Samogradnja – eGPU

Glavni problem prijenosnika njihova je nemogućnost nadogradnje - nadogradnja procesora često je limitirana čipsetom i samim sustavom hlađenja, dok je grafička kartica, osim u najskupljim gamerskim prijenosnicima, zalemljena. Dok će većini korisnika tokom životnog vijeka prijenosnika biti dovoljno dodati još malo radne memorije ili zamijeniti postojeći čvrsti disk, postoji i ona druga grupa kojoj su grafičke performanse bitne i željeli bi ipak malo više. Iako na tržištu postoje prijenosnici koji koriste MXM module i sama grafička kartica je izmjenjiva, nažalost cijene takvih prijenosnika, a i grafičkih kartica poprilično su visoke. Osim problema cijene, imamo i problem nabavke odgovarajućeg hladnjaka. Mnogi prijenosnici, iako koriste MXM modul, često su ograničeni zaključanim sistemskim BIOSom, kao što je slučaj HP-ovih radnih stanica ili poput Asusove G750 serije koriste obrnuti pinout na samom MXM modulu. Tu na scenu stupa eGPU koji prijenosnicima donosi grafičke performanse na razini desktop računala. Ideja je izuzetno jednostavna - spojiti desktop grafičku karticu na prijenosnik. Od nedavno MSI i Alienware nude svoja eGPU rješenja koja prate visoke cijene. Glavni naglasak u našem članku je držanje cijene na pristupačnoj razini kako bi uz što manja ulaganja koristili mobilnost prijenosnog računala te gotovo punu snagu grafičke kartice namijenjene stolnim računalima kod kuće.

eGPU rješenje o kojem ćemo ovdje pisati pokrenuto je od strane samih korisnika te nažalost nema podršku od strane proizvođača prijenosnika i grafičkih kartica, ali iznenađujuće je koliko je zajednica koja prati eGPU, kao i komercijalna dostupnost potrebnih adaptera, narasla. Na nekoliko stranih foruma možemo vidjeti detaljne implementacije za razne modele prijenosnika i grafičkih kartica. Pomanjkanje službene podrške automatski znači i veliku vjerojatnost glavobolje prilikom puštanja u rad, ali uz malo istraživanja implementacija drugih korisnika, može se pronaći velika količina prijenosnika na kojima je eGPu potpuno bezbolno i jednostavno rješenje.   Prednosti i nedostaci Krenimo s prednostima:

• performanse stolnog računala kombinirane s mobilnošću prijenosnika
• može se koristiti s gotovo svakim prijenosnikom koji koristi Express Card, mPCIe ili Thunderbolt
• dodatni video izlazi za višemonitorski sustav
• dodatne OpenCL/CUDA performanse
• hot swap grafičke kartice ako se koristi Windows 7 operativni sustav;

a nastavimo s nedostacima:

• maksimalna iskoristivost ostvaruje se korištenjem eksternog monitora
• zahtijeva korištenje 12V napajanja – bilo ATX ili Dell D220P adaptera
• neki prijenosnici zahtijevaju korištenje DIY eGPU Setup aplikacije kako bi se riješio problem u adresiranju dovoljne količine sistemskih resursa pomoću DSDT override-a
• limitirane performanse zbog korištenja PCIe x1 brzine

  Koji prijenosnik odabrati Sad kad smo to maknuli s dnevnog reda, krenimo prije svega od onog što je potrebno. Naravno, prije svega potrebno je prijenosno računalo. Idealni kandidati su prijenosnici druge Core i generacije ili noviji koji posjeduju Express Card utor te koriste Intelovu HD grafiku. Express Card utor ovdje je naveden zbog jednostavnosti korištenja, nalazi se s vanjske strane i posjeduje hot-swap funkcionalnost koja dobro dođe kada se prijenosnik seli sa stola, a isti ne želite ugasiti. Ako prijenosnik posjeduje samo Intelovu HD grafiku, kasniji proces instalacije se pojednostavljuje te imamo omogućeno jednostavnije korištenje Optimus tehnologije koja omogućuje kompresiju podataka koji putuju PCIe x1 stazom - što u konačnici dovodi do većih performansi. Iako je Optimus podržan na Core i procesorima prve generacije, ti prijenosnici koriste PCIe prve generacije koji ima propusnost od 2.5Gbps. S izlaskom Sandy Bridge platforme i implementacijom PCIe 2.0 standarda putem Express Carda i mPCIe konektora dostupna propusnost povećava se na 5Gbps. Želimo koristiti Express Card s obzirom da se isti nalazi s vanjske strane prijenosnika, odnosno spajanje eGPU sustava ne zahtijeva otvaranje prijenosnika i pristup unutrašnjosti kao kod mPCIe konektora. Thunderbolt eGPU sustave trenutno nećemo razmatrati, iako nude propusnost od 10Gbps - trenutno ih stavljamo van konkurencije s obzirom da se isti nalaze na mnogo skupljim prijenosnicima i cijena potrebnog adaptera za spajanje kreće od 200$ bez troškova poštarine i poreza.   Mi smo za potrebe testiranja za početak odabrali Dell Latitude E5430 sljedećih specifikacija:

• 14" HD ekran 1366x768
• Intel Core i3 3110M, 2.4GHz
• Intel HD 4000
• 2x4Gb DDR3 1333 MHz
• Western Digital Blue 500Gb HDD

S obzirom na zahtjeve za što jednostavnijom implementacijom i nižom cijenom, entry level klasa poslovnih prijenosnika većine proizvođača nameće se kao logičan izbor. Korišteni prijenosnici tog ranga mogu se pronaći vrlo povoljno, a u pravilu se radi o kvalitetnim, čvrstim i pouzdanim strojevima.

Adapter i povezivanje Nakon prijenosnika bacamo se na biranje potrebnog adaptera za spajanje. Glavne preporuke nosi BPlus PE4C 2.x - najnapredniji adapter čiji proizvođač eGPU scenu prati već jako dugo te konstantno unaprjeđuje svoje proizvode na temelju preporuka korisnika; u slučaju tehničkih problema šalje zamjenski proizvod, a često i postojeći proizvod ne traži natrag. Drugo mjesto nosi EXP GDC v6 - najjeftiniji od dostupnih. Oba spomenuta adaptera imaju mogućnost spajanja na PCIe i Express Card, što ovisi o kablu koji birate tokom procesa narudžbe. Ova dva su najčešće korištena iako postoji više varijanti jednog i drugog. Mi smo odabrali EXP GDC v6 - nudi sve što je potrebno te je u vrijeme kupovine koštao upola manje od BPlus PE4C, mi smo odabrali Express Card varijantu zbog jednostavnosti korištenja i Hot Swap mogućnosti.

Grafička kartica Preporučuje se korištenje nVidia grafičkih kartica zbog korištenja Optimus tehnologije koja donosi dodatne performanse, omogućuje igranje na internom ekranu prijenosnika; a odabirom neke nVidia GTX kartice iz serije X60 ili X70 serije postoji velika mogućnost da cijela implementacija sustava bude plug n play. AMD nažalost ne posjeduje Enduro funkcionalnost prilikom korištenja grafičke kartice za stolna računala što utječe na performanse, nema mogućnost akceleracije na internom ekranu prijenosnika te zahtijeva još neke dodatne korake poput DSDT overridea kako bi se stvorilo dovoljno sistemskih resursa. Kao financijski idealni kandidati nameću se 560 i 560TI, ako želite ekstra performanse 660 ili 660TI za koje je više korisnika potvrdilo da u mnogo slučajeva rade plug n play. Mi ćemo za potrebe testiranja koristiti Gainward GTX 760 Phantom. Iako se ne uklapa u filozofiju uštede dat će nam dobar dojam oko iskoristivosti čitavog sustava u vidu vrlo male propusnosti PCIe x1 sučelja. Napajanje eGPU sustav zahtijeva eksterno napajanje - jer svaka grafička kartica troši mnogo više struje nego što Express Card ili mPCIE konekcija mogu pružiti. Imate dvije mogućnosti, koristiti Dell D220P adapter koji je primarno bio namijenjen Optiplex radnim stanicama, a većina eGPU adaptera prilagođena je njegovom korištenju zbog jednostavnosti. Druga mogućnost je korištenje ATX napajanja, dok neki adapteri imaju mogućnost koristiti 200W XBOX 360 strujni adapter. Mi ćemo koristiti Dell D220P, jer jedan adapter je puno elegantniji od korištenja ATX napajanja zajedno sa svom šumom kabela koje ono nosi za sobom. Eksterni ekran Najbolje performanse dobivamo korištenjem eksternog ekrana. Mi ćemo prikazati gubitak performansi kada se koristi interni te koliku iskoristivost u odnosu na stolno računalo donosi eksterni ekran kako bismo što zornije prikazali obje stane.

Korišteno:

• Dell Latitude E5430 (i3 3110M, 8Gb DDR3, 500Gb HDD)
• EXP GDC v6 - Express Card verzija
• Gainward GTX 760 Phantom
• Dell D220P - 220W strujni adapter za eGPU
• Samsung 40" FHD TV - u službi eksternog monitora

 

Instalacija   Čitav proces instalacije svodi se na sastavljanje i instalaciju upravljačkih programa. Nikakvih problema nije bilo. Ukopčali smo sve potrebno u eGPU te upalili prijenosnik, prilikom prvog paljenja Windowsa dočekao nas je Found new hardware prozor kojeg smo ugasili i samo pokrenuli instalaciju zadnjih dostupnih upravljačkih programa. Nakon ponovnog pokretanja prijenosnik je uredno prepoznao GTX 760.

Prebacivanje slike na eksterni ekran spojen na eGPU radilo je najnormalnije, odnosno kao da baratamo s grafičkom karticom unutar samog prijenosnika. Potvrdu da Optimus tehnologija radi provjerili smo na način da u nVidia Control Panelu provjerimo imamo li opciju u kojoj za svaku aplikaciju biramo koju grafičku karticu želimo koristiti.

Ono što nas je posebno iznenadilo je Hot Swap funkcionalnost koja omogućuje jednostavno korištenje - ako želite spojiti eGPU jednostavno ga ukopčate, a kad želite prijenosnik odnijeti na drugu lokaciju eGPU se može samo iskopčati; prethodno je potrebno napraviti Safely remove. Napomenuli bi da prije provjerite da nijedna aplikacija ne koristi eGPU - nVidia ima opciju u upravljačkim programima koja u taskbar stavi ikonu koja govori kada je nVidia grafička kartica u uporabi. Koliko je to jednostavno možete vidjeti u priloženom videu.   Način testiranja

Krenimo sada na ono najvažnije, a to su testovi i performanse. Uz same rezultate koristit ćemo i rezultate dobivene korištenjem eGPU sustava na nedavno recenziranom Dell Precisionu M6800 kako bismo kao referencu imali i sustav gdje CPU nije usko grlo te Integriranu HD4000. Uz neke rezultate stoji oznaka x1.2 Opt što znači da se koristi PCIe x1 s Express Card konekcijom druge generacije i Optimus tehnologija za kompresiju podataka. x1.2 označava gore navedeno bez Optimus tehnologije. Rezultate za HD4000 u 3DMark 06, Heaven 4.0, World of Tanks te Tomb Raidera dobili smo korištenjem eksternog monitora kako bi rezultati bili usporedivi.

3DMark 11 + Fire Strike [ichart headers="ID, Score" title="3DMark 11" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 @ Ext., Nvidia GTX760 @ Int.,Intel HD4000 @ Int." values="6736,5728,592" colors="blue,lightblue,yellow" height="300"] [ichart headers="ID, Score" title="3DMark Firestrike" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 @ Ext., Nvidia GTX760 @ Int.,Intel HD4000 @ Int." values="4989,4415,511" colors="green, lightgreen,red" height="300"] Kao što vidimo, korištenjem internog ekrana 3DMark rezultati su vidljivo manji, ali na eksternom se situacija mijenja. Pad performansi je oko 10% u odnosu na x16 sabirnicu koju koriste stolna računala, ako procesor nije usko grlo. Glavni razlog pada performansi je ograničenje PCIe x1 sabirnice preko koje zbog dodatne komunikacije u vidu slanja slike na interni ekran vidimo dodatan pad performansi. 3DMark 06 [ichart headers="ID, Score" title="3DMark 06" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 @ Ext.,Intel HD4000 @ Int." values="15963,4991" colors="lightblue,yellow" height="300"] 3DMark 06 koristili smo kako bi se pokazali koliku razliku prilikom korištenja Directx 9.0 igara čini korištenje Optimus tehnologije.  Testovi za E5430 interni ekran nedostaju zbog rezolucije internog monitora te rezolucije koju zahtjeva test isti nije bilo moguce izvrtiti u jednakim okolnostima. Heaven 4.0 [ichart headers="ID, fps" title="Heaven 4.0" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 @ Ext.,Intel HD4000 @ Int." values="843,72" colors="lightgreen,red" height="300"] Primjećujemo jednako ponašanje kao i kod 3DMark sintetičkih alata. Testovi za E5430 interni ekran nedostaju jer Extreme Preset koristi rezoluciju veću od one dostupne na samom ekranu.   Tomb Raider [ichart headers="ID, fps" title="Tomb Radier" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 @ Ext., Nvidia GTX760 @ Int.,Intel HD4000 @ Int." values="62.3,60,7" colors="blue,lightblue,yellow" height="300"]

Više nego zadovoljavajući rezultati, kao i kod stolnih računala naš eGPU sustav u stanju je progurati i Ultimate razinu detalja.   World of Tanks Prije razmatranja testova moramo reći da je ovo iznimno neoptimizirana igra, koristi samo jednu jezgru te je nemoguće postići identične samog testiranja s obzirom na nasumično biranje karte i protivnika. Iz tog razloga koristili smo samo minimum FPS dobiven kroz 5 random battle igara u T62A tenku. Koristili smo High detalje i Improved grafiku. [ichart headers="ID, fps" title="World of Tanks" htitle="Score" labels="Nvidia GTX760 w. M6800 @ Ex.,Nvidia GTX760 w. E5430 @ Ext., Nvidia GTX760 w. E5430 @ Int.,Intel HD4000 @ Int." values="51,45,60,3" colors="blue,green, lightgreen,red" height="300"] Rezultati nisu posebno iznenađujući s obzirom da WoT ovisi o brzini jedne jezgre što u slučaju M6800 znači i korištenje vrlo visokog radnog takta od 3.8GHz dok E5430 koristi niskih 2.4GHz. eGPU rezultati na internom ekranu na E5430 nisu previše relevantni s obzirom da se koristi 1366x768 rezolucija, ali naveli kako bi se vidjelo što očekivati.

Za kraj mali teaser onoga što će doći u drugom članku o eGPU - M6800 + GTX980

eGPU u praksi, isplativost i (ne)jednostavnost korištenja Moramo spomenuti kako uz E5430 postoji još prijenosnika kod kojih je korištenje eGPU sustava s prethodno spomenutim grafičkim karticama plug n play - oni s kojima smo se mi susreli uključuju HP Probook 6X60b i 6X70b liniju, Elitebook 8X60p i 8X70p koji koriste isključivo Intel HD grafiku. U slučaju da prijenosnik koristi Switchable graphics sustav poput nVidia Optimus ili AMD Enduro tehnologije proces instalacije se komplicira, ali uz dostupnost uputa i implementacija drugih korisnika proces i dalje nije teško sve podesiti da radi kao što je gore prikazano. U idućem članku ići ćemo u mnogo više detalja vezanih uz samu implementaciju na sustavu gdje situacija nije Plug n play, a gdje će biti obvezno korištenje DSDT Overridea i DIY eGPU Setup 1.x aplikacije. Testni sustav za idući članak bit će nedavno recenziran Dell Precision M6800 s kojim ćemo pokriti osnove nekoliko mogućih kombinacija korištenja eGPU sustava u ovisnosti o grafičkom sustavu koji se nalazi u prijenosniku. Osim same implementacije za razne kombinacije integrirane, dedicirane i eksterne grafike pokazat ćemo koliko je propusnost PCIe x1 sabirnice usko grlo za jednu GTX 980 grafičku karticu. U slučaju Express Card spajanja - svakodnevno korištenje iznimno je jednostavno i svodi se na spajanje jednog kabla kada želimo igrati novije naslove s više nego pristojim framerateom. U obzir treba uzeti i činjenicu da prilikom igranja na internom ekranu vrlo vjerojatno nećete koristiti 1080p rezoluciju nego mnogo nižu i u tom slučaju većina igara će davati i više nego pristojan framerate bez obzira na gubitak performansi.

 

Što mi mislimo o svemu tome? Ako su vam potrebne grafičke performanse kod kuće, a mobilnost u ostalim situacijama, a budžet (ili bolja polovica) ne dozvoljavaju kupnju stolnog računala - eGPU je sustav za vas. Mi smo oduševljeni i nije nam jasno kako proizvođači nisu prije stali iza neke od varijanti ovakvog sustava. Ako posjedujete prijenosnik koji ima jedan od potrebnih konektora za eGPU (mi svakako preporučamo korištenje Express Carda prije mPCIe konektora) sve što vam preostaje nabavka je željene grafičke kartice, eGPU adaptera čije cijene kreću od 50$ te napajanja, dok je za maksimalne performanse ipak potrebno koristiti i eksterni monitor. Ako ubacimo cijene u eGPU sustav koji smo mi koristili, računica ispada otprilike ovako: E5430 1800kn, eGPU adapter 300kn, Dell D220P 100kn, GTX 760 kreće od 1600kn, a cijena 22" monitora je oko 800kn što je oko 4600kn za kompletan sustav. Naravno ako već posjedujete monitor, napajanje ili uzimate korištenu grafičku karticu poput GTX 560 TI ulaganje je mnogo niže. Neki korisnici su na svoje poslovne prijenosnike spajali eGPU kako bi dobili dodatne rendering performanse zbog korištenja OpenCL i CUDA tehnologija ili Quadro kartice kako bi CAD software radio puno glađe. eGPU se može iskoristiti i kao odskočna daska za kupovinu gamerskog stolnog računala dok se traži kupac za prijenosno računalo ili jednostavno želite napraviti postepeni prijelaz na stolno računalo bez da previše ispraznite novčanik. U nastavku ćemo pisati o samim implementacijama kada situacija nije plug n play ili prijenosnik posjeduje dvije grafičke kartice te koliko je PCIe x1 bottleneck prilikom korištenja GTX 980.