Tutorial: Externe PCIe-Grafikkarte an Thinkpad anschließen

[elarei]

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.

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

 

[Autchirion]

Nein, wie sollte ich sicher sein, aber der Beep Code sagt mir das... Also auf jeden Fall laut der Webseite die ich gefunden habe...

 

[Akira]

Also ich bin mir ziemlich sicher dass ein PC ohne RAM auch nicht beepen kann. Vielleicht kannst du dir ja von einem Freund oder so einen Baustein leihen.

 

[Autchirion]

Leider nein, mal kucken ob die Hotline was weiß, ist ja noch nicht mal 4 Monate alt.

 

[Akira]

Gute Idee.:thumbup:

 

[Autchirion]

Jup, das Problem ist nur, die Hotline ist nicht mehr besetzt und bevor ich dort von irgend welchen Deppen beraten werde die keine Ahnung haben frage ich lieber hier. ich hoffe, dass das echt Garantie ist oder leicht zu lösen...

 

[EthanHunt]

Mal eine Frage hierzu:

Ist es damit möglich 2D inhalte, welche in RealTime in 3D umgewandelt werden auf einem externen 3D Monitor zu betrachten?
Mittels eines x61t's?

3D müsste ja sicher schon gehen, nehme ich mal an. Das größere Problem ist allerdings, da das Umwandeln ja sehr Rechenintensiv ist ....

 

[thatgui]

Mal eine Frage hierzu:

Ist es damit möglich 2D inhalte, welche in RealTime in 3D umgewandelt werden auf einem externen 3D Monitor zu betrachten?
Mittels eines x61t's?

3D müsste ja sicher schon gehen, nehme ich mal an. Das größere Problem ist allerdings, da das Umwandeln ja sehr Rechenintensiv ist ....

Ich mag mich auch irren, aber dürfte die weitaus größere Hürde nicht sein, dass das x61t nur einen Cardbus/Pcmcia Schacht hat, aber ein Expresscard slot benötigt wird?

 

[elarei]

Man kann wohl PCMCIA auf ExpressCard adaptern. Ob das die Geschwindigkeit killt oder ob das überhaupt klappen kann, weiß ich nicht.

Die Darstellung an sich kann schon klappen, letztlich benimmt sich die Karte im Laptop wie in einem Desktop, d.h. du schließt einfach irgendwas an die Karte an und das sollte mit dem Treiber funktionieren, 3D-Bildschirm oder was auch immer. Wenn die Karte die Umwandlung von 2D selbst berechnen kann, dann müsste das leistungsmäßig auch ausreichen. Falls das stark auf die CPU schlägt, wirds aber möglicherweise eng.

 

[thatgui]

Man kann wohl PCMCIA auf ExpressCard adaptern. Ob das die Geschwindigkeit killt oder ob das überhaupt klappen kann, weiß ich nicht.

Die Darstellung an sich kann schon klappen, letztlich benimmt sich die Karte im Laptop wie in einem Desktop, d.h. du schließt einfach irgendwas an die Karte an und das sollte mit dem Treiber funktionieren, 3D-Bildschirm oder was auch immer. Wenn die Karte die Umwandlung von 2D selbst berechnen kann, dann müsste das leistungsmäßig auch ausreichen. Falls das stark auf die CPU schlägt, wirds aber möglicherweise eng.

Ich glaube kaum, dass man über Cardbus eine Grafikkarte anbinden kann. Aber selbst wenn, die Durchsatzrate würde so in den Keller gehen, das die CPU Leistung da auch keine Rolle mehr spielt (das wäre im absoluten, theoretischen maximum PCI - Geschwindigkeit, dass dürfte die interne Grafikanbindung des x61t locker übertreffen).

 

[Toasterzizis]

Also eine Grafikarte über CardBus anbinden geht auf jeden Fall (siehe VTBook).
Für welche Anwendungen das dann reicht kann ich aber auch nicht sagen...
Andere Möglichkeit wäre falls noch ein interner mini-PCIe übrig ist den internen Adapter von hwtools zu nehmen (PM3N). Muss man dann halt das Kabel irgendwie raus führen (durch den CardBus Schacht vielleicht)

 

[cuco]

Man kann wohl PCMCIA auf ExpressCard adaptern.

PCMCIA auf ExpressCard geht, ja. Aber das umgekehrte nicht. Und das ist ja, was er vor hat. Das wird schon an der Unterstützung im Chipsatz scheitern. Also PCI-Express in Form von Expresscard muss schon da sein

 

[EthanHunt]

Achsoooooo das ist ja nedmal Express Card. Ok, das war mir auch nicht klar.

Aber gibt es Grafikkarten, die die 2D in 3D umerchnung selbst erledigen?
Geht hierbei nur um Videos und Bilder, nicht um Spiele.

 

[Thin]

Moin!

Ich muss sagen, die Idee gefällt mir. Ich habe mich nur wegen dieses Threads extra angemeldet, weil ich mich doch sehr ins X220 Tablet verguckt habe. Da mir die Grafikleistung nicht zusagte und ich meine beiden Monitore weiterhin verwenden möchte, ist dies eine willkommene Alternative.

Allerdings habe ich einige Fragen angehäuft, auf die ich hier eine Antwort zu finden erhoffe. Ich lege dann mal los:

Gibt es eine Empfehlung der Grafikkarte? Am besten gleich mit den Richtigen Treibern. Sei es die Notebook statt Desktop Treiber oder halt umgewandelte und nicht originalen Treiber?

Zu welcher Adapter-Version würdet ihr raten? Ich habe nämlich aufgrund der Diskussion über PCIe 2.0 aber X1 diesen hier gefunden:
http://www.hwtools.net/Adapter/PE4L-EC000A.html
Irgendwo anders meine ich gelesen zu haben, dass dadurch die Grafikkartenleistung beinahe an der Leistung in einem Desktop heran kommt. Allerdings gefällt mir der Sockel nicht so ganz. Die Karte passt zwar rein, aber mechanisch gesehen weiß ich nicht so recht, ob das hinhaut. Wahrscheinlich sollte man da lieber die GPU befestigen und den Adapter dann an die GPU und nicht umgekehrt.

Das meiste was ich gelesen habe, handelt allerdings noch von der alten Karte mit dem vollen Sockel. Da kann man ja auch mehrere PCIe Lanes anschließen. Macht es denn noch überhaupt Sinn noch zu der Express Card seinen internen PCIe Anschluss zu verwenden, um daraus PCIe X2 zu erhalten? Die Karte, die PCIe 2.0 unterstützt, unterstützt wohl auch nur x1 und nicht mehr.

Ist es möglich, dass ich dann an der eGPU meine beiden Displays angeschlossen habe und zudem noch das interne Display? Also eine 3 Display-Lösung?
Das würde mich nämlich freuen, da ich dann noch zeichnen und die zusätzlichen Übersichts-Helferlein behalten könnte.

Hat sich jemand schon vielleicht darüber Gedanken gemacht, wie man eine Anbindung der eGPU ausschließlich über eine Docking-Station realisieren könnte? Leider bieten die Aktuellen für das Notebook keinen externen Expresscardslot an, wie die etwas älteren Advanced Docks. Oder wären die ebenfalls kompatibel, werden aber aufgrund des Alters nicht mehr gelistet?

Ich zeichne halt viel mit CAD und mache nebenher auch Comics. Ich bin einfach all mein Equipment vom Desktop gewohnt, bin es aber leid stets zwei Rechner zu synchronisieren. Auch wenn Cloud-Geschichten vieles einfach gestaltet haben, habe ich es doch lieber, wenn ich die Verwaltung selbst und ohne Internet gestalten kann. Zudem würde ich gerne Diablo III zocken, wenn es raus kommt. Ich hoffe das wäre die richtige Lösung für mich.

Ich weiß, viele Fragen auf einmal. Es tut mir auch leid. Ich hoffe es ist dennoch recht übersichtlich gehalten und es nervt euch nicht.

In diesem Sinne: Schönen Abend noch!

 

[Toasterzizis]

Also über Docking-Station würde ja nur gehen wenn PCIe auch auf dem Docking-Connector liegt.
Da es aber in keiner Docking-Station verwendet wird liegt es wahrscheinlich nicht drauf (Fürs X200 z.B. auch nicht laut Schaltplan)

Ob PE4L oder PE4H ist eine Frage ob du eventuell mal mehrere PCIe-Lines verbinden willst, wenn nicht reicht der L und du sparst nen bisschen. Grafikkarte extra befestigen ist bestimmt keine schlechte Idee...

 

[MrTilman]

Die Advanced Dock passt auf keinen Fall. Es gibt auch nur die Ultrabase fuer X-Tablets. 3 Monitore sollten gar kein Problem darstellen, so lange die eGPU mindestens 2 Bildschirme ansteuern kann.

 

[Thin]

Ja, das klingt schonmal cool.

Dann kann ich also eine normale Karte mit zwei DVI Anschlüssen anbinden und gut.

Zu den Treibern habe ich aber immer noch die Frage. Was nehm ich? ATI oder nVidia? Gibt ja schon recht schicke Karten von den beiden mit 2GB DDR5 im für mich bezahlbaren Rahmen.

Schade, dass man den Expresscardslot nicht auch an der Dockingstation hat. Kann man da nicht Strippen durchfummeln?
Naja, werd ich mich dann wohl damit begnügen müssen. Eine Karte zusätzlich einzuschieben ist ja nicht soooo schlimm.

 

[blafoo]

Ramgröße ist erstmal zweitrangig, vorallem wenn du nicht spielen willst!

Lieber ne GT520 mit 1GB Ram kaufen als ne GT210 mit 2GB!!

http://www.pc-erfahrung.de/grafikkarte/vga-grafikrangliste.html

Schau hier was dir (preislich) am besten gefaellt!

Ich persoenlich finde die nvidia-Treiber wesentlich besser. ATI macht unter Win und Linux eigentlich nur Probleme

 

[elarei]

Hi,

ATI oder Nvidia scheint keinen Unterschied zu machen. Die Leistungen sind im Schnitt ähnlich, vereinzelte Nvidia-Karten fallen in der Leistung stark gegenüber dem Mittelfeld ab (anscheinend verwenden die teilweise eine andere Anbindungsart, die unter x1 mehr leidet als andere). Treibertechnisch gibts m.W. keine großen Differenzen in der Thinkpad-Kompatibilität.

Welche Karte auch immer du kaufst, achte auf eine vernünftige Kühlung. Mir ist mal eine eigentlich nicht sooo heiße HD5750 in dem Adapter den Hitzetod gestorben, weil sie in dem Gehäuse nicht so gut gekühlt wurde.

 

[Akira]

Für 2D sollte man um jeden Preis eine Nvidia nehmen da ATI's keine Flüssigen Bilder z.b. beim surfen liefern. Bei Nvidia gibts da keine Probleme.

 

[Thin]

Oki,

Danke für die Hinweise! Ich denke, ich werde dann entweder eine GeForce GTX560 kaufen oder halt eine GTX570. Aber wenn ich zwei mal die gleiche Karte habe und entscheiden soll, ob ich nun 1GB oder 2GB Speicher drauf haben will, entscheide ich mich doch für die größere oder nicht? Ich dachte es wäre besser die größere Version zu nehmen, da ich davon ausgehe, dass ohne eine Vollbesetzung der Lanes die Kommunikation langsamer ist. Mit größerem Buffer sollte das doch weniger schwer ins Gewicht fallen. Wenn jemand Gegenvorschläge bis max. 300 Euro hat, gerne auch widersprechen und mich belehren.

Edit:
Ich wollte gerade den PE4L bestellen und musste feststellen, dass derzeit nur die Version 1.5 vorhanden ist. Die neue Version 2.1, die erst am dem 20.2. erhältlich sein wird, scheint ein festes Kabel zu haben. Lohnt es sich zu warten oder erkennt jemand noch andere Änderungen? Praktisch wäre es ja mit dem HDMI-Kabel, da die Karte dann drin bleiben kann. Oder verspricht man sich durch das andere Kabel eine höhere Datenrate aufgrund geringerer Verluste?