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:
Edit:
Habe den Treiber installiert, und nochmal 3DMark06 laufen lassen: 5389.
Das ist ja nicht soo viel, liegt das an der CPU, oder ist irgendetwas falsch konfiguriert?

Lass mal den Vantage laufen. Da hatte ich mit der GTX550Ti ueber 8000 Punkte. Diese Benchmarks messen aber auch die CPU, ich hatte da nen Sandy i3 und der kommt einem T9800 gleich. Also nicht wundern wenn du mit dem P8600 weniger Punkte hast.

Wenn ich jetzt beispielsweise diesen Post verfassen will, brauche ich die Leistung der GTX ja nicht. Wie kann ich also auf die Intel wechseln?

Im Desktop kann man auch nicht so einfach umstellen. Da musst du ausschalten und die Graka entfernen. Hier ist das genau so nur dass es eben schon reicht den (Expresscard)Stecker zu ziehen.
 
Im Desktop kann man auch nicht so einfach umstellen. Da musst du ausschalten und die Graka entfernen. Hier ist das genau so nur dass es eben schon reicht den (Expresscard)Stecker zu ziehen.
Hä? Sagtest du nicht mal, dass der Optimus Treiber erkennt ob eine Anwendung die starke GPU braucht oder nicht und dann die starke GPU aktiviert/deaktiviert? Oder war das ein Missverständnis? (Mir ist nämlich durchaus bewusst dass die NOTEBOOK Grafikkarten von NVidia das so machen)

Ich lasse dann mal den Vantage laufen, und poste mein Ergebnis hier gleich rein :thumbup:

Edit: Mein Windows ist sowieso total fertig, das werde ich heute oder morgen mal neu aufsetzen, vielleicht ist dann mit frischen Treibern ü.Ä. auch noch ein bisschen mehr Leistung drin, weil das erschien mir doch als etwas wenig.
 
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Hä? Sagtest du nicht mal, dass der Optimus Treiber erkennt ob eine Anwendung die starke GPU braucht oder nicht und dann die starke GPU aktiviert/deaktiviert? Oder war das ein Missverständnis? (Mir ist nämlich durchaus bewusst dass die NOTEBOOK Grafikkarten von NVidia das so machen)

Optimus erlaubt dir bessere Leistung da durch Datenkompriemierung mehr durch die 250er Leitung kommt. Du hast eine 1x lane, dass heisst es werden 250MB/s an Daten in jede Richtung ausgetauscht. Optimus nimmt jetzt z.B. 400MB und komprimiert sie auf 250MB. So kommt mehr durch ohne dass mehr durch kommt.;) Das koennen die ATI's nicht. Das ganze steigert die Leistung natuerlich ungemein.

Ausserdem haben NVIDIA Karten keinen ruckeligen 2D Betrieb. Dass dein Desktop fluessig laeuft ist der NVIDIA geschuldet. Was du da hast ist im Prinzip nix anderes als ein Desktop. Da kann man nicht einfach schnell mal die Graka aendern. Diese Technologie gibt es nur fuer mobile GPU's.
 
Okay. Muss man dann zum GPU wechseln herunterfahren, oder reicht Energiesparmodus aus, oder kann man einfach den Stecker raus und rein ziehen/stecken?
 
Okay. Muss man dann zum GPU wechseln herunterfahren, oder reicht Energiesparmodus aus, oder kann man einfach den Stecker raus und rein ziehen/stecken?

Das kann ich dir nicht beantworten. Beim X220 musste man immer ganz runterfahren. Beim X201 hat es immer gereicht den Standby zu verwenden. Musst du einfach ausprobieren.
 
Gut. Du weißt nicht zufällig wo ich ein Mini-HDMI Kabel für einen akzeptablen Preis herkriege? 1m reicht schon.
 
Aber der Versand aus Amerika (?) dauert mir zu lange, und ist auch zu teuer...
 
Aber der Versand aus Amerika (?) dauert mir zu lange, und ist auch zu teuer...

Versand ist aus Taiwan glaube ich. Das Kabel kommt direkt von hwtools, da ist auch dein eGPU Adapter her! Dauern tut das ganze vielleicht 1-2 Wochen. Mein eGPU Set hat glaube ich 2 Wochen gebraucht. Versand kostet 18$. 30$ kostet der Spass. Eine andere Quelle gibt es nicht, mini HDMI auf mini HDMI hat keinen Sinn da kein Monitor einen mini HDMI Eingang hat. Diese Kabel sind spezialfertigungen fuer einen bestimmten Zweck, woanders wirst du das nicht auftreiben koennen.

Du kannst ja mal ebay probieren aber da findest du vermutlich nur aus den USA was, wenn ueberhaupt, und da wird die Sache dann meistens noch teuerer. (z.B. durch den Versand)
 
Ist das Kabel denn so schlecht? Oder wegen der Länge?

Bei der Laenge heisst es zwar immer moeglichst kurz fuer eine bessere Leistung, aber ob das jetzt z.B. nur 0.5% oder gar 20% ausmacht sagt uns keiner. Muesste man mal ausprobieren.

Wie gesagt, du kannst das Kabel mal ausprobieren, aber ich weiss nicht ob es ueberhaupt mit der eGPU funkt. Kann ja sein dass das Originalkabel irgendwie anders aufgebaut ist, wie gesagt, sind ja keine gewoehnlichen Kabel sondern spezialanfertigungen.
 
Okay, ich bin jetzt halt davon ausgegangen, dass das Kabel passt, weil elarei es im Startpost empfohlen hat.
 
Der PCMark Vantage ist durch: 5532, die 64 Bit Version

Müsste das nicht mehr sein? Oder ist da die CPU dran schuld?
 
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Hmm, also 8000 haette ich schon erwartet, auch mit der schwaecheren CPU. Allerdings kann ich nicht beurteilen wie viel Einfluss die CPU auf die Punkte hat. Zumal ich auch noch 16GB RAM drinnen hatte. Musst mal andere Leute fragen die ein C2D System hatten.
 
Das Kabel aus dem Startpost ist ja auch 2m lang - das wäre dann ja schon ganz schön Leistungsverlust... :(
 
je kürzer und qualitativ hochwertiger, um so besser... quasi nicht das 1€ kabel vom ebaychinesen nehmen ^^
 
Frage: Da mein W510 schon eine Nvidia Grafik (Geforce Quadro FX 880M) verbaut hat, macht ein Test mit der externen Grafik wohl kaum sinn, oder ?
 
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