Подключение, настройка и тестирование внешнего графического адаптера (eGPU)

1Различие между Thunderbolt 3 и USB-С

Для начала необходимо немного сказать о том, что такое Thunderbolt и что такое USB type-C (USB тип C или просто USB-C), так как даже консультанты в магазинах компьютерной техники зачастую путают эти понятия. Но вообще говоря, такая постановка вопроса некорректна. Сравнивать технологию Thunderbolt с разъёмом типа USB-C это как сравнивать холодное с мягким.

Во-первых, надо понимать, что USB-C – это просто название разъёма, с помощью которого одно устройство подключается к другому. Существуют также USB коннекторы типа A и типа B, а также различные их вариации. На иллюстрации приведены наиболее распространённые типы USB соединителей.

Во-вторых, наличие порта USB-C в компьютере или телефоне ещё не означает, что ваш гаджет имеет высокоскоростной современный интерфейс USB 3.0, USB 3.1 или тем более Thunderbolt 3. А вот какой интерфейс «скрывается» за разъёмом – это имеет самое существенное значение.

Например, USB 3.0 имеет пропускную способность до 5 Гбит/сек, USB 3.1 – 10 Гбит/сек, а Thunderbolt 3 обеспечивает пропускную способность до 40 Гбит/сек (или 5 Гбайт/сек, что в 4 раза выше, чем в USB 3.1). А этого уже хватает, чтобы передавать даже качественный видеосигнал.

Ещё одна особенность технологии Thunderbolt 3 состоит в том, что по одной шине можно подключить до 6-ти устройств, поддерживающих данную технологию. Например, подключить к компьютеру несколько мониторов и внешних жёстких дисков.

Интерфейс Thunderbolt также поддерживает «горячее подключение», как и обычный USB, поэтому можно подключать и отключать устройства в процессе работы компьютера или ноутбука.

Кроме того, Thunderbolt 3 обеспечивает до 100 Вт при зарядке и до 15 Вт мощности для устройств, питающихся от шины, что гораздо выше, чем для USB 3.0 (5 Вт).

Краткое техническое описание технологии Thunderbolt 3 можно найти в этом документе.

2Сборка, установка и настройка внешнего графического адаптера Akitio Node

Ну ладно, с терминологией немного разобрались, теперь поговорим о том, как же с помощью этого нового интерфейса увеличить производительность своего ноутбука, чтобы её хватило для запуска современных компьютерных игр. Самое слабое место в офисных ультрабуках для отрисовки графики – это, конечно же, интегрированная видеокарта. С появлением технологии Thunderbolt 3 у нас появилась реальная возможность подключать к ноутбуку внешний графический адаптер и таким образом часть расчётов, необходимых, в частности, для отображения трёхмерной графики, переносить на подключаемый внешний графический ускоритель или т.н. eGPU (external graphics processing unit).

Напрямую подключить видеокарту к компьютеру невозможно. Для её подключения требуется специальный бокс. Такие боксы выпускаются несколькими фирмами. Самые известные из таких блоков:

• BizonBox,
• Razer Core,
• Akitio Node,
• Alienware Graphics Amplifier,
• ASUS RoG XG Station,
• Gigabyte AORUS Gaming Box,
• и другие…

В данной статье мы рассмотрим подключение и настройку бокса для внешней видеокарты с названием Akitio Node Thunderbolt 3. Сайт производителя Akitio. Это довольно массивная (3,6 кг) и большая (40×23×14,5 см) металлическая «коробка» чёрного цвета, состоящая из основной секции и выдвижной крышки. На задней стороне корпуса имеется удобная рукоятка для переноски. Верхний кожух фиксируется защёлками и двумя винтами. В передней, задней и боковой стенках имеются вентиляционные отверстия. На лицевой стороне имеется голубая подсветка, которая видна сквозь вентиляционные отверстия, когда блок работает.

Akitio Node в данном перечне – самое дешёвое устройство, но и его цена составляет почти $400. Видеокарта в комплект не входит, это цена только за коробку. Такие боксы могут отличаться наличием дополнительных портов, дизайном и, конечно, ценой. Akitio Node не имеет никаких дополнительных функций, поэтому его цена ниже остальных. В данном корпусе на задней стороне присутствует только разъём USB-C для подключения бокса к компьютеру, разъём для подключения бокса к сети питания 220 В и тумблер включения. Никаких других элементов управления или разъёмов в этом корпусе нет.

Обратите внимание, что для подключения внешнего видеоадаптера необходим специальный кабель Thunderbolt 3, а не обычный USB типа C, которым вы подключаете к зарядке свой смартфон. На таком кабеле на обоих концах должен быть символ молнии, а сам кабель толще и плотнее, чем обычный USB.

Внутри бокса имеется блок питания на 400 Вт, слот PCI-Express для подключения видеокарты и два мощных кулера – в передней части и в боковой. Как видите, пространства внутри корпуса много, поэтому можно установить большую производительную видеокарту.

Для установки видеоадаптера достаточно вставить разъём видеокарты в специальный слот и затянуть видеокарту винтами, как в обычном персональном компьютере. Если видеокарте необходимо дополнительное питание, то стоит подключить дополнительные разъёмы питания, которые имеются в боксе.

Затем кожух закрывается, и блок готов к работе.

Перед подключением внешней видеокарты к компьютеру необходимо убедиться, что ваш контроллер интерфейса Thunderbolt работает исправно. Это можно проверить через диспетчер устройств Windows. Также он должен быть виден через приложение Thunderbolt Software. Здесь же отдельный пункт говорит о поддержке внешних видеоускорителей (External GPUs supported: Yes).

Если контроллера Thunderbolt нет в списке устройств, значит, нужно включить его через BIOS компьютера.

Подключаем выключенный бокс с помощью кабеля Thunderbolt к USB-C порту ноутбука. При подключении видеокарты блок с eGPU должен быть первым в цепочке подключённых устройств, а в случае с Akitio Node – единственным, т.к. он не имеет второго выхода. Если вы привыкли использовать док-станцию, то подключать видеоадаптер нужно не к станции, а напрямую к ноутбуку. После этого включаем питание на задней стороне бокса.

На самом деле, требование подключать внешний видеоускоритель к ноутбуку минуя докстанцию это скорее рекомендация, чем железное правило. Однако следование этой рекомендации положительно скажется на количестве кадров в секунду в игре (FPS) и производительности в других задачах.

При подключении в первый раз ОС Windows определит наличие внешней видеокарты и предложит установить подходящие драйверы. Если система не обнаруживает видеокарту, немного подождите. В первый раз это нормально, контроллер должен определить сеть устройств, это может занять до нескольких минут. Просто не трогайте компьютер 2-3 минуты. Если видеокарта не обнаруживается через пару минут, попробуйте перезагрузить компьютер с подключённым к нему и включённым боксом Akitio. Если и это не помогло, обновите драйверы для контроллеров Thunderbolt, а также приложение Thunderbolt Software с сайта Intel и повторите всё с начала.

Когда видеокарта определится и появится в списке устройств, нужно установить для неё драйверы. Если у вас Windows 10, то она автоматически найдёт и установит подходящие драйверы. Если более старая ОС – скачайте драйверы с сайта производителя. Причём качайте драйверы для десктопа, а не для ноутбука. После установки, возможно, придётся ещё раз перезагрузить компьютер.

После первоначальной настройки всё будет гораздо проще: внешняя видеокарта будет автоматически определяться и подключаться, когда вы будете подавать питание на Akitio. Как уже было сказано, Thunderbolt 3 поддерживает подключение и отключение в процессе работы.

Я тестировал Akitio на ультрабуке ThinkPad X1 Carbon 6-го поколения c Windows 10 Pro и видеокартами NVIDIA GeForce GTX 1050 и NVIDIA GeForce GTX 1070. Этот ноутбук оснащён двумя Thunderbolt-3 портами, с любым из портов Akitio прекрасно работает. На других системах не пробовал.

Операционная система будет сама решать, какое приложение требует использования eGPU, а какое нет. При запуске игр, синтетических тестов графики и т.п. будет задействована внешняя видеокарта. В случае с NVIDIA в специальном приложении (которое появится в системном трее) можно увидеть, какие программы в данный момент нагружают видеокарту. Однако, если драйвер не смог определить, что ваше приложение желательно запускать с использованием внешнего видеоадаптера, это можно сделать вручную в панели управления вашей видеокартой.

3Сравнение производительности компьютера с внешней видеокартой и без неё

Запустим несколько графических тестов на интегрированной видеокарте и с подключённым eGPU:

Цифры цифрами, теперь давайте запустим что-то более интересное для загрузки видеокарты. На фотографиях приведено сравнение частоты кадров в игре DOOM с интегрированной видеокартой и с внешней видеокартой.

Игра DOOM, запущенная на интегрированной видеокарте Intel UHD Graphics 620 – 10 fps	Игра DOOM, запущенная с внешней видеокартой NVIDIA GTX 1050 – 32 fps	Игра DOOM, запущенная с внешней видеокартой NVIDIA GTX 1070 – 114 fps

Видно, что на интегрированной видеокарте частота кадров составила 10 FPS. С такой задержкой в смене кадров точно не поиграть.

При запуске с внешним графическим ускорителем NVIDIA GTX 1050 частота кадров составляет 32 FPS. В таком виде уже можно более-менее комфортно играть.

При запуске игры DOOM с eGPU NVIDIA GTX 1070 частота кадров составляет уже 114 FPS, а это уже совсем другое дело. С такой частотой кадров можно играть с комфортом.

Конечно, разные сцены в игре требуют разной производительности. С видеокартой GTX 1050, например, частота может как подниматься до 60, так и падать до 20 FPS. В данном же случае прирост производительности составил более чем 3 раза. С видеокартой GTX 1070 прирост производительности – более 10 раз. Результат получен на компьютере с мощным мобильным процессором i7-8550U. Для более слабого процессора прирост производительности должен быть более заметный.

Ещё один лайфхак, как увеличить производительность внешней видеокарты. Если брать картинку с выхода внешней видеокарты, то можно получить прирост частоты кадров от 10% до 30%. Это и понятно, ведь данные не приходится гонять сначала на внешнюю видеокарту, а потом обратно на компьютер. Вот, например, результаты теста Furmark, когда он запущен на мониторе ноутбука и когда он запущен на внешнем мониторе, подключённом к выходу видеокарты.

Следует заметить, что для описываемых целей покупать самую мощную видеокарту не имеет смысла, т.к. играть на максимальных настройках вряд ли получится. Несмотря на то, что производительность порта Thunderbolt 3 очень высока, она всё же ниже, чем при обработке данных непосредственно на видеокарте. Иными словами, мощная видеокарта будет обрабатывать больше данных, чем возможно передать по интерфейсу, и часть её мощности будет работать вхолостую.

Мне было интересно найти компромисс между производительностью видеокарты и её стоимостью. Изначально я предполагал, что мощность видеокарты GTX 1050 будет на грани пропускной способности порта Thunderbolt 3. Однако, тесты с видеокартой GTX 1070 показали, что запас по производительности ещё существенный. С более мощными видеокартами, к сожалению, я экспериментов не проводил.

4Дополнительные процедуры для увеличения производительности ноутбука

Как ещё можно улучшить характеристики ноутбука? Тут стандартные предложения:

• Увеличить объём оперативной памяти хотя бы до 8 Гб, а лучше 16.
• Поставить вместо жёсткого диска твердотельный (SSD).
• Во время игры отключать все ненужные программы: браузер, облачные клиенты, можно даже отключить антивирус.
• В настройках игры при первом запуске не ставить графику на максимум, а на средние или низкие настройки. Если ноутбук в связке с внешней видеокартой справляется с такой нагрузкой, можно понемногу поднимать качество графики. Последовательными приближениями добиться максимально выигрышного компромисса между качеством графики и производительностью в игре.

5Выводы по использованию внешнего графического адаптера

В зависимости от того, какие цели вы преследуете, внешний видеоадаптер может быть отличным решением для деловых людей, кто любит иногда скоротать вечер за хорошей игрой. Внешняя видеокарта позволяет днём использовать мобильный лёгкий ультрабук для работы, а вечером превращать его в игровой компьютер среднего уровня. Такое решение добавляет гибкости и мобильности в выборе рабочего ноутбука. Вы можете выбрать любую десктопную видеокарту, которая подключается по интерфейсу PCI-Express, за любой бюджет. Лично для меня это стало отличным решением, которого я ждал много лет, и вот долгожданное будущее наступило! Внешняя видеокарта – это очень удобное компромиссное решение для тех, кто не хочет держать два компьютера для разных задач, а предпочитает использовать один.

Вопрос цены, к сожалению, остаётся актуальным, т.к. и боксы для видеокарт, и кабели Thunderbolt 3, и ноутбуки, поддерживающие данную технологию – вещи достаточно дорогие, и соотношение затрат к полученному удовольствию пока ещё может перевешивать в сторону затрат. Однако это однозначно шаг в верном направлении. Модульность и расширяемость – за этим будущее. Поэтому для некоторых людей это может стать идеальным решением, а для некоторых (пока ещё) непозволительной и неразумной тратой денег. В любом случае, решать только вам.