樹莓派的基本操作

課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)名稱：樹莓派硬件檢測及操作院系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：2015年12月30日

原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，是本人獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日

目錄一、 課題背景 31. 平臺背景 32. 實(shí)驗(yàn)背景 3二、 課題目標(biāo) 31. 檢測硬件信息 32. 超頻操作及效果檢測 33. 動態(tài)調(diào)整內(nèi)存主頻 3三、 實(shí)驗(yàn)過程記錄 41. 建立連接 42. 硬件信息檢測 61) CPU基本信息（靜態(tài)信息） 62) 動態(tài)信息 73. 超頻操作 91) 原主頻 92) 第一次超頻 103) 第二次超頻 104. 動態(tài)調(diào)整內(nèi)存主頻 10四、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 10五、 實(shí)驗(yàn)中的問題 11六、 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 11

課題背景平臺背景在本次計(jì)算機(jī)組成原理大作業(yè)中，我選擇了樹莓派（raspberrypi）作為開發(fā)試驗(yàn)的平臺。樹莓派只有信用卡大小的卡片式電腦，其系統(tǒng)基于Linux。自從其問世以來深受計(jì)算機(jī)愛好者的喜愛。其較小的外形使它擁有了便攜，易于安裝到其他設(shè)備上等特點(diǎn)。在其較小的外表下隱藏著兩大的功能：網(wǎng)卡：10/100自適應(yīng)網(wǎng)卡CPU：BroadcomBCM2836900MHz4核ARMCortex-A7GPU：支持OpenGLES2.0,OpenVG硬件加速，1080p30H.264高清解碼，帶寬1Gpixel/s,1.5Gtexel/sor24GFLOPsDMA紋理解析內(nèi)存：1GB正是這些性價(jià)比較高的硬件支持，使得樹莓派在開發(fā)者手中有不俗的表現(xiàn)。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，正好借此機(jī)會學(xué)習(xí)體驗(yàn)樹莓派的強(qiáng)大功能，提升自己對計(jì)算機(jī)硬件方面的理解。實(shí)驗(yàn)背景本次實(shí)驗(yàn)主要是通過在樹莓派官方的操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)對cpu頻率，溫度，內(nèi)存及硬盤的使用情況的檢測，以及對其進(jìn)行超頻并檢測器性能上的變化。課題目標(biāo)檢測硬件信息通過編寫程序或使用系統(tǒng)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)對樹莓派硬件信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如cpu占用率，cpu溫度，內(nèi)存使用情況，cpu的頻率以及cpu各個(gè)核的信息等。超頻操作及效果檢測對樹莓派進(jìn)行兩次不同頻率的超頻操作，并在每次超頻后對系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試分析，總結(jié)得出結(jié)論。動態(tài)調(diào)整內(nèi)存主頻將內(nèi)存主頻在CPU和GPU之間動態(tài)調(diào)整分配可提高CPU與內(nèi)存之間的交互效率，使超頻后的樹莓派能更好的適應(yīng)高頻的CPU工作狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)過程記錄建立連接由于樹莓派只是一個(gè)集成了許多芯片的開發(fā)板，并沒有鼠標(biāo)鍵盤顯示器等外設(shè)，所以第一步就是將樹莓派與本人的筆記本電腦進(jìn)行連接以實(shí)現(xiàn)后續(xù)操作。經(jīng)過查詢資料最終確定了使用ssh（安全外殼協(xié)議）連接的方法，采用PuTTY軟件進(jìn)行ssh連接。由于本連接方法的限制，所以必須將樹莓派和筆記本電腦接在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)（本實(shí)驗(yàn)采用接在同意路由器下），通過對樹莓派的ip訪問建立ssh連接。圖3-1使用PuTTY軟件建立連接第一步圖3-2成功連接在建立連接后為方便后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作，我還安裝了生成圖形界面投影到筆記本的軟件vncserver。通過在ssh連接的窗口中輸入命令語句實(shí)現(xiàn)軟件的安裝與界面的生成。由于樹莓派的官方系統(tǒng)為debain系統(tǒng)，是基于linux的系統(tǒng)所以命令語句與在Ubuntu下的基本相同，操作起來比較習(xí)慣。圖3-3建立名為1的界面圖3-4將界面投影到筆記本圖3-5生成界面硬件信息檢測CPU基本信息（靜態(tài)信息）通過系統(tǒng)調(diào)用來顯示CPU的基本信息，具體結(jié)果如下：ARM四核每個(gè)核的MIPS均為38.4mHz其他部分的信息經(jīng)過查資料后只是能知道其名稱，不太理解其具體的作用與含義，在此不做贅述。圖3-6CPU基本信息動態(tài)信息動態(tài)信息指的是cpu溫度，cpu占用率，內(nèi)存占用情況等信息。本部分通過使用樹莓派的默認(rèn)開發(fā)語言python語言編寫的程序來實(shí)現(xiàn)。核心代碼為：importos#ReturnCPUtemperatureasacharacterstring //CPU溫度信息defgetCPUtemperature():res=os.popen('vcgencmdmeasure_temp').readline()return(res.replace("temp=","").replace("'C\n",""))#ReturnRAMinformation(unit=kb)inalist#Index0:totalRAM#Index1:usedRAM#Index2:freeRAMdefgetRAMinfo(): //獲取內(nèi)存信息p=os.popen('free')i=0while1:i=i+1line=p.readline()ifi==2:return(line.split()[1:4])#Return%ofCPUusedbyuserasacharacterstring//CPU使用率defgetCPUuse():return(str(os.popen("top-n1|awk'/Cpu\(s\):/{print$2}'").readline().strip()))#Returninformationaboutdiskspaceasalist(unitincluded)#Index0:totaldiskspace#Index1:useddiskspace#Index2:remainingdiskspace#Index3:percentageofdiskuseddefgetDiskSpace(): //硬盤空間p=os.popen("df-h/")i=0while1:i=i+1line=p.readline()ifi==2:return(line.split()[1:5])#CPUinformatiomCPU_temp=getCPUtemperature()CPU_usage=getCPUuse()#RAMinformation#Outputisinkb,hereIconvertitinMbforreadability //內(nèi)存信息RAM_stats=getRAMinfo()RAM_total=round(int(RAM_stats[0])/1000,1) //總內(nèi)存RAM_used=round(int(RAM_stats[1])/1000,1) //已用內(nèi)存RAM_free=round(int(RAM_stats[2])/1000,1) //剩余內(nèi)存#DiskinformationDISK_stats=getDiskSpace()DISK_total=DISK_stats[0] //總硬盤容量DISK_used=DISK_stats[1] //已用硬盤容量DISK_perc=DISK_stats[3] //硬盤容量占用率if__name__=='__main__': //顯示輸出print('')print('CPUTemperature='+CPU_temp)print('CPUUse='+CPU_usage)print('')print('RAMTotal='+str(RAM_total)+'MB')print('RAMUsed='+str(RAM_used)+'MB')print('RAMFree='+str(RAM_free)+'MB')print('')print('DISKTotalSpace='+str(DISK_total)+'B')print('DISKUsedSpace='+str(DISK_used)+'B')print('DISKUsedPercentage='+str(DISK_perc))運(yùn)行結(jié)果為：圖3-7動態(tài)信息CPU溫度為33.6度CPU占用率為0.9%總內(nèi)存為948.0MB（官方信息為1GB）總硬盤容量為15GB（樹莓派的硬盤是通過SD卡槽中的SD卡實(shí)現(xiàn)的硬盤連接，我所使用的SD卡容量為16GB）超頻操作原主頻通過系統(tǒng)調(diào)用，在終端內(nèi)顯示配置文件內(nèi)CPU的主頻，結(jié)果如下：圖3-8CPU主頻信息系統(tǒng)默認(rèn)的CPU主頻為９００mhz。運(yùn)行一個(gè)專門編寫用于測試運(yùn)算時(shí)間的程序，輸出的運(yùn)行時(shí)間為31.197秒，結(jié)果圖為：圖3-9測試程序運(yùn)行時(shí)間第一次超頻通過系統(tǒng)自帶的config修改程序進(jìn)行超頻操作，將頻率提高5%即為950mhz圖3-10第一次超頻后頻率運(yùn)行測試程序的時(shí)間輸出為29.576秒，結(jié)果圖如下：圖3-11第一次超頻后運(yùn)行相同程序的時(shí)間第二次超頻與上一步驟相同，本次選擇主頻為1000mhz圖3-11第二次超頻后頻率運(yùn)行相同的測試程序時(shí)間輸出為28.427秒，結(jié)果圖如下：圖3-12第二次超頻后運(yùn)行相同程序的時(shí)間動態(tài)調(diào)整內(nèi)存主頻通過修改config配置文件的方法，咋config.txt文件中加入以下聲明文件：gpu_mem_256=160gpu_mem_512=316cma_lwm=16 //GPU最少用量cma_hwm=32 //GPU最多用量當(dāng)gpu的內(nèi)存占用量小于最小值時(shí)從arm中獲取，當(dāng)gpu的內(nèi)存占用量大于最大值時(shí)，將多余的內(nèi)存給arm使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)論表4-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理時(shí)