Diferenças dos modelos Raspberry Pi na computação GPU?


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Conheço a publicação Biosignal PI, um ECG de código aberto acessível e sistema de medição da respiração que usa o Raspberry Pi A + / B + como um componente isolado pelo ADums, pois o RP não é um dispositivo médico. O sistema final foi aceito para ser usado em alguns testes médicos na Suécia, onde os regulamentos são muito rigorosos. O status específico do sistema relacionado à saúde é TODO. Eu gostaria de estender o projeto fazendo o cálculo da FFT na GPU do Raspberry, BCM2835, conforme descrito na postagem do blog Acelerando Transformadas de Fourier Usando a GPU no estudo de disfunções autonômicas. No entanto, não tenho certeza se o modelo Pi 1 A + é suficiente. Página inicial de framboesa é sobre

Recomendamos o Raspberry Pi 2 Modelo B para uso nas escolas: oferece mais flexibilidade para os alunos do que o modelo A +, mais enxuto (Pi 1), que é mais útil para projetos incorporados e projetos que requerem energia muito baixa.

Existem políticas rígidas de isolamento nos sistemas de ECG, e é por isso que acho que o modelo Raspberry 2 B pode não ser adequado. Estou especialmente interessado no gerenciamento de energia dos diferentes modelos na computação da GPU.

Características básicas de segurança

  • A energia de desligamento é de 20 a 30 mA ( 0,1 W ) ( aqui ), mas 1,0 W ( aqui ) quando o mouse e o teclado USB estão conectados, até você desconectar fisicamente a energia.
  • Potência máxima de desligamento em todos os dispositivos? A diferença de 10x entre dispositivos e dispositivos inexistentes é bastante alta.
  • Menor potência ociosa em A +, B + e Zero.
  • Estabilidade da GPU-Power em todos os modelos? Testes gravando e renderizando vídeo ( aqui ), onde a gravação do vídeo é feita computando a FFT na GPU.
  • O uso de energia da GPU é diferente entre o RBi B + e outros modelos devido aos diferentes circuitos de energia ( aqui ).
  • Pelo menos dois níveis de isolamento. 1º nível ADAS1000, liberação de ar de fluência e SP720. Feedback negativo do 2º nível [conjuntura] à mudança na característica viscoelástica.
  • A dissipação de energia do ADAS1000 é de 41 mW ( aqui ), que varia em função do uso da CPU (0,1,0). Como ele flutua sobre os relógios N ? Desconhecido. O erro de medição de energia é distribuído normalmente.

Nenhum PR é um dispositivo médico. O RP deve ser isolado do front-end do ECG (energia etc e comiserações SPI), que é feito pelo ADums no projeto Pi biosignal (Farhad).

Estratégias de isolamento do front-end de ECG do RP

  1. Suponha que o Pi B + possa se comportar como qualquer outro componente. (usado na publicação)
  2. Mudar para Pi 2 B não deve alterar a situação, mas a potência máxima do circuito desconhecida e dependente provavelmente do ADAS1000.
  3. Ao provar que o Pi é suficientemente isolado pelo ADAS1000, a suposição de que o Pi se comporta como qualquer outro componente deve ser mantida.
  4. Se o RPi decidir de repente atuar como um resistor de 0 Ohm entre a fonte de alimentação e o paciente, o ADAS1000BSTZ deve garantir o isolamento. (1-3), mas o limite superior da potência é TODO no circuito.
  5. Se o RPi pegar fogo, isolamento do sistema, liberação de ar de fluência e SP720.
  6. O consumo de energia extra de 0,5 W é seguro, portanto, o RPi zero e o A + são aceitos. Quão suficiente é a potência de 0,75 W? Limitações do RPi B + no sentido de poder?
  7. O ADuM4400 suporta com segurança 5000 Volt por 60 segundos. A fonte de alimentação não é mostrada, mas é razoável trabalhar no pressuposto de que é um transformador de 220V barato. Não há risco quando o pico de 380 V (<< 5000) estiver dentro das margens de segurança. ( Joan )
  8. Mantenha o RPi em um compartimento não inflamável para evitar queimaduras. TODO Enviei um email sobre o Raspberry Pi Case aos produtores. ( Joan )
  9. [conjuntura para verificação dupla do isolamento]. A característica do material viscoelástico pode ser usada para estimar continuamente, sem alterar o sistema no tempo de execução, se a resistência do sistema mudar por alguma FFT do sistema. Se a resistência for zero, o esquema provavelmente muda do modelo Kelvin-Voigt para o modelo Maxwell. ( aqui ) Esse mecanismo pode ser conectado ao sistema como um feedback negativo, de modo que ele desligue automaticamente a energia se o evento ocorrer. Eu acho que o mecanismo de primeiro nível do ADAS1000 pode ser problemático com altas potências porque os componentes podem quebrar nesses casos.

Esquema na publicação

insira a descrição da imagem aqui

onde a alteração é uma adição de uma GUI para visualização em tempo real por FFT e multi-threading. Essa adição garante o isolamento do front-end de ECG do RP devido a ADums no design do Biosignal Pi.

Uso de energia dos modelos Raspberry Pi em um dia

O fio Quanta energia o raspberry pi consome em um dia? é sobre o uso de energia em um dia

B  with keyboard                              = 1.89 W -> daily 45   Wh
B+ with keyboard                              = 1.21 W -> daily 29   Wh  
B+ with LAN/USB chip off (no i/o except GPIO) = 0.76 W -> daily 18.2 Wh  
B+ shut down                                  = 0.26 W -> daily 6.2  Wh  
A  idle                                       = 0.7  W -> daily 17   Wh 
A+ idle                                       = 0.52 W -> daily 12.5 Wh 
Pi2 B at idle                                 = 1.15 W -> daily 28   Wh
Pi Zero at idle                               = 0.51 W -> daily 12.2 Wh

onde A +, B + e Zero oferecem muitos benefícios no circuito de potência. Os valores são todos cerca de 10% maiores que no pós consumo de energia . Lembre-se de que B + é o dispositivo escolhido no aplicativo, mas a publicação é mais antiga que Pi 2 B. Eu já perguntei ao autor da publicação como ele melhoraria as configurações dos eletrônicos se Pi 2 B estivesse em uso.

A publicação é baseada no Pi B +. O tópico Quanto menos energia o Raspberry Pi B + usa que o modelo antigo B? é sobre

[O] novo Raspberry Pi B + usa 1,21 Watts com apenas um dongle de teclado vs 1,89 Watts no modelo antigo B. [36] Utiliza 36% menos energia. Isso é ótimo se você estiver usando baterias ou tiver um painel solar pouco adequado.

A tabela apresenta resultados experimentais semelhantes. Quer-se mais sobre a estabilidade do gerenciamento de energia.

Consumo de energia em um dia em todos os modelos sob carga de GPU por acc. FFT

O uso de energia da GPU é diferente entre o B + e outros modelos, devido aos diferentes circuitos de energia ( aqui ). A FFT acelerada coloca o chip sob carga pesada, de modo que o comportamento depende do circuito de potência.

Seleção = Raspberry Pi 2 B + SnickerDoodle + piSmasher SBC

O circuito de potência do RPi 2 B não é muito diferente do RP 1 B +. Mesmo assim, ambos não são dispositivos médicos, portanto o front-end do ECG deve ser isolado do RP (energia etc e comiserações SPI), que é feito pelo ADums no projeto Biosignal Pi. (Farhad)

Eu criei um perfil do meu sistema e notei que preciso muito do FPGA na minha fase de prototipagem e em muitos GPIOs. Comecei a apoiar o projeto SnickerDoodle aqui e o piSmasher RBC, para que eu possa integrar o blueprint RB existente no SnickerDoodle. O SnickerDoodle funcionará apenas como um dispositivo computacional, suportando RP2B, completamente isolado do front-end do ECG. Avisarei quando entender melhor as limitações do projeto depois de obter os chips para o desenvolvimento.


Qual a diferença entre os modelos Raspberry no cálculo da GPU no uso de energia?


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Boa pergunta BTW, bem formado
webo80

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"Estabilidade de energia" é principalmente a preocupação da sua fonte de alimentação , não do consumidor de energia! Dito isto, você está absolutamente certo em se preocupar com políticas rígidas de isolamento. A primeira publicação que você cita com bastante sensibilidade fala das precauções necessárias entre o paciente e o RPi . Não assuma que o Pi é seguro para uso médico. Você será responsável!
precisa saber é o seguinte

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@ Masi: Estou um pouco preocupado com essa afirmação. Tenho a sensação de que você não entende o significado de "segurança", enquanto trabalha em um ambiente médico onde erros podem ser letais. Fui muito sério quando disse que você será responsável , e isso inclui a responsabilidade por morte injusta . Sua escolha pelo modelo RPi não deve importar para sua análise de segurança, porque você deve provar que sua engenhoca é segura, independentemente de qualquer modo de falha do RPi.
precisa saber é o seguinte

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Deixe-me dar um exemplo concreto: você deve provar que seu paciente está seguro, mesmo que o RPi decida agir repentinamente como um resistor de 0 Ohm entre a fonte de alimentação e o paciente, ou se pegar fogo. Se você pode dar esse nível de garantia, é bastante claro que o consumo extra de energia de 0,5 W também é seguro.
precisa saber é o seguinte

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@ Masi: estou trabalhando para uma empresa que fabrica dispositivos médicos reais, embora não diretamente (eletricamente) conectados a um paciente. Mesmo assim, produzimos o HW sob procedimentos de controle de qualidade muito mais rigorosos do que o pessoal da RPi. Temos que provar que o paciente não pode ser prejudicado, mesmo que todo sistema fora do nosso controle de controle de qualidade falhe. Desde que a produção do RPi esteja fora do seu controle de controle de qualidade, você deve assumir que é totalmente inseguro e falhará da maneira mais letal possível. IOW, toda a segurança deve ser fornecida pela interface entre paciente e RPi. No entanto, você ainda fala sobre "Rpi deve ser estável". Você não pode assumir que
MSalters

Respostas:


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Acredito que a GPU é idêntica em todos os Pis e compõe 95% do silício. Os 5% restantes são usados ​​pelo (s) núcleo (s) do ARM relativamente insignificante.

Consulte https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/README.md


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Provavelmente o Pi Zero. Google para uso de energia do Raspberry Pi.
joana

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@Masi: Assumindo que o design original era seguro, apesar de usar um Pi B +, podemos afirmar com certeza que ele ainda é seguro. Lembre-se, ao provar que o Pi foi suficientemente isolado pelo ADOS1000, tivemos que assumir que o Pi B + poderia se comportar como qualquer outro componente . Isso acontece para incluir o Pi B + agindo como um partido Pi 2 B.
MSalters

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@Masi: Caso você não tenha percebido, o "resistor de 0 Ohm" refere-se a um curto-circuito em que o RPi que falha repentinamente consome muito mais energia, fica muito quente e pode pegar fogo. Se você acha que existe a "potência máxima do circuito onde o ADOS1000 não é suficiente", você não possui as habilidades essenciais de engenharia elétrica para projetar dispositivos médicos. . Por favor, para a segurança dos pacientes, escolha outro projeto para aprender engenharia elétrica.
MSalters

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@ Masi: Claro que pode mudar. Na verdade, ele muda o tempo todo, à medida que a CPU passa de 0% para 100%.
precisa saber é o seguinte

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@Masi: Ehm, distribuições normais estão associadas a probabilidades. O uso de energia em função do uso da CPU NÃO é uma probabilidade, e tratá-lo como tal não faz sentido. No entanto, o erro de medição de energia é quase sempre normalmente distribuído, e o tamanho desse erro depende da sua configuração de medição.
precisa saber é o seguinte
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