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Ratgeber eGPU 2020: Grafik-Power für Laptops

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Externe Grafikkarten versorgen Laptops mit mehr GPU-Leistung. Im Update des Artikels zeigen wir, wie die Karten arbeiten und welche Lösungen die Hersteller anbieten.

Es klingt verlockend: Einfach eine externe Grafikkarte im Gehäuse kaufen, per USB-C am Laptop anschließen und Spiele oder Virtual Reality (VR) mit der Leistung eines hochwertigen Desktop-PCs spielen. Externe Graphics Processing Units (eGPU) scheinen dank Thunderbolt 3 und USB-C endlich bereit für den Massenmarkt zu sein.

Die Idee, eine externe Grafikkarte in einem an sich schwachen System zu nutzen, ist nicht neu. Der aktuelle Ansatz nutzt die Thunderbolt-3-Schnittstelle und USB-C. Diese liefert mit bis zu 40 Gigabit/s einen ordentlichen Durchsatz. Dennoch bleibt die Technik hinter einem internen PCIe-x16-Steckplatz zurück. Die Datenübertragung ist bei Thunderbolt 3 also geringer, dennoch schnell genug für externe Grafikkarten. Zudem profitiert Thunderbolt 3 von einer breiten Unterstützung auf Mac-OS- und Windows-Systemen. Bei Geräten wie aktuellen Ultrabooks oder Macbooks ist Thunderbolt 3 in den USB-C-Anschluss integriert.

Der Einsatz einer eGPU ist dadurch simpel: Das Betriebssystem erkennt das externe Gerät als zusätzliche Grafikkarte. Dank der aktuellen Treiberunterstützung können Windows und Mac OS die Karte wie ein internes Gerät ansprechen und die eGPU für rechenintensive Aufgaben nutzen.

Sinnvoll ist es, eine eGPU zusammen mit einem externen Monitor zu verwenden. Im Normalfall werden die angeschlossenen Monitore direkt vom Betriebssystem erkannt. Es ist theoretisch zwar möglich, die eGPU mit dem internen Notebook-Display zu verwenden. Das funktioniert aber nur mit Zusatztools. Wer dies umsetzen möchte, sollte einen Blick auf das englischsprachige Forum von egpu.io werfen. Da die Daten jedoch vom System an die Karte und auf der gleichen Leitung wieder zurückgeliefert werden, leidet die Leistung

Wichtig ist zu wissen, dass nicht jeder USB-C-Anschluss automatisch Thunderbolt 3 unterstützt. Gerade bei Windows-basierten Notebooks können Hersteller bei jedem Anschluss entscheiden, welche Protokolle sie integrieren. Abhilfe schafft hier ein Blick in die Spezifikationen oder an den jeweiligen Anschluss. Wenn neben der USB-C-Buchse ein kleiner Pfeil eingetragen ist, sollte Thunderbolt vorhanden sein.

Ein anderes potenzielles Problem könnte auf Systemen auftreten, die sowieso schon zwei Grafikkarten haben, etwa eine Nvidia Optimus neben der normalen Intel-HD-Grafik. Die eGPU landet dann als dritte Karte im System, was zu Konflikten führen kann. Tatsächlich hatten wir in unserem Praxistest mit einem aktuellen Macbook Pro und einem Thinkpad T570 aber keine Probleme.

Wie gut schlägt sich eine eGPU gegenüber einem ausgewachsenen Gaming-PC? Wir haben eine Aorus RTX 2080 Ti Gaming Box im eGPU-Gehäuse angesteckt und durch unsere üblichen Benchmarks geschickt. Allerdings ist diesmal nicht das Techstage-Testsystem der Unterbau, sondern ein Thinkpad T570 mit Core i7-7600 CPU. Dazu stehen 16 GByte RAM zur Verfügung. Wichtig ist Thunderbolt 3, nur dann ist der Anschluss schnell genug, um die externe GPU ansteuern können.

Dabei zeigt sich ein ziemlich spannendes Bild: Alles, was die GPU direkt nutzen kann, profitiert extrem von der Grafikkarte. Allerdings bremst die CPU im Notebook das System wieder aus. Das sieht man vor allem in den synthetischen Benchmarks sehr gut. Beim 3D-Mark etwa schafft der Rechner allein lächerliche 451 Punkte - und das auch nur im vergleichsweise harmlosen TimeSpy. Mit der eGPU liegt der Wert dort mit 5901 Punkten knapp 13-mal höher. Aber im Vergleich zu einer intern verbauten RTX 2080 Super, die eigentlich Leistungstechnisch unter der RTX 2080 Ti liegt, fallen die Werte enorm ab. Die zeigt die 3D-Mark-Ergebnisse für die verschiedenen Grafikkarten:

Benchmark: 3DMark
eGPU RTX 2080 Ti 940M RTX 2080 Super RTX 2070 Super RTX 2060 Super
TimeSpy 5901 451 9067 8587 7650
TimeSpy Extreme 2887 / 4362 4121 3697
Port Royale Raytracing 6826 / 6591 5884 4991

Eine Erklärung ist die vergleichsweise langsame Anbindung. Die internen Grafikkarten hängen an einem PCI-Express-X16-Anschluss, Thunderbolt kann je nach CPU maximal PCI-Express-X4 nutzen. Das macht sich dann bei Benchmarks bemerkbar. Ein anderer Verdächtiger ist die mobile CPU, die die Gesamtleistung nach unten zieht. Denn beim RTX-Benchmark Port Royale etwa kann die eGPU an den internen Systemen locker vorbeiziehen.

Die nächste Benchmark-Runde ist der sehr anspruchsvolle Test von Metro: Exodus. Der Abstand zur internen RTX 2080 Super ist dabei nicht allzu groß, allerdings fällt auf, dass die minimale FPS-Anzahl vergleichsweise niedrig ausfällt. Auch hier dürfte also die restliche Hardware die eGPU ausbremsen oder zumindest nicht ausreichend unterstützen.

Benchmark: Metro Exodus
Einstellung Full-HD, Normal Full-HD, Extreme 1440p, Normal 1440p, Ultra 1440p, Extreme 1440p, RTX UHD, High UHD, Ultra UHD, Extreme UHD, RTX
eGPU RTX 2080 Ti Average 64,06 34,08 61,5 42,51 28,8 39,22 41,01 33,32 20,19 32,31
Max 105,16 61,01 100,08 71,58 54,45 63,31 71,37 55,6 31 49,8
Min 29,02 16,62 26,88 18,89 14,74 18,09 18,8 17,15 11,38 17,28
RTX 2080 Super Average 75,87 43,76 73,37 55,99 33,82 53,66 43,44 38,93 20,3 40,57
Max 117,16 65,63 114,06 88,14 48,54 77,62 68,22 58,63 28,72 57,39
Min 42,1 26,54 41,36 30,99 21,86 30,41 27,64 24,92 13,35 26,54
RTX 2070 Super Average 74,95 38,86 72 52,04 30,14 42,25 29,93 29,27 17,84 24,82
Max 132,54 63,66 131,63 88,75 44,92 66,42 36,49 35,45 25,75 34,47
Min 33,07 22,16 30,56 27,76 19,42 24,58 23,51 21,27 11,81 16,23
RTX 2060 Super Average 72,14 33,7 67,75 46,67 25,39 37,28 29,02 27,67 14,94 21,39
Max 113,58 48,63 110,24 71,96 36,37 52,15 34,92 33,59 20,86 28,48
Min 37,92 21,16 37,09 27,01 16,57 23,21 21,38 19,13 10,01 14,47
Angaben in FPS

Dennoch, eines ist klar: Die eGPU liefert um einiges mehr Leistung als die interne Grafikkarte. Damit sind nicht nur anspruchsvolle Spiele plötzlich in Reichweite, sondern auch VR. Um das zu testen, haben wir ein HTC Vive Cosmos an die eGPU angeschlossen. Steckplätze dafür gibt es genügend, unsere Gaming Box hat sogar eine Virtual-Link-Buchse im USB-C-Format. Nach einer etwas holprigen Einrichtung, die durch einen Neustart behoben wurde, ging das Umsehen und Spielen in VR dann ziemlich gut. Doch auch hier hatten wir ab und an Slowdowns, die erneut wahrscheinlich auf die CPU zurückgehen.

Was im Alltag aber enorm praktisch ist, sind die zusätzlichen Anschlüsse. Die eGPU versorgt nicht nur das Notebook mit genügend Strom, sondern sie hat auch mehrere USB-Steckplätze, unterstützt zahlreiche Monitore und meist einen LAN-Anschluss. Es reicht also, das Thunderbolt-Kabel einzustecken und man hat alle Anschlüsse, die die Hersteller größtenteils gestrichen haben.

Bei den eGPUs verfolgen die Hersteller zwei Ansätze: Komplettsysteme oder modulare Gehäuse. Beide haben Vor- und Nachteile. Ein Komplettsystem aus Gehäuse und Grafikkarte liefert ein Rundum-Sorglos-Paket: Das Netzteil ist auf die Grafikkarte abgestimmt, die Kühlung ist optimiert, der Treiber angepasst. Dafür sind Kunden auf den jeweils verbauten Grafikchip festgelegt.

Alternativ können Nutzer Leergehäuse kaufen und die jeweilige Grafikkarte (Themenseite) selbst einsetzen. Das bietet mehr Flexibilität bei der Auswahl der GPU und macht ein Upgrade einfach. Dafür muss man unter Umständen damit leben, dass die Kühlung nicht optimal oder etwas Bastelei beim Einbau notwendig ist. Die meisten Leergehäuse bieten aber genug Platz für die jeweilige Karte samt Kühler.

2019 schienen sich vor allem die reinen Gehäuse durchzusetzen. Immer weniger Hersteller verbauen eine Grafikkarte, stattdessen kann man diese separat dazukaufen. Das hat Vor- und Nachteile: Man gewinnt eine enorme Flexibilität, sowohl beim Kauf wie beim späteren Upgrade. Der Nachteil: Die Integration ist schlechter, etwa beim kühlenden Luftstrom. Damit kann man aber meist leben.

Welche Variante man bevorzugt, hängt stark vom Nutzer ab. Wer bereits eine leistungsstarke Grafikkarte besitzt, für den ist der Kauf eines einfachen Gehäuses oft sinnvoller als eine komplette Neuanschaffung. Wer hingegen sowieso alles neu kauft, kann auch zu einem Komplettsystem greifen.

Wer sich ein Gehäuse statt einer kompletten eGPU-Lösung kauft, der muss vor allem auf die maximale Größe der Grafikkarten achten. Nicht, dass man danach mit einer zu großen Grafikkarte da steht und sie nicht einbauen kann. Dabei ist die Größe nicht zwingend entscheidend, wie wir im Test zu drei RTX 2060 Super-Karten herausfanden.

Wozu eine eGPU? Es gibt ein paar Gründe. Auf der einen Seite eignen sich die Geräte super für alle, die nicht dauerhaft viel Leistung brauchen. Ein Beispiel sind etwa Nutzer, die am Notebook einfach zocken wollen oder die ihren Laptop für Videoschnitt nutzen. eGPUs entkoppeln hier die Grafikkarte vom eigentlichen Notebook. Sprich, man kann ein flaches Gerät wählen, um unterwegs nicht mehrere Kilo zu schleppen und hat dennoch stationär eine fette Leistung.

Beim Thema VR sind wir inzwischen nicht mehr so begeistert. Das liegt auch daran, dass die Preise für VR-taugliche Grafikkarten gefallen sind und sich ein VR-PC für unter 600 Euro zusammenschrauben lässt. Bei VR-Demos mag das noch anders aussehen, aber inzwischen liegen die Kosten für die eGPUs meist deutlich über den Preisen für interne Grafikkarten.

Ja, eGPUs sind ein Nischenprodukt, das aber durchaus seine Daseinsberechtigung hat. Wo Windows-Notebooks und Macbooks immer kleiner, flacher und schmaler werden, geht Leistung zwangsläufig über Bord. Mit einer eGPU kann man das wettmachen.

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