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:
Jetzt geht die Egpu gar nicht mehr.

Irgendjemand mit einem W520 der mir mal seine Prozedur erzählen könnte? :/
 
Stell im BIOS ExpressCard auf "Generation 1". Ist der Adapter richtig eingesteckt? Nicht im Standby sondern nur anstecken wenn das TP aus ist und dann normal anschalten.
 
Aber wenn ich es auf generation 1 stelle war der neue Adapter ja überflüssig. Der muss ja eigentlich 2.0 können..

So. Ausprobiert.. macht keinen Unterschied. Die eGPU wird im Gerätemanager ohne Fehler angezeigt aber ich kann nichts auf ihr anzeigen lassen oO

Werde im bios wieder auf Nvidia only schalten und dann nochmal schauen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Bei meinem X220i war das nötig. Nagut lass es mal auf Automatic.

Was für ein Nertzteil hast du? Es muss schon eins sein dass passt und genügend Leistung liefert. (mit der Spannung musste man auch irgendwie aufpassen, ich habe aber nicht mehr in Erinnerung wie das genau war)
 
560Watt. 470 auf der 12Volt schiene. Bricht auch nicht ein. (grad gemessen)

Also irgendwie erkennt es die egpu nicht mehr richtig.

GPU-Z liefert keine Häkchen mehr unten bei Direct Computing und dem kram.

Zudem sagt es das der PCIE Link 1.1 ist. oO

WTF ist falsch mit dem kram?

Edit: Dieses Gerät wurde angehalten, weil es Fehler gemeldet hat. (Code 43)

:(
 
Welche sind die richtigen Optimustreiber?
Woah grade beim schreiben dieses Posts Grafikfehler etc. Und dann musste laut Windows der Anzeigetreiber wiederhergstellt werden.
 
Zuletzt bearbeitet:
Yup, der ist installiert. Mit Nvidia Optimus im Bios fehlt mir natürlich der Treiber für die Intel HD :(
 
Was zum? Du musst die interne NVIDIA vor der Nutzung einer eGPU natürlich per BIOS ausschalten! Außerdem ist es nicht gut, 2 NVIDIA Treiber zur gleichen Zeit zu haben, da sie kollidieren können.
 
Muss ich das? oO Ging mit der ATI Egpu auch mit ihr eingeschaltet.
Heißt also soviel wie ich mach im Bios die Nvidia aus. Installiere den Intel HD Treiber und dann isntalliere ich den nvidia Treiber?
 
Ging mit der ATI Egpu auch mit ihr eingeschaltet.
Schon klar, weil die ATI keine NVIDIA ist.:rolleyes: Grundsätzlich gilt doch: Bei intern vorhandener ATI eine NVIDIA nehmen, und bei intern vorhandener NVIDIA eine ATI nehmen. Da es heutzutage aber Optimus gibt, ist es egal was man wählt, sofern die interne natürlich aus ist.
Heißt also soviel wie ich mach im Bios die Nvidia aus.
Ja.
Installiere den Intel HD Treiber und dann isntalliere ich den nvidia Treiber?
Nein. Der Intel Treiber ist schon drauf, sonst hättest kein Optimus.

Mach erstmal die NVS4200er aus und schau ob dann alles läuft. Wenn du dann bootest müsste der Intel Treiber automatisch anspringen wodurch der NVIDIA Treiber deaktiviert wird. So können der GTX560Ti Treiber nicht mit der NVS4200 kollidieren.
 
Das ist genau der Punkt. ATI+Nvidia ist prinzipiell kein Problem, weil die völlig unterschiedliche Treibersets nutzen. Nvidia+Nvidia bzw. Ati+Ati rechnet aber nur mit maximal einem Treiber - und darum führt das fast sicher zu Problemen. Es gibt auch den Effekt, dass der jeweils andere Treiber bei der Installation des nächsten überschrieben wird (d.h. installierst du den Nvidia-Desktopkartentreiber, geht der Optimustreiber flöten). Ich bin da zwar nicht auf dem allerneusten Stand, aber soweit meine Erinnerung reicht ist das nicht behoben worden bis dato (und warum auch - unser Szenario dürfte zu selten sein, als man das in der Treiberentwicklung einkalkuliert).
 
Ich bin da zwar nicht auf dem allerneusten Stand, aber soweit meine Erinnerung reicht ist das nicht behoben worden bis dato (und warum auch - unser Szenario dürfte zu selten sein, als man das in der Treiberentwicklung einkalkuliert).
Wie ich grade schon schrieb, beim ausschalten der internen Grafikkarte dürfte auch dessen Treiber "inaktiv" werden, da der Intel Treiber dann übernimmt. Theoretisch dürfte es dann möglich seine eine NVIDIA mit einer NVIDIA zu betreiben. Da ich ein X220i habe kann ich das jedoch nicht testen/bestätigen.

Schauen wir mal, ob Laberkopf alles zum laufen bringt. Da elarei sagt dass hier Treiber überschrieben werden empfehle ich nochmal ALLE Grafiktreiber (also Intel und die beiden NVIDIAS) komplett zu deinstallieren und neu draufzubügeln, nur um sicher zu gehen. Bei der Neuinstallation sollte zuerst die Intel, dann die NVS 4200 und dann die GTX560 bedient werden.
 
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So. Jetzt habe ich bei jedem Start grafikbugs. So flexing mäßige Kästchen :( Liegt nicht am Adapter. Habe den 1.5 er getestet. Kein Unterschied. :(
 
So. Habe nun 4 mal die Treiber neuinstalliert. 3 mal davon mit dem Nueinstallationshäkchen und endlich endlich endlich.
http://www.3dmark.com/3dm06/16919961
[h=1]19683 3DMarks[/h]
Expresscard ist auf automatic und ich habe keine Ahnung wieso es jetzt geht aber vorher nicht. Naja egal
 
Naja, hauptsache es funktionert.;)

Schön dass wir dir helfen konnten.
 
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