eGPU - externí grafické karty jdou k notebooku připojit i přes M.2

31. 5. 2017 08:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

Jak spojit vysoký grafický výkon a maximální mobilitu pro velice různorodé požadavky uživatelů notebooků? Poněkud neřešitelná záležitost by pro řadu lidí mohla mít snadné řešení díku portu Thunderbolt 3 a externím grafickým jednotkám, ale to není jediná možnost. Že moc netušíte, o čem mluvím? Pojďme se na to podívat.

Lidí, kteří by chtěli k notebooku připojit výkonnou externí grafikou kartu, není zrovna málo. Potíž je, že výrobci notebooků se až na několik vlažných pokusů k této situaci nestaví zrovna čelem. I proto vznikla iniciativa eGPU, která združuje nadšence, snažící přijít s funkčním řešením této problematiky. A skutečně, lidem se podařila sestavit řada DYI (z "Do It Yourself") řešení připojených přes rozhraní Thunderbolt (to není tolik překvapivé) a nebo i M.2 či mPCIe slot v notebooku (a to již obvyklé rozhodně není).

Na začátek rychlé zopakování pojmů – rozhraní Thunderbolt vyvinul Intel, původně pod názvem Light Peak, jako extrémně rychlé rozhraní určené primárně pro přenos dat po optických kabelech. Měď se ukázala na krátké vzdálenosti dostačující a dnes si Thunderbolt spojujeme spíš s obyčejnými kovovými vodiči. I s konektory se udály změny, původně Thunderbolt využíval Mini DisplayPort, od verze 3 používá USB Type-C, ten má ovšem společný s USB 3.1, je tedy nutné ve specifikacích hledat, zda Thunderbolt 3 podporován je, či není.

Technicky jde o spojení PCI Express linek a DisplayPortu do jednoho rozhraní se dvěma sériovými signály s možností vedení dodatečného napájení. Nás bude zajímat především část s PCI Express linkami. U každého řadiče totiž také záleží na konfiguraci. Jsou totiž tři – Thunderbolt 3 může využívat zapojení se dvěma nebo čtyřmi linkami na port (Low Power a Single Port), případně se čtyřmi linkami na dva porty (Double Port). Vliv na výkon, či spíše na šířku pásma, je evidentní.

Oproti tomu M.2 slot v notebooku slouží primárně pro připojení pevného disku ve formátu SSD či WiFi karty. Obdobně je na tom i mPCIe - jedná se o interní slot pro rychlá SSD, kde rozhraní není na bázi SATA, ale PCI Express - tedy výkonné rozhraní, přes které se běžně připojují například grafické karty.

A po tomto krátkém úvodu se můžeme vrhnout na mnohem zajímavější vlastní implementaci, která se lidem z komunity podařila. Jak to funguje? Thunderbolt 3 dokáže přenést až 40 Gbit/s (5 GB/s) dat a ještě obraz pro dva 4K monitory na 60Hz obnovovací frekvence. To si přímo říká o využití s obrazovými daty. Není tedy divu, že se objevila řešení, která využívají Thunderboltu 3 pro připojování grafických karet, obvykle těch desktopových ve standardním provedení, takže stačí prostě kliknout na „Přidat do koše“ v oblíbeném e-shopu a váš notebook má rázem novou grafiku, třeba NVIDIA GTX 1080 Ti. EGPU totiž jsou malé „krabice, které obsahují vše potřebné pro běh grafické karty přes Thunderbolt rozhraní.

V podstatě nejde o příliš složité zařízení, na trhu ho již nabízí několik výrobců. V základě vždy dostanete kovové šasi, které vlastně připomíná malý desktop, jen rozměry se pohybují kolem 350 x 220 x 180 mm. Ve výbavě najdete maličkou základní desku s jedním PCI Express socketem, zdroj a větrák, obvykle 120mm. Velkou výhodou je, že krom samotného šasi jsou všechny prvky naprosto běžné, koupíte stejné, jako pro normální desktopové PC. Chcete osadit větráček od Noctua, aby byl co možná nejtišší? Žádný problém. Chcete šetřit proud? Pořiďte si zdroj s certifikací 80 PLUS.

V podstatě to takto může stačit, někteří výrobci se pokusili využít šasi ještě trochu více a nabídnou třeba několik dalších USB 3.0 rozhraní, takže zároveň získáte praktický hub. Další možností je osazení Ethernetu nebo dokonce SATA rozhraní. Potom můžete nainstalovat hry (počítá se, že eGPU budou dodávat výkon především mobilním hráčům) na externí disk a nezabírat si jimi místo v notebooku.

Pokud byste se rozhodli jít touto cestou, je velice důležité mít k i vhodný notebook. Nejde jen o přítomnost USB-C rozhraní, protože ta často Thunderbolt nepodporují, navíc i při ujištění, že Thunderbolt řadič v notebooku je, je vhodné zjistit, zda jde o Single Port verzi, u obou slabších nebudete moci svou kartu využít naplno, zejména pokud byste plánovali do eGPU umístit některou z high-endových karet. Stejně tak je potřeba si uvědomit, že ke kartám by měl být i vhodný procesor, snadno se vám může stát, že hra nebude fungovat optimálně ani s Titanem X, protože v notebooku máte Core m3 s TDP 4,5 W, který prostě požadavky hry nenaplní.

Co se implementací, připojených přes mPCIe týče, tak těch je oproti Thunderboltovým poskrovnu - přece jen se jedná o interní slot, který na takovéto věci nebyl zrovna určen.

A jak jsou na tom externí grafická řešení s výkonem? Je samozřejmé, že přímému zapojení do PCI Expres slotu se nevyrovnají, zpracování a přenos signálu jsou sice velmi rychlé, ale jsou, a tedy vznikají i drobné latence, ovšem nikoli v takové míře, aby se odrazily na použitelnosti přístroje. Spíš jen budete mít mírně nižší fps, než kolik by dodal velký desktop. Nejlépe zřejmě promluví čísla.

Server egpu.io srovnal výkon Dellu XPS 13 9365 s procesorem Core i7-7Y75 (4,5 W TDP) s Alienwarem 13 R3 s Core i7-7700HQ. Oba notebooky byly vybaveny 16 GB RAM. Alienware je vybaven interní dedikovanou kartou NVIDIA GTX 1060 s 6 GB paměti v MXM formátu, k maličkému a tenoučkému Dellu byla připojena eGPU stanice Mantiz Venus.

Výsledky pro Alienware jako první, Dell s Mantiz Venus za lomítkem:
Unigine Valley: 2368 / 2067 bodů
Unigine Heaven: 1431 / 1188 bodů
3DMark Time Spy: 3537 / 3507 bodů
3DMark Fire Strike: 11 326 / 9292 bodů

Metro: Last Night Redux: 83 / 58 fps
Rise of the Tomb Raider: 54 / 43 fps
Tom Clancy's The Division: 49 / 39 fps

Výsledky ukazují, že dostat plný výkon grafické karty přes Thunderbolt 3 rozhodně není nic snadného a ztráty jsou docela velké, ale při ceně kolem 300 dolarů za eGPU stanici to pro člověka, který nechce utrácet za velký desktop, má přiměřeně vybavený notebook a doma digitální televizi, může dávat velice dobrý smysl. A připočteme-li i další výbavu (USB hub nebo SATA rozhraní), k čemu vlastně doma živit velký počítač?