Tutorial: Externe PCIe-Grafikkarte an Thinkpad anschließen

elarei

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1) Worum geht es?
Hier wird eine Möglichkeit beschrieben, ein Thinkpad mit handelsüblichem ExpressCard-Anschluss mithilfe eines Adapters des taiwanesischen Herstellers HWTools um eine externe Desktop-Grafikkarte (PCIe) zu erweitern. Das macht z.B. dann Sinn, wenn man nur über eine schwache, integrierte Intel-Grafikkarte verfügt und gerne 3D-intensive Spiele spielen möchte. Die Grafikleistung kann sich hier gegenüber den Intel-Standard-Chipsatzgrafiken bis zu verzehnfachen. Achtung: das funktioniert nur an einem externen Monitor "richtig", bei Verwendung des internen Displays hingegen nimmt die Leistung deutlich ab. Beachte: Seit der "Sandy Bridge"-Generation ist die Leistung über den ExpressCard-Adapter deutlich höher, die effektive Leistung ist um etwa Faktor 1,5 erhöht und unterscheidet sich nicht mehr maßgeblich von Desktopleistungen.

vgl. http://hardforum.com/showthread.php?t=1522180

Zunächst ein paar Zahlen (gemessen mit 3DMark06):
Flory: x201 tablet, i7 640LM 2.13Ghz, 6GB RAM, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 10987 3DMarks06
Flory: x201 tablet, i7 620LM 2.00Ghz, 6 GB RAM, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 9927 3DMarks06
Flory: R400, T6670 2.2Ghz, 3GB RAM, HD 5770 1GB, PCie 1x: 7808 3DMarks06
Flory: x201 - i5 540M - 4GB RAM - ATI HD 5770 1GB - Win 7 64bit 11923 3D Marks06
Flory: x200, P8600, 6 GB RAM, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 10232 3DMarks06
neonis: R61, ????, ?????, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 9663 3DMarks06
elarei: x200s, SL9400 1.86Ghz, 4 GB RAM, HD 5750 1GB, PCIe 1x: 8360 3DMarks06
elarei: T400s, SP9400 2.4Ghz, 8 GB RAM, HD 5750 1GB, PCIe 1x: 9297 3DMarks06
elarei: x201, i5 540M, 3 GB RAM, ATI 5750 1GB, PCIe 1x: 11269 3DMarks06
Malloc: x200s, SL9400 1.86Ghz, 4 GB RAM, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 7749 3DMarks06
die_matrix: R60, T5600 1.83GHz, 3GB RAM, GF 8800GT 512MB, PCIe 1x: 3905 3DMarks06
die_matrix: R60, T5600 1.83GHz, 3GB RAM, HD5750 1GB, PCIe 1x: 7769 3DMarks 06
x220t: X220 Tablet, i5-2520 3.00GHz, ..., GTX560Ti, PCIe 1x: 17200 3DMarks06
ckx2: W520, i5-2540 3.00GHz, ..., GTX570, PCIe 1x: 17750 3DMarks06
diablo666: T430 i7 3630QM, 16GB, GTX580, PCIe 1x: 23396 3DMarks06
Bitte lies zunächst den gesamten Post, besser noch das gesamte Thema sorgfältig durch, um dich zu informieren, ob das mit deinem Laptop und deiner Wunschhardware überhaupt funktionieren kann. Frage lieber nach, bevor du Geld in den Wind schießt.

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Warnung


Wer im Umgang mit technischem Equipment nicht versiert ist, sollte die Finger davon lassen. Das offene Betreiben von Desktop-Grafikkarten und -Netzteilen ist gefährlich und kann ernstzunehmende Schäden an Gesundheit und Hardware verursachen! Daher sollte jeder, der im Umgang mit den Innereien von Computerhardware nicht geschult ist, auf den Nachbau dieser Grafikkartenlösung verzichten!

Hardware muss vernünftig elektromagnetisch abgeschirmt werden (z.B. durch ein adäquates Gehäuse). Wird eine externe Grafikkartenlösung ohne Gehäuse betrieben, besteht die Möglichkeit, dass andere Geräte im Umfeld dadurch gestört werden. Eine solche Störung kann, sofern sie angezeigt und nachverfolgt wird, juristische Konsequenzen nach sich ziehen.
(Danke für den Hinweis an .matthias)

2) Benötigte Hardware
Benötigt wird für den Aufbau:
- der notwendige Adapter von HWTools PE4H mit allem Zubehör
- ein externes ATX-Netzteil mit ausreichend Power (>350W sollte reichen), wie sie in Desktops verbaut werden
- eine handelsübliche PCIe-Grafikkarte, wie sie in Desktops verbaut werden
- ggf. ein zusätzliches mHDMI-mHDMI-Kabel, da das mitgelieferte sehr kurz ist
- evtl. ein Gehäuse, um Explosionen und Todesgefahr zu vermeiden

Die Preise sind wie folgt zu kalkulieren:
- Adapter: ca. 80 Euro mit Versand von HWTools
- ATX-Netzteil: ca. 20-60 Euro nach Quelle und Leistung (z.B. ebay)
- PCIe-Grafikkarte: ca. 20-unendlich Euro nach Bedarf (bis 100€ sind realistisch)
- (optional) HDMI-Kabel: ca. 10 Euro (z.B. hier das)
- (optional) Gehäuse: ca. 50-unendlich Euro nach Geschmack (vgl. Seite 19)

3) Aufbau 1 (Hardware)
- Die Grafikkarte wird in den Adapter gesteckt.
- Der MOLEX-Stecker am Adapter wird an das Netzteil angeschlossen.
- Das mHDMI-Kabel wird an den Adapter gesteckt, an den "PCIe 1x"-Slot. (Das Kabel ist symmetrisch, die Richtung ist egal.)
- Das mHDMI-Kabel wird an der anderen Seite an den ExpressCard-Adapter gesteckt.
- Wenn die Grafikkarte einen externen PCIe-Stromanschluss besitzt, wird dieser angeschlossen.
- Der externe Monitor wird an die Grafikkarte angeschlossen.
- SWEX (kleine grüne Platine von HWTools) wird an das Netzteil am Motherboard-Connector angeschlossen. Bitte darauf achten, dass das Netzteil abgeschaltet bzw. nicht am Netz angeschlossen ist.
- SWEX wird auf "On" geschaltet.
- Netzteil anschließen und anschalten. Läuft der Grafikkartenlüfter an und es gibt keine komischen Piepstöne, funktioniert es.
- Notebook anschalten, in Windows booten und den ExpressCard-Adapter reinschieben.
- Wenige Sekunden warten, bis eine "VGA-Standardgrafikkarte" erkannt wird (evtl. auch gleich der Treiber installiert wird, je nach Karte/OS).

4) Aufbau 2 (Software)
- Treiber installieren. Vorzugsweise sollte man das manuell machen: einfach im Gerätemanager die "VGA-Standardgrafikkarte" rechtsklicken und den passenden ATI/NVidia-Treiber, den man vorher irgendwo hin entpackt hat, installieren.
- NICHT NEUSTARTEN, solange die externe Karte angeschlossen ist. Stattdessen in die Anzeigeoptionen wechseln und dort nach dem externen Monitor suchen, der da hoffentlich erschienen ist.
- Im Normalfall: Externen Bildschirm als Hauptbildschirm definieren, die anderen abschalten. Voilà!
- Nach Bedarf ATI Catalyst Control Center u.ä. installieren; das kann jedoch zu Instabilität führen.
- Jetzt die "Bekannten Probleme (6)" lesen.

5) Try it out
Am besten führt man nun erstmal ein Benchmark (bewährt ist z.B. 3DMark2006) aus: durch die untypische Anbindung über PCIe 1x statt 16x wird die eigentliche Leistung der Karte erheblich reduziert. (Man kann von ca. 60% der normalen Leistung ausgehen.)

Wer sich ein Gehäuse bauen will, findet hier (aktualisiert) eine Möglichkeit. Es ist dringend sinnvoll, ein Gehäuse zu nutzen, um die Unfallgefahr zu minimieren.

Ich würde mich jederzeit freuen, wenn mir Leute ihre Benchmarkwerte nennen oder im Thread posten, damit wir obige Liste möglichst aussagekräftig bekommen können.

6) Bekannte Probleme
Laptops booten nicht, wenn die Karte angeschlossen ist
Dafür gibt es bisher nur den Rauszieh-Workaround. (-> Erst im Betrieb anschließen oder vorher die Karte nicht mit Saft versorgen, z.B. über eine Kippschalter-Steckdose. Achtung, so eine Steckdose als regelmäßiger An-Aus-Schalter kann auf Dauer dem Netzteil Schmerzen bereiten.)

Laptops mit integrierter ATI- oder NVidia-Grafik
Wenn im Laptop eine ATI-Grafikkarte integriert ist, dann sollte man sich für die externe Lösung eine NVidia-Karte zulegen. Der Grund ist folgender: mehrere ATI-Treiber nebeneinander vertragen sich nicht; bei der Installation eines neuen ATI-Treibers (z.B. für eine HD5750) überschreibt dieser den alten ATI-Treiber (z.B. für eine integrierte Radeon-Grafik). Will man den Laptop wieder mit der internen Grafik betreiben (wenn man z.B. unterwegs ist), so muss man den Treiber installieren, womit man den Treiber der externen Karte überschreibt. Das Ganze ist also sehr unkomfortabel. Nach ersten Vermutungen und Beobachtungen dürfte das bei einer NVidia-Karte an einem ATI-Laptop nicht passieren.
Ob dasselbe Problem bei integrierter NVidia-Grafik und einer externen NVidia-Grafikkarte auftritt, ist bisher nicht klar.
Bei Switchable Graphics wird der ATI-Treiber ebenfalls überschrieben. Es ist empfehlenswert, bei der Nutzung einer externen ATI-Karte die Grafik im BIOS auf "Integrated Graphics" zu schalten und die Switchable-Funktion zu deaktivieren.

Lenovo Power Management (Driver) / Energiemanager
Mit dem Energiemanager und dem dazugehörigen Power Management Driver scheint es Probleme mit externen Grafikkarten zu geben, die zu Abstürzen bei der Verbindung mit der externen Karte führen. Eine Deinstallation des Power Managements reicht.

Systemabsturz bei Einstecken des Adapters
Es kann passieren, dass eine Verbindung mit der externen Karte bei einem Thinkpad konsequent zu Systemabstürzen, Bluescreens u.ä. führt. In solchen Fällen ist es ratsam, Windows neu aufzusetzen und nur ein absolut notwendiges Minimum an Treibern zu installieren (kein Powermanagement!), bevor man noch einmal probiert. In vielen Fällen sind alte Grafiktreiber ein Problem. Auch eine interne "Switchable Graphics" sollte deaktiviert sein (in diesem Falle im BIOS die "Integrated Graphics" wählen und die Switchable-Erkennung ganz deaktivieren).
Evtl. hilft es, den Laptop vor der Verbindung in den Energiesparmodus/Standby (Halbmond, NICHT Hibernation/Ruhezustand) zu versetzen und ihn erst nach dem Einstecken aufzuwecken.
Es gibt bei manchen Modellen Probleme in Verbindung mit HDMI-Anschlüssen. Dazu kann man das DIY-Setup-Programm einsetzen, das von HWTools erstellt wurde; eine Anleitung lieferte Benutzer tura weiter hinten im Thread. Auch für viele andere Arten von Problemen könnte dies abhelfen.

Miese Leistung
Die Leistung der Grafikkarten an dieser Adapterlösung ist nur ca. 50-70% so gut wie in "normalen" Szenarien. Dennoch ist das die drei- bis zehnfache Leistung der integrierten Grafikchips (Stand Mitte 2010) und locker spieletauglich. Sogar die Napalmbomber unter den Spielelaptops, die Alienware-Maschinen, sind nur 20-30% (bis zu ~15000 3DMark06-Punkte) stärker als ein stromspar-optimiertes Thinkpad x200s mit einer externen HD5750 (~10000 3DMark06-Punkte).

Wer es ausprobiert hat, kann sich ja hier mit Notebookmodell, Grafikkartenmodell und Punktewert bei PC Mark 2006 verewigen.

Gruß,
- elarei
 
Zuletzt bearbeitet:
Da ich über die Suchfunktion nichts passendes im Threat finden konnte, wollte ich nochmal fragen ob jemand schon erfolgreiche Tests unter Linux abgeschlossen hat.
 
So T420 mit i5-2540m 4GB Ram und der GTX660 18662 3DMark 06.
http://abload.de/img/i5egpu660gtxtesh3.jpg

Da ist dein Ergebniss mit der GTX 960 4G mit 18380 aber dann auch nicht so der Hit [oo7], da scheint die Sache ganz schön zu limitieren.
Die Rohleistung der 960er ist schon um einiges höher, als der 660er.
GTX 960: 48595 Punkte aufn Desktop: http://hwbot.org/submission/2746763_delly_3dmark06_geforce_gtx_960_48595_marks/
GTX 660: 23568 Punkte aufn Desktop: http://abload.de/img/mfbgu8cocw0k7j3v.jpg

Hab bis jetzt Skyrim, Metro Redux und BF3 probiert, läuft sehr ordentlich m.E. ohne gefühlte große unterschiede zu meinen Desktop.
Gerade bei Metro hätte ich es nicht gedacht. BF4 wird dann auch noch probiert, aber da werde ich wohl noch den ram auf 8GB basteln.

Bei gelegenheit werd ich doch noch meine r9 285x ausprobieren und vielleicht versuchen ne gebrauchte GTX 670 zu bekommen.
 
So, dann probier ichs halt auch mal :-)
Ich habe inzwischen fast alles da !
*) Ein X220/i7-2620m/16GB@1866 (TOLUD=3GB, BiosMod)
*) Eine GTX960/2GB (gebraucht & recht günstig von eBay)
*) Ein Biest (V8.0 EXP GDC Beast / ExpressCard)
*) Ein Dell DA-2 Netzteil
*) 2 supergünstige (auch eBay) 24" 1920x1200 Lenovo-Displays !
Das einzige was fehlt ich das blöde 1.42€ Kabel für die GPU :-(
Da bin ich ja mal gespannt was da geht / wie das geht / wie das abgeht...
Wenn das annähernd so gut ist wie ich hoffe löse ich meinen Desktop auf !
 
960er bekommt man schon ab 99€ habe ich gesehen (naja, wenn man glück hat beim bieten), ich habe ~120€+porto bezahlt...
 
Tenovo benutz einfahc mal moderner Benchmarks, da wirst du bessere Ergebnisse in bezug auf die GPU-Auslastung erreichen. Das Problem bei BF4 wird übrigens der Prozessor sein. BF4 fühlt sich eeigentlich erst mit 4 echten Kernen gut an, udn erst ab 6 Kernen läuft es absolut Prozessorunabhängig, wobei der Prozessor dazu auch ne gute IPC braucht, sprich, so ab Haswell-E (Bezogen auf Multiplayerlast).
 
Hallo,
hat schon einmal jemand eine EGPU unter einem W701 am Laufen gehabt?
Nutze den PE4L V2.1b und eine GTX660Ti von Zotac, aber in GPUZ und in der Nvidia Systemsteuerung steht, dass die Karte nur PCI 1.1 kann.
Der Chipsatz vom W701 hat aber laut Datenblatt PCIe 2.0, was auch bei der internen Quadro FX3800M angezeigt wird.
Könnte es sein, dass der PCI Express slot nur 1.1 unterstützt?
Vielen Dank schonmal.
MfG Laurin
 
Zuletzt bearbeitet:
Wenn ichs richtig kapiert habe:
Der W701 hat keine SandyBridge CPU und daher nur 2.5GBit und keine Kompression zur GPU...
 
Wäre schade, da die interne GPU an PCIe 2.0 hängt. Im Bios findet sich leider auch keine Einstellung für die PCIe Version.
 
Ob das an der PCIe Version hängt oder an anderen Faktoren kann ich leider nicht sagen, ich bin noch Neuling im eGPU Business...
Das ist zumindest das was ich mir zusammengereimt habe: >=SandyBridge (also T/X/W*2*) = gut
 
face meinst du mit 2.5gbit die Anbindung zum Chipset? ja, das stimmt dann, der dmi ist da beschränkt, was bei sandy aber nict anders ist. erst skylake hat diese Anbindung auf 5gt erhöht.
was noch stört, ist, dass der dmi nicht duplex arbeitet, sondern immer nur in eine Richtung.
darum ist der sockel 1366* auch heute noch so gut, während der 1156 als Plattform eigentlich durch ist.

im desktop binden Systeme ab Sandybridge die gpu direkt an die cpu an, das entfällt bei den Lösungen hier ja auch.

Edit:
* Der Sockel 1366 nutzt keinen DMI zur Anbindung des Chipsets an die CPU sondern einen QPI, der je nach Takt im Bereich 25-30GB/S duplex schafft, sprich senden/empfangen gleichzeitig.
Das ist schon verdammt viel um kann man mit einer CPU gar nicht ausnutzen. Da zeigt sich dann eben auch der eigentliche Einsatzzweck, Server mit Multi-CPU ;)
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich dachte mit meinem X220 (i7-2620m, also SandyBridge) bin ich bei 5GBit mit der Option auf Kompression ?!?
Meine Frau hat noch einen T410s, ich kann ja mal gegenbenchen :-)
Aber erst wenn das blöde 1.42€ PCIe-PowerKabel aus China da ist :-( Grrrrrr
 
Ich muss dazu sagen ich kenne nur die Desktop-Chipsätze und muss aktuell noch von denen auf die mobilen Chipsätze schließen.
Aber im Desktop hat sich die nominelle Anbindung von Nehalem bis Haswell nicht verändert. Ob mit SandyBridge Kompression dazu gekommen ist, weiß ich nicht, aber rein von der Idee des DMI reicht die 2,5gt Auslegung eigentlich ja aus, da dort nur hdd, ssd, odd, und andere recht langsame chips dran hingen.
Die Graffikkarte war nie für den Weg über den DMI vorgesehen. Das macht die Anbindung darüber auch so schwer und erzeugt nicht unerhebliche Leistungsdifferenzen.
 
Hurraaaaa, Kabel kam heute an !
War totales Plug'n'Play !
Hier ein paar Ergebnisse:

GPU-Z
attachment.php


userbenchmark.com:
attachment.php


Besser als ich dachte ;-)
Wenn ich das richtig deute: nur 16% unter Desktop Performance...
Und die HD3000 immerhin "way above" !
 

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Sehr gut freue mich schon auf die ersten Spiele Berichte, mich juckt es schon in den Fingern [emoji23]
 
Naja, das ist bei mir so ein Problem... Bei mir ist meistens der Weg das Ziel: jetzt läuft es perfekt, jetzt wird es langweilig ;-)
Ich habe eben mal kurz SeriousSam3 angeschaut, sieht gut aus (wie zu erwarten).

Aber ich glaube ich brauche jetzt einen neuen Weg als Ziel !
Ich hab mir heute nen billigen Fast-Schrott-T420 geschossen (gut 50€) und einen SPI flasher (knapp 10€), das nächste Ziel ist CoreBoot ;-)
Der T420 ist morgen da :-)
Der Flasher ist heute in China losgeschickt worden :-(
Hätte ich auch fast mitbringen können, wäre wohl schneller gewesen, ich bin in 3 Wochen für ein paar Wochen beruflich in China...

- - - Beitrag zusammengeführt - - -

Falls es noch jemanden interessiert: HD3000 und GTX960 im direkten Vergleich:

attachment.php
 

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Da haben wir was gemeinsam, kannst mir ja Bescheid geben wenn du das Set natürlich ohne x220 mal verkaufen möchtest. So eine t420 Ratte zum experimentieren würde mich auch reizen, mein spi Flascher und Kabel waren in 7 Tagen da. Bei eBay gekauft für 4€ Gesamt
 
Nice !
Dann gib mir doch mal ne SPI & CoreBoot & UEFI Schulung :-)
Ich würde gerne mal mein eigenes BIOS modden, habe auch schon mit UEFITool etc das originale zerpflückt, aber weiß nicht weiter !
Ok, OffTopic, ich werde bei gelegenheit einen Thread dazu aufmachen...

Verkaufen ? Naja, ich will ja irgendwann meinen Desktop stilllegen, dann können wir zumindest über die GTX960 reden ! Dann kommt nämlich die GTX970 in das Beast ;-)
 
Zuletzt bearbeitet:
Hi,
welchen eGPU-Adapter würdet ihr für ein W701DS empfehlen? Das Gehäuse des Adapters sollte möglichst unauffällig aussehen...
 
Ich bin seit gestern mit dem Beast V8.0 sehr zufrieden !
Das Gehäuse ist wirklich sehr klein, aber es leuchtet eine blaue LED wenn die GPU an ist. Was ich sehr gut finde...

Aber, wie etwas weiter oben beschrieben, mach dich erstmal schlau was du da erwarten kannst, das W701DS ist wohl nicht 5GBit & Optimus bzw. Kompressonsfähig...
 
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