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:
Das ist die Grundplatte des PE4H , Ansicht von unten.
Also ja, die ist dabei wenn du dir einen bestellst.
 
Meinereiner:
How much would the x1 link decrease the Performance of the GTX Titan?

Nvidia Support:
Considerably Gaming performance and 1080P video performance will be impacted. NVIDIA recommends PCIe x16 electrical and mechanical slot for better compatibility.


:facepalm:
:Nvidia:

Habe somit leider keine Antwort auf die Frage wie es mit der Leistung steht..
 
nVidias Antwort in dem Falle ist verständlich. Warum sollten die für ihr absolutes Topmodell irgendwelche belastbaren Performanceaussagen treffen, wenn die Karte nicht im optimalen Umfeld eingesetzt wird? Das ist nicht deren Zielgruppe. Da gehts nur darum, das Maximum aus der Karte rauszuholen. Sonst fängt AMD nachher noch an, Ihre Karten auf x16 mit nVidia-karten auf x1 zu Vergleichen, weil sie an den Benchmark dann immer noch "Quelle: nVidia" schreiben können :D
 
Ich denke ich werde das Experiment auch einmal wagen. Wenn ich zufrieden bin, schaffe ich dann meinen Desktop PC ab.
Bis auf die Grafikkarte ist das Thinkpad eh schneller (Phenom II X2 550 @3,6 GHz + 4 GB DDR2 Ram vs. T420 mit i5-2540M + 6 GB DDR3 Ram). Die eSATA Schnittstelle scheint ja flott genug zu sein für ein Datengrab.

Ich bin allerdings immer noch nicht 100%ig sicher, welchen Adapter ich nun bestellen soll. Hoffe ihr könnt mir dabei helfen.

Unterschied zwischen PE4H und PE4L ist die maximale Bandbreite. Von beiden gibt es allerdings Versionen, die nur 2,5 GB/s unterstützen und Versionen, welche 5 GB/s unterstützen. Der Kartenslot meines T420 unterstützt 5 GB/s, also ist ein schneller Adapter wohl ratsam (und bringt scheinbar auch merkbare Performancevorteile).

5 GB/s:
PE4L v2.1
PE4H v3.2

2,5 GB/s:
PE4L v1.5
PE4H v2.4

Bei hwtools sind nur die langsamen Versionen gelistet. Allerdings scheint es der Fall zu sein, dass bei Bestellung des Adapters PE4L nicht die gelistete Version v1.5, sondern die neuere Version v2.1 ausgeliefert wird. Bei PE4H wird die gelistete Version v2.4 geliefert (auch wenn v3.2 in den Vergleichstabellen auftaucht).

Meinem aktuellen Kenntnisstand nach müsste ich also folgendes Paket für $71 (+ $22 Versand) bestellen:
PE4L + EC2C + SWEX + PCIEMM-060A + Power cable

Wie sieht es eigentlich mit der Einfuhrumsatzsteuer aus? Werden die Pakete korrekt bezeichnet oder muss man Angst haben, dass der Zoll einem böses will, weil der Händler auf dem Paket falsche Angaben gemacht hat ("gift $5")?
 
So,

Die HD7790 läuft erst an sobald ich auch die Expresscard einstecke und wird auch im eGPU Setup 1.x nicht erkannt...

Ich habs mit der 550Ti ja fast geschaft aber sobald 3DMark06 den ersten Grafiktest beginnt sieht so(siehe Anhang) aus... :confused:

Jemand noch nen Plan was ich noch probieren kann?
 

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Alles klar, werd mir nächste Woche mal ein Multimeter aus der Arbeit mitnehmen. Die LEDs auf dem P4EH zeigen jedoch keinen Fehler an :/

Vielen Dank für den Tipp.
 
Der Strom ist ja auch höchstwahrscheinlich bei der Karte zu wenig, und da wird der Großteil immer über die 6pin PCI-E gezogen, sofern mind. einer da ist.
Ich glaube nicht, dass man das dann an den PE4H Leds sieht.

Mir ist übrigens wegen zu wenig Strom schon 2 mal der PE4H ausgegangen/abgestürzt unter Furmark, da hat das vorhandene 12V Netzteil wohl aber einfach abgeschalten und ist nicht in der Spannung eingebrochen. Gab nen Freeze und nichts mehr passierte. Die LEDs zeigten da nichts anderes an soweit ich mich erinnern kann.
 
Zuletzt bearbeitet:
Da mir die geringe CAD-Performance meines X201t doch auf den Keks geht, würde ich gern eine Nvidia Quadro (z.B. eine gebrauchte Quadro 410) anschließen oder einbauen. Dazu aber einige Fragen:
- kann ich auch einfach eine mPCIe-Grafikkarte ins Notebook einbauen? Auf UMTS würde ich dann halt verzichten, aber ich befürchte dass eine richtige Grafikkarte auch Kühlung braucht. Außerdem finde ich keine Angebote.
- Die meisten (oder alle) Quadros, die ich fand, haben keinen Anschluss für das Netzteil. Kann ein PE4H wirklich die Grafikkarte allein versorgen? An sich ja, da es ein Mainboard auch kann und im Startpost steht, man soll den Stromstecker anschließen, wenn er vorhanden sei, was für mich heißt das es ihn nicht zwingend geben muss. Aber ich meine, mal gelesen zu haben dass dies nicht geht.
- Ist eine Quadro für unter 100€ (momentan schwanke ich zwischen 410, FX3700 und FX1800) wirklich optimal für CAD oder soll ich lieber eine Geforce 460 oder Geforce gtx570 nehmen?

Natürlich bin ich offen für alle Arten von Vorschlägen.
 
Grafikkarten für mPCIe gibt es nicht, Du musst wenn dann den Weg über PE4L/PE4H nehmen.
Für PE4H/PE4L braucht man ein separates Netzteil.
 
Für PE4H/PE4L braucht man ein separates Netzteil.
Klar, dass ich da ein PC-Netzteil anschließen muss. Das habe ich auch eingeplant.
Aber das würde ich eben nur an den PE4H anschließen, da die Grafikkarte keinen Anschluss hat. Die Frage ist aber, ob der eine Molex-Stecker und die Platine genug Strom übertragen kann, um eine High-End-Karte zu betreiben. Ich meinte, gelesen zu haben dass das nicht der Fall ist. Allerdings finde ich es nicht mehr und gehe davon aus dass ich mich täusche. Kann mir das bitte jemand bestätigen?

Mittlerweile schwanke ich zwischen 410 für 75€ und K600 für 170€. Welche macht mehr Sinn?
 
High-End-Grafikkarten haben normalerweise zusätzlich sechspolige PCIe-Stromanschlüsse.
 
Ich habe mir jetzt einige Modelle der Quadro-Serie angeschaut und bei keiner Karte diese 6-poligen Anschlüsse gesehen, die ich durchaus kenne, da ich bis vor kurzem einen Desktop mit Radeon HD6870 hatte.
Irgendwie scheint mir die 410 ein Geheimtipp zu sein, da sie nur halb so teuer ist wie die K600 und nur in der Speicherkapazität (512 statt 1024MB), -anbindung (64-bit statt 128) und entsprechend der Bandbreite (14 statt 29GBps) halb so schnell ist, aber ansonsten gleich gut/schlecht ist. CUDA-Kerne und OpenGL scheinen für mich das wichtigste zu sein - neben dem Speicher...
Macht ein größerer Speicher vielleicht besonders viel (oder wenig) Sinn, wenn man nur PCIe x1 statt x16 nutzen kann? Dann fiele mir die Entscheidung wohl leichter.
Hier übrigens die Quelle meiner Daten. Da sieht man dann auch, dass erst die gröéren Modelle den 6-poligen Power Connector haben.

EDIT: Wer lesen kann, ist klar im Vorteil. Meine zweite Frage ist damit also auch geklärt, da in der naheliegendsten Quelle steht dass die Grafikkarte bis zu 6A auf der 12V-Schiene und 3A auf der 3,3V-Schiene (also mal locker 72W) brauchen darf.
Bleibt also nur noch die letzte Frage: Welche der Quadros ist nun die richtige? Für SolidWorks sollte eigentlich die 410 reichen. Weniger als die 400 ist mir dann doch zu schwach und die 600 bietet mir zu wenig Vorteile, als dass ich 100€ Aufpreis zahlen möchte. Oder hat jemand Einwände?
 
Zuletzt bearbeitet:
Puh ob der speicher bei CAD Anwendungen sehr entscheidend ist weiß ich nicht. Aber ich würde mir niemals mehr eine 512mb Karte kaufen. Denn ich kann aus Erfahrung mit SPielen sagen das knapper V-RAM bei eGPUs ein riesen Problem ist. So hatte ich bei manchen Spielen Probleme mit den 1024mb meiner GTX 560 und sobald der Speicher voll war und die Graka auslagern wollte ist die Framerate auf 1 fps gefallen.
Ich habe aber noch nie mit CAD gearbeitet und habe damit keine Erfahrung was den Speicher bedarf angeht.
 
Danke celli, ich habe gestern einigermaßen günstig eine Quadro 600 erstanden. Ein Bisschen bereue ich, dass ich nicht zur (neuen, OVP) K600 gegriffen habe, da der Preisunterschied nicht so hoch war (90 zu 145€) aber so ist es nun einmal.
Und da ich keine PE4H/L gefunden habe, gab es eben ein neues Vidock - heute früh erst gesehen, dass es das gibt und gleich zugeschlagen. Im Prinzip ist es ein PE4L inkl. Netzteil in einem kompakten Gehäuse. Für die Karten, die für mich (auch bei Aufrüstung) in Frage kommen, reicht das und ich kann es wohl auch mal eben im Rucksack mitnehmen wenn ich an der Uni, bei meinen Eltern oder sonstwo mal Grafikleistung brauche.

EDIT: Kann mein X201T mit Arrandale-CPU jetzt eigentlicih PCIe 2.0 über Expresscard oder nicht? Grafikkarte und Adapter können es wohl. Wikipedia sagt, der Prozessor auch.

Und warum steht der Startpost nicht im Wiki? Ich mache es jetzt nicht, vielleicht in zwei Wochen - wenn ich dann mal einen Zugang habe...
 
Zuletzt bearbeitet:
@dbc

Erst ab Sandybridge gibt es PCI Express 2.0 im Chipsatz und an dem ist der Expresscard Slot angeschlossen. DU brauchst also min. ein X220 für PCI Express 2.0

@Niemand
Jap die Vidocks würden funktionieren aber die Preise sind nicht ohne.
 
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