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:
Grafikkartenlüfter läuft. Je nach Jumper Einstellung auch mal super laut (default).
Windows 7 x64 Pro.
Mangels Ersatzplatte habe ich noch keine frische Installation probiert.
 
Hi,

die frische Installation ist erstmal der beste Weg. Die lohnt sich aus verschiedenen Gründen.

- Wenn man ne Grafikkarte einmal anschließt, den Treiber dann aber nicht richtig installiert oder die Kiste vorher abstürzt o.ä. (ist mir schon etliche Male mit der HD5750 passiert), dann wird die Karte in der Folge oft garnicht mehr "bemerkt", wenn man sie anschließt. Fühlt sich dann genauso an wie dein Phänomen. Habe da auch keinen Workaround gefunden außer Neuinstallieren.
- Der Thinkpad-Energiemanagementtreiber und -Powermanager machen sehr oft Probleme mit den externen Karten.
 
Danke. Die Erklärungen sind sehr nachvollziehbar. Wobei es sich in meinem Fall trotzdem anders "anfühlt": null Reaktion seit dem ersten Versuch, es kam nie irgendeine Art Absturz oder irgendwas Systemänderung-mäßiges...
Eine Neuinstallation werde ich jedenfalls probieren.

Weitere Ideen oder Erfahrungen willkommen...
 
Es hat geklappt! Sogar ohne frisches Win7.
Mit Hilfe des Setups von hier wird die Grafikkarte (SW1 auf 2-3) nun beim Booten erkannt, kein Hotplug. Irgendwie genau umgekehrt wie die gängige Erfahrung. Ich muß also immer mit eingesteckter, angeschalteter Karte booten und kann sie erst nach Herunterfahren abschalten/ausstecken. Nicht ganz so praktisch aber soweit immerhin zuverlässig. Und ich mußte das System nicht neu aufsetzen.

Die Performance ist gegenüber der internen NVS3100M schon gestiegen, allerdings unterschiedlich stark:
RE5.var 23.3fps --> 62.5fps :)
3Dmark06 3295 --> 4879 :(
SM2.0 score 1231 --> 1899
HDR/SM3.0 score 1184 --> 1816
CPU score 2733 --> 2738

Die Shaderscores sind ja richtig schlecht, wenn ich mir Eure Ergebnisse anschaue. Was könnte denn alles noch die Performance negativ beeinflussen?

Schöne Ostern
 
Zuletzt bearbeitet:
evtl die physik berechnungen... wenn die übern bus zur graka müssen und wieder zurück... die sollte man evtl weiter der cpu überlassen...
 
Mein Performance Problem war wohl normal in der Konstellation "Kein Optimus + NVS3100 + externe Nvidia unter DX9". Mit einer HD5770 läuft es nun super.

Wer also eine integrierte Nvidia hat, sollte meinen Fehler vermeiden und gleich eine ATI einsetzen.

edit: der Einfachheit halber hier mein Benchmarkergebnis im Format des 1. Posts:
T510, i5-520M @ 2.4GHz, 4GB RAM, HD 5770 1GB, PCIe 1x: 11748 3DMarks
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo,

ich habe mir für 70€ (inkl. Versand) ein Set bestellt. Fehlt noch ein x220t, welches in einigen Wochen da sein sollte.
Ein Fortron Netzteil samt GTX460 (1GB) ist bereits vorhanden.

1) Kann ich dieses Kabel verwenden?

2) Ist diese Reihenfolge für den Betrieb richtig? Karte in den Adapter, verkabeln und mit der SWEX-Platine starten. Danach die ExpressCard einschieben (Windows bereits gebootet). Was passiert, wenn die ExpressCard bereits drin ist und dann gebootet wird?

3) Was passiert, wenn die Karte im Betrieb entfernt wird? Gibt es eine Art "sicheres Entfernen" oder muss man herunterfahren?

Sollte alles funktionieren, mache ich mir mal Gedanken um ein schickes Gehäuse :)

Gruß
 
Die Karte erst mit dem Notebook verbinden und DANN einschalten.

Sonst gibts nen Absturz.

Beim Entfernen der Karte wie einen Flashdrive das Menü im Systray aufrufen und die "Grafikkarte auswerfen". Wie nen USB-Stick.. wenn das bestätigt wurde ( dauert nur wenige Sekunden ) kannste die Grafikkarte wieder ausschalten über diesen ATX-Switch der mitgeliefert wird.
 
das kabel sollte gehen... ob die länge noch geht, hängt von der qualität des kabel ab
 
Hi,

ob das Kabel vom Typ her passt, kann ich dir grad nicht sagen; aber: die Länge ist ziemlich Wurscht; ich habe 5m ohne Probleme benutzt. Die Kabel sind aber scheints recht bruchempfindlich (hab mindestens eins gekillt); daher ist mehr Länge nicht zwangsläufig empfehlenswert (mehr Länge = mehr Bruchmöglichkeiten). An der Performance ändert sich (vor dem Bruch :D ) nichts - zwischen 30cm und 5m lag die Differenz im Messfehlerbereich.
 
5m waren bei mir mit abstürzen (genauer freeeeeze) verbunden...
 
Habe das Kabel mal bestellt. Hoffe, dass es bei der "kurzen" Entfernung zu keinen Problemen kommt. Das x220t braucht leider noch einen Monat zum Testen.
 
Schick (die technische Umsetzung), da können sich ThinkPad-Freunde 2015 bestimmt (früher doch sicher nicht *g*) auf etwas freuen...
 
Evolution würde ich sagen.
Momentan fahre ich mit meinem x220t + GTX460 sehr gut. Die optimus Treiber komprimieren die Daten, die über den x1 PCIE Link gehen, sodass die Bandbreite praktisch nicht limitiert. Nur eine Frage der Zeit, bis ein "Thunderbolt zu PCIE 16x"-Adapter ala PE4H rauskommt, denn die Fertiglösungen der Hersteller, werden bestimmt schwach sein, unbezahlbar (Netzteil, GPU, Gehäuse und Adapter möchten bezahlt werden) oder wie die bisherigen Lösungen untergehen.
 
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