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:
Neueres Bios drauf ? Bei einem x220 muss wohl mindestens Version 1.25 sein hab ich heut erst gelesen.

Da der Vorbesitzer ja schon ein x220(i) hat sollte der doch helfen können !?
Aktuelles BIOS ist drauf, 1.37. Der Vorbesitzer ist eher sporadisch im Forum ;)

Ich habe das Problem eingegrenzt auf meinen externen Monitor. Wenn ich die Anzeigeeinstellungen aufrufe und auf "Erkennen" klicke, geht der ext. Monitor für eine Millisekunde an und fällt dann zurück ins Standby. Bei ca. jedem 10. Versuch klappts dann mit dem "Aufwecken" und der Monitor wird korrekt angesteuert. Es ist ein HP LP2275w der über DVI mit der NVidia GTS 450 verbunden ist.
Jetzt ist die Frage ob das ein Problem des Treibers oder des Monitors ist? Leider habe ich keinen anderen ext. Monitor zum Testen hier.
 
Hallo,

Ich hab folgendes Setup:
- T430 2349-D17
- PE4H
- HD4850

Im Bios habe ich die dezidierte NVS 5400 deaktiviert bzw. fix auf die interne HD4000 gestellt und die OS detection für Optimus ausgeschalten.

Wenn ich nun mein T430 boote und nach dem booten die eGPU über die ExpressCard anschließe ruckelt mein ganzer PC und die HD4850 wird leider nicht erkannt.

Weiß jmd. was ich tun muss damit das ganze funktioniert?
 
Steck die ExpressCard mal vor dem Booten rein. Anderer Trick wäre, Windows in den Energiesparmodus zu schicken, dann die Karte reinstecken und wieder starten. Plug-And-Play läuft da nicht soooo gut ;)
 
Beim Booten einstecken hab ich schon probiert, hat leider nichts genützt.
Aber den Trick mit dem Energiesparmodus werde ich auch mal probieren.

Evtl. noch andere Tipps?
 
Beim Booten einstecken hab ich schon probiert, hat leider nichts genützt.
Aber den Trick mit dem Energiesparmodus werde ich auch mal probieren.

Evtl. noch andere Tipps?

Hi, hab fast das selbe problem gehabt mit meinem T430. Einzigste lösung die bis dato läuft:

Windows im Legancy only modus installieren, und DIY eGPU verwenden (dGPU und Optimus aktiviert lassen und sie dann vor dem windows boot ausknipsen).
Einmal gebootet läuft's dann auch mit dem Plug&Play.

Getestet mit einem PE4L + GTX670. Alternative wär eine veränderte DSDT welche bei mir zumindest immer fehlschlug

Alex
 
Also bei meinem T430 war das kein Problem. Nvidia im Bios ausschalten, Karte rein, booten, das reichte, war allerdings mit einer AMD Radeon HD6790.
 
... dGPU und Optimus aktiviert lassen und sie dann vor dem windows boot ausknipsen ...
Wie meinst du das? Im Bios Optimus und OS-Detection aktiv lassen und beim hochfahren die eGPU zuschalten oder wie?

Also bei meinem T430 war das kein Problem. Nvidia im Bios ausschalten, Karte rein, booten, das reichte, war allerdings mit einer AMD Radeon HD6790.
Hattest du an den Expresscard-Settings im Bios was eingestellt oder so?
 
Ich habe das Problem eingegrenzt auf meinen externen Monitor. Wenn ich die Anzeigeeinstellungen aufrufe und auf "Erkennen" klicke, geht der ext. Monitor für eine Millisekunde an und fällt dann zurück ins Standby. Bei ca. jedem 10. Versuch klappts dann mit dem "Aufwecken" und der Monitor wird korrekt angesteuert. Es ist ein HP LP2275w der über DVI mit der NVidia GTS 450 verbunden ist.
Jetzt ist die Frage ob das ein Problem des Treibers oder des Monitors ist? Leider habe ich keinen anderen ext. Monitor zum Testen hier.
Hat hierzu noch jemand eine Idee? Das Problem ist besser geworden, aber noch nicht ganz gelöst.

Etwas für die Datenbank: bei meinem X220 mit i7 und Nvidia GTS 450 ist die 3D-Leistung im 3DMark06 von 2.631 auf 13.915 Punkte gestiegen :thumbsup:
 
Zuletzt bearbeitet:
Hast du denn eingestellt, dass über die eGPU was auf dem Monitor ausgegeben werden soll? Das Bild kann ja entweder auf interne oder aufs externe Display.
 
Ja, über die Win7 Anzeigeeinstellungen habe ich konfiguriert dass die Ausgabe auf dem externen Display landet. Wenn das ext. aber nicht erkannt wird, bleibt es halt schwarz. Man hört kurz den Win7-Sound des "Neues Gerät erkannt" und "Gerät entfernt". So als wenn man einen USB-Stick einsteckt und direkt danach wieder heraus zieht.
 
Hm, neues Gerät erkannt sollte aber nicht kommen, wenn du die Anzeigeeinstellungen änderst. Sicher, dass die eGPU korrekt erkannt wird? (Im Gerätemanager)
Mit meinem X220 hat die eGPU unter Windows 7 immer Top funktioniert. Auch auf einem externen Bildschirm. Nächste Woche kann ich dir genau sagen, wie es geht. Dann habe ich wieder Windows 7 auf der Kiste drauf. Windows 8 gefällt mir nicht wirklich...
 
Gibt es irgendwo in den weiten des Internets ein Expresscard Verlängerungskabel? Kann ich das Kabel in irgendeiner Form verlängern?

Das vom 2.1b Adapter ist viel zu kurz für meine Pläne. :/
 
Jo, beim v2.1b ist das Kabel verlötet. Das Einzige, was Du tun kannst, ist ein längered Kabel dazwischen Löten.
Eine saubere Lösung wäre ja ein Adapter mit der Expresscard auf der einen Seite (Wie am v2.1b) und einem ExpressCard-Slot auf der anderen. Habe soetwas allerdings noch nirgends gesehen.
 
Eine saubere Lösung wäre ja ein Adapter mit der Expresscard auf der einen Seite (Wie am v2.1b) und einem ExpressCard-Slot auf der anderen. Habe soetwas allerdings noch nirgends gesehen.


Genau das meinte ich mit Verlängerungskabel. ^^ Naja.. wenn sich sowas in der Richtung nicht findet werde ich mir wohl wen suchen müssen der das lötet. Das ist mir zu filigran.
 
Hi,

versuche das P4EH v2.4 auf nem X200 Tablet mit Win 7 64bit zum laufen zu bekommen...bisher leider ohne Erfolg.

Alles richtig verdrahtet, GraKa-Lüfter läuft, nur passiert beim ein- bzw. ausstöpseln des ExpressCard-Adapters rein gar nichts...hab alle Treiber drauf, Geräte-Manager zeigt mir auch keinen Konflikt an.

Eine Sache ist mir aufgefallen: auf der P4EH-Platine gibt es 4 rot-grüne LEDs (D1-D4), die je nach Konfiguration / Verbindung aufleuchten...wenn ich das HDMI-Kabel aus dem Adapter ziehe, ist D1 rot und D3 grün. Bei korrekter Verbindung aller Teile leuchten D2-D4 grün, D1 dafür nicht...

Wie ist das bei euch? Hat jemand ne Idee?

Viele Grüße


Yo

P.S.: GraKa ist GTX460 von Gainward
 
Zuletzt bearbeitet:
Ok, also P4EH und ExpressCard-Slot scheinen zu funzen...ein USB-Stick am P4EH wird korrekt erkannt...
 
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