakati unaweza kuziunganisha ndogo vizuri kwenye PCB ya ulimwengu.

Vingine ni sehemu za kawaida unazoweza kununua kwa urahisi kutoka kwa duka za mtandao.

- 74LS139 (2 hadi 4 avkodare, de-multiplexer) x 1

- 74HC04 (6 inverter) x 1

- CD4066 (4 Analog swichi IC) x 1

- Kipima muda cha NE555 IC x 1

- Watendaji: 10uF x 1, 0.1uF x 1

- PC817 opto-coupler x 2 (yoyote ya kawaida 4 pin opto-coupler inaweza kutumika)

- Resistors: 220ohm x 4 (upeo wa sasa wa LED), 4.7K (Opto-coupler interface) x 2, 12K, / 24K / 51K / 100K (Udhibiti wa muda wa saa) x 1

- LED x 2 (Rangi yoyote tofauti kama Njano, Kijani au Nyekundu, Kijani)

- Bodi ya Universal 30 (W) na saizi 20 (H) saizi (Unaweza kukata saizi yoyote ya bodi ya ulimwengu kutoshea mzunguko huu)

- waya ya bati (Kwa kutengeneza mifumo ya wiring kwenye PCB ya ulimwengu)

- pini kichwa (pini 3) x 3

- Kichwa cha pini cha IC (pini 4) x 4

- nyaya za wiring nyekundu / bluu

***

Hatua ya 5: Kufanya Mchoro wa PCB

Ingawa ninaonyesha uchoraji wa PCB katika kila mradi, muundo wa wiring ni rejeleo tu ambayo itakuongoza kusahihisha kila sehemu kwenye PCB ya ulimwengu.

Lakini sio lazima ushikilie mpango huu wa wiring.

Kama unaweza kuona mchoro wa wiring hapo juu, ni ngumu sana na inahitaji PCB kubwa sana.

Unaweza kutumia kebo ya kawaida kuunganisha sehemu badala ya waya wa bati ili kupunguza ukubwa wa PCB iliyokamilishwa.

Tumia tu uchoraji wa PCB kwa kuangalia na kudhibitisha uuzaji sahihi kati ya sehemu.

Wakati idadi ya TTL au CMOS IC zinaongezeka, kawaida uchoraji wa PCB unakuwa ngumu zaidi ya ujumuishaji mzuri kwa upande mmoja wa PCB.

Kwa hivyo, safu nyingi za PCB hutumiwa kawaida kwa daraja la viwandani la mizunguko ya dijiti ambayo ni pamoja na TTL nyingi, CMOS na processor ndogo.

Hatua ya 6: Kufunga

Ninatumia waya wa bati na kebo ya kawaida ya wiring pamoja kupunguza ukubwa wa PCB kadiri inavyowezekana.

Wakati wa kulinganisha na uchoraji wa PCB, eneo la kila sehemu limebadilishwa kabisa.

Lakini uchoraji wa PCB unatumika kudhibitisha unganisho sahihi kati ya sehemu wakati wa kutengenezea.

Unaweza kuona vizuizi vya 12k / 24k / 51k / 100k vimeingizwa kwenye kichwa cha pini cha IC bila kutengenezea.

Kwa hivyo, unaweza kuchukua nafasi ya vipinga kwa maadili mengine kwa kubadilisha mpango wa uendeshaji wa mzunguko baadaye.

Hatua ya 7: Kukusanyika

Mzunguko wa kiashiria cha mzigo uliokamilishwa (Hapo baadaye kama INDICATOR) imewekwa kwenye kisanduku cha muziki cha RPI kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapo juu.

Kicheza muziki hiki kimewekwa na DAC na ninatumia hii hivi karibuni kucheza video ya muziki.

Kuhusu sanduku hili la RPI, nitaelezea baadaye na sasa wacha tuangalie kwa INDICATOR kwani mzunguko ndio mada kuu ya mradi huu.

Nilinunua Raspberry Pi 4 Model B 2GB (Hapa baadaye RPI 4B) hivi karibuni kusaidia matumizi ya kucheza video.

Kama RPI 4B imeongeza utendaji wa cores 4 CPU, utunzaji wa mizigo ya mfumo umeimarishwa sana kutoka RPI 3B +.

Kwa hivyo pato la urefu wa foleni ya kukimbia-up inapaswa kutibiwa tofauti na RPI 3B +.

- Kwa mzigo wa kawaida wa mfumo kama vile kucheza video, urefu wa foleni ya kukimbia kawaida huwa chini ya 0.5 (Kwa hivyo mzigo wa mfumo wa LOW utakuwa kiwango cha 0.0 ~ 0.5)

- Wakati mzigo wa ziada wa mfumo umeongezwa kama vile kucheza video na kunakili faili kutoka na kwa saraka ya ndani aina ya kazi husababisha mzigo kidogo kwenye CPU. (Kwa hivyo kiwango cha mzigo wa NURU kitakuwa 0.5 ~ 1.0)

- Wakati mizigo muhimu inatumika kama kucheza video kwenye kivinjari kwenye wavuti ya Youtube na kutumia wavuti kwenye kivinjari kingine, kasi ya RPI 4 inazembea kidogo (Kwa hivyo kiwango cha mzigo wa MEDIUM kitakuwa 1.0 ~ 2.0)

- Mwishowe mfumo wa mfumo wa RPI 4 kuwa juu wakati wa kutumia vivinjari vingi vya wavuti na kunakili faili nyingi kwa seva nyingine ya RPI kupitia mtandao (Kisha urefu wa foleni ya kukimbia uwe zaidi ya 2.0)

***

Takwimu za kiwango cha mzigo zitatumika na itaundwa nambari ya chatu katika hatua inayofuata.

Hatua ya 8: Kurekebisha Mzunguko Asilia

Kwa sababu ya kasoro kadhaa za muundo wa asili wa mzunguko, ninabadilisha mzunguko kama inavyoonyeshwa kwenye picha hapo juu.

Sababu za kubadilika ni kama ifuatavyo.

- Pulse ya saa ya NE555 ina muundo wa wimbi la juu na la chini. Lakini kawaida urefu wa ishara ya JUU na ya chini (t = 1 / f) sio sawa (kwa mfano HIGH ni 70% na LOW ni 30% katika mzunguko asili). Kwa hivyo, kiwango cha kupepesa cha LED mbili (Kijani cha Kijani / Njano katika muundo wa asili) sio sawa (Moja ya Zamu inawaka tena kuliko nyingine). Kwa sababu hii, dalili ya kuona kwa kupepesa kwa LED haitambuliwi kwa urahisi."

- Kwa hivyo, ninaongeza LED zaidi na kutengeneza muundo wa mzunguko wa kuzunguka na CD4017 kwa kuhakikisha utambuzi rahisi wa hali ya utendaji

- Pia kubadilisha mpango wa kupepesa kwa LED kinyume chake kama kupepesa polepole kwa mzigo wa CHINI na kupepesa haraka na mzigo wa JUU. (Mzunguko halisi umetengenezwa kupepesa kwa kasi katika mzigo WA chini na kupepesa polepole kwa mzigo wa JUU). Katika hali ya mzigo wa juu, vitendo vyovyote vya RPI vinakuwa uvivu. Na kuonyesha mwangaza wa mwangaza wa LED haitakufanya uwe na furaha. (Katika hali ya kisaikolojia, ninachagua mpango mzuri zaidi wa kuonyesha)

***

Ingawa sehemu ya kuonyesha ya LED imebadilishwa sana, kiwango cha jumla cha mabadiliko na mzunguko wa asili sio mengi kama unaweza kuona katika hatua inayofuata.

Hatua ya 9: Mabadiliko ya Kimsingi

Ongezeko la CD4017 na 8 za LED ni mabadiliko makubwa.

Pia kubadilisha mzunguko wa saa za NE555 na kubadilisha mpango wa kupepesa wa LED, maadili ya vipinga hubadilishwa kama inavyoonyeshwa kwenye skimu hapo juu.

Kama sehemu ya mzunguko iliyoongezwa ni mzunguko rahisi wa chaser wa CD4017, nitaruka maelezo mengine ya kina ya mzunguko uliobadilishwa.

Sehemu zote za mzunguko zilizobadilishwa zinaweza kufanywa kama bodi ya PCB ambayo CD4017 na 8 za LED zinauzwa.

Bodi ya binti inaweza kushikamana na bodi kuu (bodi ya mama) kama inavyoonyeshwa picha katika hatua ya 8.

Hatua ya 10: Upimaji

Upimaji wa video ya hatua zote za kiutendaji (LOW, LIGHT, MEDIUM na HIGH mzigo state) zinaonyeshwa na faili iliyohifadhiwa kwenye google drive hapa chini.

***

drive.google.com/file/d/1CNScV2nlqtuH_CYSW…

***

Kulingana na mzigo wa mfumo wa sasa, kiwango cha kupepesa kitabadilishwa kati ya moja ya majimbo 4 yaliyoonyeshwa kwenye video.

Hatua ya 11: Nambari ya chatu

Kwa kuwa mantiki nyingi za kudhibiti zinajumuishwa kwa mzunguko wa vifaa vya nje, mantiki ya utendaji wa nambari ya chatu ni rahisi pamoja na hatua zifuatazo.

- Kupata data ya joto ya CPU kulinganisha uhusiano kati ya mzigo wa mfumo na kuongeza joto

- Kukusanya mzigo wa wastani wa dakika 1 kutoka kwa pato la uptime

- Kufanya stempu ya wakati kama muundo wa yy-mm-dd hh: mm: ss

- Kuandika joto, mzigo wa mfumo pamoja na stempu ya wakati

- Kulingana na data ya sasa ya mzigo wa data (00, 01, 10, 11) kwa mzunguko wa INDICATOR

- Lala sekunde 5 kabla ya kuanza hatua zilizotajwa hapo juu

Kama mpango wa chatu unahitaji uingizaji mkali ndani ya nambari ya chanzo, tafadhali pakua faili ya chanzo kutoka kwa gari la google kwa kufuata kiunga hapa chini.

***

drive.google.com/file/d/1BdaRVXyFmQrRHkxY8…

***

Kwa kuwa situmii RPI kama kompyuta ya mezani, kuendesha programu za Bure au kivinjari cha wavuti ni nadra sana.

Kawaida mimi hucheza video ya muziki, nakala ya faili / programu ya chatu na RPI 4B 2GB iliyonunuliwa hivi karibuni.

Kwa hivyo, wastani wa mzigo kawaida huwa chini ya 1.0 kwa upande wangu na ipasavyo ninabadilisha viwango vya CHINI / MWANGA / WAKATI / JUU katika msimbo wangu. (Unaweza kubadilisha hali ya mtihani vinginevyo)

Lakini wakati kawaida unatazama video za Youtube na RPI, zaidi ya 2.0 ya mizigo ya mfumo itakuwa kawaida kutokea.

Hatua ya 12: Uhusiano kati ya Mzigo wa Mfumo na Joto la CPU

Kawaida nadhani na hakika kuwa kuongezeka kwa mzigo wa mfumo kutaongeza joto la CPU.

Lakini hadi sasa sina picha wazi ya ushirikiano kati yao.

Kama unavyoona kwenye grafu hapo juu, ni uhusiano wa nguvu sana kama ifuatavyo.

- Kwa kulinganisha rahisi, ninazidisha 10 kwa wastani wa mzigo wa mfumo. Vinginevyo kiwango cha mzigo wa mfumo ni kidogo sana (0.0 ~ 2.0), kulinganisha moja kwa moja kuwa ngumu.

- Kama mzunguko wa FAN baridi umewekwa kwenye sanduku la kucheza Pi, joto la CPU halijazidi zaidi ya 50C

- Wakati mzigo wa mfumo uko ndani ya 0.0 ~ 1.0, joto ndani ya kiwango cha 45 ~ 48C (Kifuniko cha chuma cha CPU kinapasha joto kidogo)

- Lakini mzigo mzito hutumiwa (Kawaida kivinjari cha wavuti na kucheza video za Youtube), mzigo unaongezeka na kwa hivyo joto

***

Kama RPI 4B imewekwa na CPU ya msingi ya 4, utendaji wa kinadharia hautashushwa sana hadi kiwango cha kupakia (foleni inayoendesha uptime) 4.

Lakini bado chini ya kiwango cha wastani cha mzigo 4, udhibiti sahihi wa joto utakuwa muhimu.

Hatua ya 13: Kukamilisha

Ninamalizia mradi huu kwa kusakinisha INDICATOR kwenye sanduku la Pi kama picha hapo juu.

Wakati wa matumizi ya kawaida ya kisanduku hiki cha Pi, INDICATOR mara chache huonyesha kiwango cha juu na kupepesa kwa nguvu kwa LED.

Kawaida ilibaki katika taa za mwangaza za mwangaza za LED (kwa hivyo kiwango cha CHINI au MWANGA).

Kwa hivyo, kiashiria cha kuona kimeongeza kidogo angalau inaonyesha RPI ikifanya kitu hivi sasa.

Asante kwa kusoma hadithi hii…..