초코볼의 inside Tech

드. 디. 어. Raspberry Pi 4B 4GB 를 구매했습니다.

1. 구입

중고사이트에서 조금 저렴하게 구입.

2. unboxing

언박싱은 항상 행복합니다.

최신 Raspberry Pi 임을 말해주고 있습니다. 메모리가 4GB !!! 1GB 로 허덕이던 예전 버전에서 무려 4배.

학습용이 4GB 까지 왔군요. 그것도 비용 변동 없이. 기술의 발전과 mass production 이란...

살폿이.

이전 버전 이후 2년만인가... 이 조그마한 손바닥에 PC 급이 올라가는 군요.

3. 외관

여러가지 조그마한 component 가 늘었습니다.

GPIO 쪽 옆면.

전원쪽 옆면. USB-C, micro HDMI 포트가 보입니다.

4. CPU

CPU code 는 다음과 같습니다.

* Raspberry Pi revision codes

- https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/revision-codes/README.md

Raspberry Pi OS 에서 command 를 치면 아래와 같이 표시되네요.

cat /sys/firmware/devicetree/base/model | sed G

cat /proc/device-tree/model | sed G

dmesg | grep model

cat /proc/cpuinfo

Revision : c03112 표기가 말해주듯, Rev 1.2 이며, 4GB 버전이 확인 됩니다.

인터넷에서 검색한 specification 은 다음과 같습니다. 드디어 쿼드 코어가 올라가는 군요.

위의 명령어에서는 BCM2835 라고 표시되어 나오지만, 이는 OS 어플의 문제로 BCM2711 이 맞습니다.

Broadcom BCM2711, Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz

"pinout" 이라는 command 로도 확인 가능합니다. 이 명령어는 GPIO 정도까지 자세히 보여줍니다.

5. Memory

이번 Raspberry Pi 4 를 구입한 가장 큰 이유는 memory 크기 입니다.

그 전버전까지는 1GB memory 만 실장되어 있어서 Web Server / MediaWiKi 를 돌리기에는 역부족이었습니다. (돌아가긴 돌아 감)

메모리가 4GB 까지 늘었으니, 쾌적한 MediaWiki 구동이 되길 기대하고 있어요. 그럼 확인해 봐야겠죠?

외형상 memory chip 모델명 상, 다음과 같이 4GB 임이 확인 되었습니다. 제가 구입한 것은 D9WHV (4GB 버전) 네요.

- 4GB : D9WHV (M - micron logo)

- 2GB : D9WHZ (M - micron logo)

- 1GB : 4HBMGCJ (+ QR code)

아래와 같이 코멘드로도 확인할 수 있습니다.

vcgencmd get_mem arm

free -h

dmesg | grep Memory

6. Rev 1.2

발매 초기 버전은 eMark 의 USB-C 케이블 사용시, 전원 인가가 거부되는 문제가 있었습니다.

이는 “E-marked” USB-C 케이블을 HIFI 오디오 케이블로 인식하여 USB-C 전원을 사용할 수 없었으나, 2020년 초에 수정되어 나온 Rev 1.2 버전에서는 USB-C PD 호환성을 개선하여 범용 USB-C 어뎁터를 이용한 충전도 가능해 졌다고 합니다. 자세한 이야기는 충전 어뎁터에서 다루겠습니다.

초기 버전과 Rev 1.2 의 구별은 다음 사진의 오른쪽 부분의 트랜지스터 위치라고 합니다. Rev 1.1 은 micro SD 소켓 옆에 위치합니다.

이미 Raspberry Pi OS 상의 command 로는 CPU 확인하면서 확인 되었습니다.

참고로 한국 발매용에는 KC 인증 마크가 프린팅 되어 있으며, KC 인증 타각 위치는 위의 사진의 오른쪽 윗부분 입니다.

인증 번호는 "R-C-P2R-RPI4B" 네요.

7. 충전 어뎁터

USB-C 타입의 전원을 사용하며, 5V / 3A 라는 꽤 높은 사양의 전원 어뎁터가 필요합니다.

USB PD 나 Quick Charge 등의 사양이 얽혀 있습니다만, 최종적으로 Raspberry Pi 4 에서 사용하려면 아래 세 가지를 만족하는 것을 구입하는게 좋다는 결론이 도출됩니다.

----------------------------------------------------------

- 이왕이면 USB-C PD 2.0 을 만족하는 어뎁터가 best 

- 5V / 3A 충족

- USB-C to USB-C 케이블 사용

----------------------------------------------------------

* HP 65W USB-C 슬림 여행용 전원 어댑터 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/HP-65W-USBC-slim-travel-power-adapter-buy

위의 충전 어뎁터 구입.

8. 케이스

쿨링과 보호용 케이스 목적을 동시에 만족하는 통짜 알루미늄 케이스를 구입했습니다.

Raspberry Pi 4B 본체 가격보다 더 비싸... ㅠㅠ

* Hardware | Raspberry Pi 4 알루미늄 케이스 구매기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Raspberry-Pi-4-aluminum-case-buy

9. Raspberry Pi OS 굽기

micro SD 에 OS 이미지를 굽는 새로운 어플이 Raspberry Pi 진영에서 공개되었습니다.

* Raspberry Pi Imager for Windows

- https://www.raspberrypi.org/downloads/

Raspberry Pi 4 가 작년 말쯔음 새로 출시되었습니다.

초반에는 물건을 구할 수 없어서 참고 있다가, 이번 전직하면서 기분 전환할 겸, 중고로 조금 저렴하게 구하게 되었습니다.

* Hardware | Raspberry Pi 4 Model B 4GB 버전 구매기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Raspberry-Pi-4-4GB-buy

이번 버전은 가장 성능 좋은 CPU 를 가졌지만, 그 만큼 전력도 많이 먹는지라 발열이 심합니다.

쾌적한 쿨링을 위해, 항상 구매하던 Wicked Aluminum (가족 비지니스라고 하더군요) 에서 통짜 알루미늄 케이스를 구입 했습니다.

1. Raspberry Pi 4 케이스

Raspberry Pi 1 과 2 를 구입했을 때 부터 아래 사이트에서 판매하는 통 알루미늄 케이스를 구입해서 사용해 왔습니다.

CPU / RAM 등에 케이스가 직접 접촉하여, 캐이스 전체가 열을 발산해 주는 방식 입니다.

케이스 바디가 자체가 heat-sink 가 되는 방식이라 팬이 추가로 필요 없고 passive heat-sink 역할을 해 줍니다.

이 만큼 완성도 있고, 멋있는 라즈베리파이용 케이스는 못 봤습니다.

* Wicked Aluminum

- https://wickedaluminum.com/

두근두근.

2. Open Shield 대응용 버전

지금까지는 라즈베리 파이를 전부 감싸는 형태를 구입했지만, 이번에는 GPIO 및 카메라 슬롯이 노출된 버전을 구입해 보기로 합니다.

* Raspberry Pi 4 OPEN SHIELD Case with Heat Dissipation

- https://wickedaluminum.com/collections/frontpage/products/raspberry-pi-4-open-shield-case-with-heat-dissipation

본체 가격이 70 USD, 배송비 25 USD 여서 거의 100 달러가 필요합니다. 10만원 이상... ㅠㅠ

가족이 경영하는 family business 라서 그런지 가격에 자비가 없습니다. 아니 본체보다 더 비싸.

그 간 internet performance 리소스를 제공하여 모아 두었던 돈을 이번에 사용하기로 합니다. (지금은 없어진 서비스)

* Software | Gomez Peer 의 서비스 종료

- https://chocoball.tistory.com/entry/Software-Gomez-Peer-retirement

* Linux | Gomez Peer arbeit

- https://chocoball.tistory.com/entry/Linux-Gomez-Peer-install

이번에도 returning 고객이 됩니다. 벌어 놓은 것은 몇 년치 이지만, 한방에 없어지는 군요.

고민따위 할 순간도 없이, 순식간에 결제가 완료되고, 배송을 기다리게 됩니다.

USPS 를 통해 배달되어 왔습니다.

배송 현황이 일본에서 출발한게 언제인데 인천까지 도착하는게 10일 넘게 걸리고, tracking 정보는 꼬여 있습니다.

이놈들 DB 정렬 작업도 안하는 듯. 인터넷에 보니, USPS 원성은 자자 하더군요. 주문한지 1달만에 도착했습니다.

웃긴건 이게 무려 "First-Class Package International Service" 라는 것. 지금 확인해 보니, 아직도 도착하지 않는 것으로 뜨네요.

포장은 무난.

그냥 통 알루미늄 덩어리 이다 보니, 간단하게 포장되어 왔습니다.

구성품이 레핑으로 쌓여져 왔습니다. 중간의 신문지는 배송 중 스크래치 방지용.

이번에 구입한 버전은 GPIO 를 노출시켜야 하므로, 상판 두께가 반으로 줄었습니다.

제품의 메인인 케이스 덩어리들 입니다. RPi 4B Standard Bottom / RPi 4B Open Shield Top 이라고 각인이 새겨져 있네요.

하판은 기존 제품과 크게 달라진 점은 없어 보입니다.

완전 클리어 광을 내도 될 듯 한데, 궂이 그러지 않고 러프한 표면을 유지하겠다는 바닥면.

상판.

GPU, RAM, CPU 를 접촉하는 부분이 튀어 나와 있습니다.

그 외, 시리콘 그리스, 나사, 완충 쿠션, 절연 플라스틱, 전열 테이프, 클리어 다리, 등이 포함되어 있습니다. 

쿨링 효과를 비교하기 위해, 아래와 같은 순으로 온도를 측정해 봤습니다.

- CPU 에 방열판 붙이지 않고 측정

- 낮은 구리 방열판

- 높은 구리 방열판

- Wicked Aluminum case

Raspberry Pi OS 의 명령어는 다음과 같습니다.

$ vcgencmd measure_temp

우선 CPU 에 방열판을 붙이지 않은 채로 노출시켜서 측정해 봤습니다.

집에서 굴러다니던 통구리 방열판을 붙여 봤습니다.

바로 53도에서 47도로, 6도가 떨어지는 군요.

통구리 방열판 중, 높이가 있으면서 바람 흐름이 좋게 설계된 좀더 고급 방열판을 붙여 봅니다.

초반에는 낮아지는 듯 했으나, 결국 방열판이 없는 상태와 비슷한 온도로 되돌아 옵니다.

이는, 온도를 받아주는 mass 가 동일하게 달구어 지므로, 별도의 쿨링팬이 없는 상황에서는 비슷한 결과가 나올 듯 합니다.

다만, 방열판이 없을 때 보다 2~3도 정도는 낮습니다.

두둥~! Wicked Aluminum 케이스를 장착합니다.

GPU, RAM, CPU 가 맞닿을 위치에 써멀 구리스를 발라 주구요.

뚜껑을 한번 닫았다가 분리하여, 써멀 구리스의 도포 정도를 확인해 봅니다. 한방에 완벽하군요!

나사를 조여주면 장착 완료.

효과는 대단. 그냥 34도 찍습니다. 53도 > 34도면 거의 20도 차이가 나는군요. 실내 온도는 24도 정도였습니다.

SSH 로 접속하여 부하를 주고 연석으로 확인해 봤습니다. 40도는 잘 안넘어가네요.

Raspberry Pi 의 CPU 는 얼마가 적정 온도일까요?

* What is the maximum / minimum operational temperature?

- https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/103/what-is-the-maximum-minimum-operational-temperature

The Raspberry Pi is built from commercial chips which are qualified to different temperature ranges; the LAN9512 is specified by the manufacturers being qualified from 0°C to 70°C, while the AP is qualified from -40°C to 85°C.

# gnuplot install
sudo apt install gnuplot

#!/bin/sh
echo $(date +%s ; cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp) | tee >> temperature.plot

# linux command
chmod +x temperature.sh
nohup watch ./temperature.sh &

gnuplot -e "set terminal dumb $(tput cols) $(tput lines);plot 'temperature.plot' using 0:2 with lines"

killall watch

매우 비싼 통알루미늄 케이스지만, 만족도는 최고네요.

FIN

Update - 202020712

송장 종이를 기록을 위해 올려 놓습니다.

이번에 Raspberry Pi 4B 를 구입하면서, 높아진 전류를 충족하는 USB Type-C 어뎁터가 필요해 졌습니다.

* Hardware | Raspberry Pi 4 Model B 4GB 버전 구매기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Raspberry-Pi-4-4GB-buy

1. USB 의 충전 사양

USB-C 타입이라면, 모바일 기기부터 렙탑까지 많은 기기에서 유행하기 시작한 전원 공급 방식입니다.

어차피 구입해야 할 것, Raspberry Pi 4 전용 어뎁터 보다, 여러 기기에 활용 될 수 있는 어뎁터를 이참에 구입해 놓는게 나아 보입니다.

범용적인 USB-C 어뎁터를 구입하기 위해서는, 우선 USB PD / Quick Charge 사양에 대해 어느정도 알고 있어야 합니다.

닌텐도 스위치에서 dock mode 라는 것이 있는데, 이걸 가능하게 하려면, USB PD 사양 충족이 필요하다는 글을 우연히 보게 됩니다.

* [일반] [정보] 독 모드 가능하고 돼지코 없어도 되는 어댑터를 알아보자

- https://gall.dcinside.com/mgallery/board/view/?id=nintendoswitch&no=27650

* [NS하드] 스위치의 충전과 USB PD에 관하여

- https://bbs.ruliweb.com/nin/board/300004/read/2135853

* Xiaomi 45W USB PD対応ACアダプタ レビュー

- https://hanpenblog.com/5613

위의 글 들을 통하여, 아래 부분만이 우리가 필요한 지식 입니다.

* USB PD (Power Delivery)

- USB PD는 충전기와 전자기기가 서로 어떤 사양을 지원하는지 신호를 주고받고 최적의 전압/전류로 고속충전을 할 수 있는 규격임.

- 충전기가 지원하는 볼트와 최대전력은 정해져있는데, 가끔 15V는 건너뛰고 12V, 20V 만 지원하는 애들도 있어서 잘 확인해야 됨.

- USB PD 1.0 때는 Power Profiles 라고 해서 최대 전력에 따라 5V, 12V, 20V 만 지원 했었음.

- USB PD 2.0 에서는 Power Rules 라고 하서 최대 전력에 따라 5V, 9V, 15V, 20V 를 지원함.

- USB-C to USB-C 충전시에만 적용됨.

- 퀄컴 퀵차지와는 전혀 별개의 규격이므로 주의.

* Quick Charge

- USB PD 와 USB QC 는 혼용될 수 없슴.

- QC 4.0 에서는 혼용될 수 있도록 계획하고 있으나, QC 3.0 이하에서는 혼용 사용을 금지하고 있슴.

- 이는 USB-C 의 경우, USB 가 정한 방법 이외로 VBUS 전압을 정해놓은 기본값 외로 변화시키는 것을 금지가호 있기 때문.

- 이를 위반시에는 케이블에 내장된 eMarker 를 파손시킬 수 있슴.

생소한 용어와 여러 조건들이 열거되어 있습니다만, 일반 USB-C 전원 어뎁터를 Raspberry Pi 4 에서 사용하려면 최종적으로 아래 세 가지를 만족하는 것을 구입하는게 좋다는 결론이 도출됩니다.

----------------------------------------------------------

- 이왕이면 USB-C PD 2.0 을 만족하는 어뎁터가 best 

- 5V / 3A 충족

- USB-C to USB-C 케이블 사용

----------------------------------------------------------

2. Xiaomi 45W USB Charger

대륙의 실수 중 하나인, 샤오미 생산 USB-C 충전기 입니다.

* 샤오미 USB Type-C 45W 충전기 개봉 / 사용 후기

- https://ruinses.tistory.com/1346

일본의 어느 까다로운 블로거가 칭찬할 정도로 잘 만들어 졌다 합니다.

특히, QC 3.0 과 USB PD 규격을 혼용할 수 없도록 규정되어 있으나, 그런 규정을 씹어 먹고 양쪽을 대응하는 스펙.

65W 가격이 약 3만원 정도로 엄청 싸거나 비싼 정도는 아니고, 그럭 저럭으로 보입니다.

3. HP 65W USB-C Slim Travel Power Adapter

HP 에서 새로 출시된 여행자용 USB-C 어뎁터.

* HP 65W USB-C 슬림 여행용 전원 어댑터

- https://store.hp.com/kr-ko/default/hp-65w-usb-c-slim-travel-power-adapter-3pn48aa.html

컴팩트 하면서 심플한 디자인이 돋보입니다.

케이블도 굵으며, 외부 스크래치에 강한 면소재로 마감되어 있습니다.

따로 USB-A 포트를 가지고 있어, 동시에 충전이 가능합니다.

스펙상으로도 최고이며, 휴대성도 좋아, 출장시 가지고 다닐만 할 듯 합니다. 이것으로 결정!

4. 구입

마침 전직한 새로운 직장에서, 환영의 뜻으로 원하는 전자기기 (업무에 필요한) 구입 할 수 있는 복지가 있어서 바로 신청!

가격은 5만원.

이걸 산 당신, 떠나라~! 의 문구들.

이쪽 제품 중, 가장 비싼 만큼 포장이 깔끔합니다.

한국에서 구입하니, 한국 콘센트에 맞는 플러그 동봉.

가끔 유럽 형식으로 출시되어, 정작 한국의 콘센트에 꼽을 시 헐렁하여, 스파크가 튈 수 있으나, 한국형이라 안심.

USB-C 케이블은 돌돌 말려서 고정될 수 있게 되어 있습니다. 역시 여행자 / 출장자를 위한 배려.

5. 렙탑 충전

이번 회사에서 새로 지급 받은 HP Probook 440 G7 노트북 충전에 사용해 봤습니다.

일반 동그란 단자의 충전기 단자도 있고 USB-C 단자도 지원하는 노트북 입니다. 회사에는 구입시 딸려온 일반 충전기로 충전하고 있습니다.

집에서 업무를 하려면, 매번 전용 충전기를 가지고 다녀야 해서 불편했었죠.

이번 구입으로 USB-C 지원하는 다른 기기들도 활용 하면서, 회사 노트북 충전에도 활용할 수 있는지 확인해 봤습니다.

올 오케이.

6. Raspberry Pi 4

라즈베리파이 4 는 5V/3A 를 기본 전원으로 요구하고 있습니다.

일반적인 USB Charger 들이 1~2A 대응을 감안할 때, 3A 는 꽤 높은 수치 입니다.

비싸며 단순히 5V/3A 만 대응하는 제품보다, Fast Charging 이나 9V / 12V / 15V / 20V 대응 되는 USB PD 제품을 구매하는 것이 좋겠죠.

이번에 구하게 된 HP 65W USB-C 를 새로 구입한 Raspberry Pi 4 에 물려 봤습니다.

아래 사이트에서 제공하는 소스를 돌려, 충분한 전력을 공급하여 Raspberry Pi 4B 가 throttling 이 걸리는지 확인해 주는 스크립트 입니다.

* maxme/raspberry-power-supply-check.sh

- https://gist.github.com/maxme/d5f000c84a4313aa531288c35c3a8887

소스는 다음과 같습니다.

#!/bin/bash

# Before running this script, make sure you have sysbench installed:
#           sudo apt-get install sysbench
#
# This script helps you check if your Raspberry pi is correctly powered.
# You can read more about Raspberry pi powering issues here: https://ownyourbits.com/2019/02/02/whats-wrong-with-the-raspberry-pi/


# If you're pi is correctly powered (stable power supply and quality cable), after running the script, you should get something like:
#
# 45.6'C 1400 / 600 MHz 1.3813V -
# 55.3'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 58.0'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 60.2'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 60.2'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 61.1'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 61.1'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -
# 60.8'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V -

# If your power supply can't provide a stable 5V 2.5A or if the cable is not good enough, you should get something like:
#
# 45.6'C 1400 / 600 MHz 1.3813V - Under-voltage,
# 55.3'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V - Under-voltage,
# 58.0'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V - Under-voltage,
# 60.1'C 1400 / 1400 MHz 1.3813V - Under-voltage,
# 60.1'C 1400 / 1400 MHz 1.2875V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,
# 59.6'C 1400 / 1200 MHz 1.2875V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,
# 60.1'C 1400 / 1200 MHz 1.3813V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,
# 60.1'C 1400 / 1200 MHz 1.2875V - Under-voltage,
# 60.1'C 1400 / 1200 MHz 1.2875V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,
# 60.7'C 1400 / 1200 MHz 1.2875V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,
# 60.7'C 1400 / 1200 MHz 1.2875V - Under-voltage, Under-voltage has occurred,

function throttleCodeMask {
  perl -e "printf \"%s\", $1 & $2 ? \"$3\" : \"$4\""
}

# Make the throttled code readable
#
# See https://github.com/raspberrypi/documentation/blob/JamesH65-patch-vcgencmd-vcdbg-docs/raspbian/applications/vcgencmd.md
#
# bit 0 0x80000: Under-voltage detected
# bit 1 0x40000: Arm frequency capped
# bit 2 0x20000: Currently throttled
#
# bit 16 0x8: Under-voltage has occurred
# bit 17 0x4: Arm frequency capped has occurred
# bit 18 0x2: Throttling has occurred
# bit 19 0x1: Soft temperature limit has occurred
#
function throttledToText {
  throttledCode=$1
  throttleCodeMask $throttledCode 0x80000 "Under-voltage, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x40000 "Arm frequency capped, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x20000 "Currently throttled, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x8 "Under-voltage has occurred, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x4 "Arm frequency capped has occurred, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x2 "Throttling has occurred, " ""
  throttleCodeMask $throttledCode 0x1 "Soft temperature limit has occurred, " ""
}

# Main script, kill sysbench when interrupted
trap 'kill -HUP 0' EXIT
sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=10000000 --num-threads=4 run > /dev/null &
maxfreq=$(( $(awk '{printf ("%0.0f",$1/1000); }' < /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_max_freq) -15 ))

# Read sys info, print and loop
while true; do
  temp=$(vcgencmd measure_temp | cut -f2 -d=)
  real_clock_speed=$(vcgencmd measure_clock arm | awk -F"=" '{printf ("%0.0f", $2 / 1000000); }' )
  sys_clock_speed=$(awk '{printf ("%0.0f",$1/1000); }' 

바로 돌려 봤습니다.

프라임 연산을 시키면서 CPU 를 풀로 혹사시켜도, 전혀 흔들림 없는 전압과 충분한 전류로 throttling 이 전혀 걸리지 않습니다!

대만족!