Hintergrund

Seit vielen Jahren benutze ich aus geschäftlichen Gründen einen Laptop. Da bei uns keine weitergehenden Einschränkungen für die private Nutzung bestehen, habe ich irgendwann den separaten privaten Rechner abgeschafft und nutze für alles das geschäftliche Notebook… auch zum Spielen!

Spielen? Haha, das ist natürlich so eine Sache auf  dem Laptop. Für unsere IT-Beschaffung ist das jedenfalls kein Auswahl-Kriterium. Auf der anderen Seite nutze ich viel Linux und bin natürlich froh, so eine No-Risk-Intel-Grafik im Gerät zu haben, die keine Scherereien unter Linux macht.

Trotzdem zocke ich zu Weihnachten durchaus auch gerne mal eine Runde und da ist eine etwas spieletauglichere Grafikkarte durchaus wünschenswert.
Ausserdem nervt mich auch zu Hause natürlich das Gefummel mit 4-5 Kabeln, genauso wie im Geschäft. Dort gibt es allerdings immer eine zugehörige proprietäre Docking-Station, die den Kabel-Salat eliminiert.

Die Hoffung für mich war es daher seit Jahren, auch für zu Hause eine Ein-Kabel-Lösung bzw. Docking-Station zu finden, allerdings ohne den Pferdefuß, die bestehende Lösung mit jedem neuen Gerät wegwerfen und durch eine neue ersetzen zu müssen.
Mittlerweile gibt es seit einiger Zeit mit Thunderbolt 3 (TB3) eine Schnittstelle, die all dies ermöglichen will: standardisiert über Herstellergrenzen alle möglichen Peripherie-Varianten (Display, Netzwerk, USB-Geräte etc.) über ein Kabel abzuwickeln.

…T440p → T480 + eGPU

Seit 2017 ist TB3 nun stärker in meine Wahrnehmung geraten, als klar wurde, dass die Schnittstelle nicht nur für Apple, sondern auch für Brot-Und-Butter-Geräte im Microsoft/PC/x86-Umfeld greifbar wird.
Mein altes T440p hatte nun 2018 die übliche Einsatzzeit von 3 Jahren erreicht und ein Ersatz sollte her. Diesmal blieb mir das übliche Mitspracherecht bei der Konfiguration verwehrt: unser Lieferant hatte das T480 in der Ausbaustufe so günstig anzubieten, dass pauschal eine ganze Sammelbestellung geordert wurde, unabhängig davon, ob bestimmte Funktionen überhaupt gebraucht wurden… dies schliesst u.a. die NVIDIA MX150-Grafikarte ein.

Noch ein Wort zu den TB3-basierten Docking-Stationen von Lenovo:
Die Art der Konstruktion (Kombination von TB3+USB-C) am Laptop und die genau nur zu dieser Kombination passende Gegenstelle im Docking-Gehäuse lassen vermuten, dass diese hersteller-eigene Docking-Lösung weiterhin mechanisch nur proprietär funktioniert, weil einfach kein Laptop eines anderen Herstellers dort ranpasst.

Auswahl eGPU

Auch wenn die konkrete eGPU-Lösung nicht im Fokus dieses Berichtes steht, möchte ich sie als Teil der Rahmenbedingungen kurz anskizzieren:

• Ein-Kabel-Anschluss
  • USB-Anschlüsse für Maus, Tastatatur, Scanner, USB-Festplatte etc. (USB 3.x)
  • Stromversorgung/Aufladen des Laptops
  • Anschluss eine externen Monitors
  • Anschluss für Netzwerk-Adapter (Ethernet)
• Einbaumöglichkeit für eine Grafikkarte meiner Wahl

Dazu kommen natürlich noch verschiedene sekundäre Fragestellungen:

• Welche Laustärke hat das eGPU-Gehäuse schon ohne Grafikarte? Wieviele Lüfter stecken da drin?
• Welche Generation Thunderbolt-Controller steckt im Gerät? Mit welchem Firmware-Stand? Wieviele Controller werden benutzt, um die diversen Peripherie-Optionen anzubinden?
• Wie gross darf die einzubauende Grafikkarte sein? Welche Leistung darf sie beziehen? Gibt es thermische Probleme?

Gerade vor dem Hintergrund von diversen berichteten Bandbreitenproblemen bei hoher Grafik-Last in Kombination mit USB-Geräten, wo dann Tastatur und Maus nicht mehr zeitnah reagieren, muss die Wahl des eGPU-Gehäuses wohldurchdacht sein und zum eigenen Nutzungsprofil passen.
Für mich war die Möglichkeit zum Einbau einer SATA-Festplatte in das eGPU-Gehäuse, zur Installation von Spielen, irrelevant, da ich meine Befürchtungen, dass das Nachladen von Daten für ein Spiel von dieser externen Platte via TB3 bei anspruchsvoller Grafik zu Stabilitätsproblemen führt, nicht ausräumen konnte.
Trotzdem habe auch ich eine externe USB-Platte als Datengrab angeschlossen; diese wird aber nur ausserhalb von Spielen benutzt.

Razer Core V2

Letztendlich fiel meine Wahl auf das Razer Core v2. Auch wenn ich das Teil für völlig überteuert halte, glaube ich auch beim Schreiben dieser Worte noch, dass es eine gute Entscheidung war. Kompromisse waren natürlich trotzdem unvermeidbar…
Durch ein zusätzliches aktives 2m-Kabel konnte ich das Gehäuse vom Schreibtisch verbannen, sodass die 3 eingebauten Lüfter weniger hörbar sind. Generell würde ich die Geräuschkulisse aber durchaus als ok bezeichnen, da ich für das Spielen noch eine zusätzliche mit Lüftern bestückte Grafikkarte benötige, die ebenfalls Lärm macht. Ansonsten wären für mich mehr USB-Ports wünschenswert. Im Zusammenspiel vom Laptop mit TB3 gibt es sowohl unter Windows 10 wie auch Linux 4.15, Ubuntu 18.04 basierend, noch Verbesserungsmöglichkeiten… die Ärgerlichkeiten sind weiter unten noch aufgeführt.

Update 12/2020: In den letzten 2 Jahren hatte ich ein Problem immer wieder unter Linux… Regelmässig, im Schnitt 1x pro Tag, wenn der Rechner eine Zeitlang lief, trat ein Problem mit dem AMD-Grafikkarten-Treiber auf, der dazu führt, dass die externe Grafikkarte nicht mehr richtig angesteuert werden konnte (irgendein Timeout). In der Folge konnte maximal noch an die Konsole gewechselt werden, aber ein geordnetes Herunterfahren war nicht mehr möglich, nur ein harter Reset half. Alle möglichen Kernel-Parameter brachten keine Lösung. Irgendwann habe ich ein passives 2m-Kabel gekauft. Zwar empfiehlt Razer ein aktives und auch andere Quellen behaupten mögliche Einschränkungen bei USB-Transfers…
Ich kann nur sagen: mit einem passiven Thunderbolt-Kabel läuft die Verbindung jetzt seit mehreren Wochen komplett stabil ohne Abstürze.

Systemgegenüberstellung

In diesem Beitrag soll es weniger um die Ermittlung der Performance-Krone gehen, sondern mehr um die Vorstellung und Interpretation einiger mit Benchmark-Software gemessener Werte bei der Frage „Wieviel Sinn macht eine externe GPU?“, in der Kombination typischer vorkommender GPU-Einbauten für Laptops: iGPU vs dGPU vs eGPU. Zahlen-Angaben dienen daher eher der Orientierung und basieren auf Messungen auf normal installierter Umgebung, ohne jegliche Optimierungen.

	T440p	T480	eGPU
GPU	Intel HD Graphics 4600 (Haswell GT2)	Intel UHD Graphics 620	AMD Radeon RX 580
		NVIDIA Geforce MX150
CPU	Intel Core i7-4710MQ (Haswell)	Intel Core i7-8550U (Coffee Lake)
Storage	Samsung SSD 850 EVO (500GB)	Samsung MZVLB512HAJQ-000L7 (aka PM981, 512GB)
		Toshiba RC100 (240GB)

Beide Laptops liefen unter Windows 10 (64 Bit) mit 16 GB RAM. Erwähnenswert ist noch, dass im T480 sowohl Thunderbolt 3 wie auch die SSD’s jeweils nur mit 2 PCIe-Lanes angebunden sind, anstelle der wünschenswerten 4 Lanes. Zumindest für die TB3-Anbindung stellt das eine definitive Einschränkung in der Skalierbarkeit mit performanteren Grafikkarten dar.

SSD-Performance

Neben den Unterschieden in der Grafik-Leistung zwischen T440p und T480 hat mich auch die Verbesserung in Bezug auf die Festplatte interessiert, schliesslich haben die beiden Lenovo-Modellen fast 4 Generationen Abstand voneinander und anstelle von SATA-SSD’s werden jetzt NVMe-SSD’s eingesetzt.
Beim alten T440p wurde die SSD nachgerüstet und die originale HDD ersetzt. Beim T480 ist die Toshiba RC100-SSD ebenfalls eine manuelle Nachrüstung, da Lenovo im Original nur die 128GB-Version anbietet.

Obwohl die Toshiba RC100 genauso schnell angebunden ist wie die Samsung MZVLB512HAJQ fällt sie leistungsmässig beim Lesen und noch deutlicher beim Speichern ab. Solche Unterschiede hätte ich zwischen einer 128GB und einer 512GB-Version akzeptiert, da dort bei kleineren Kapazitäten auch Cache-Grössen etc. gerne kleiner ausgelegt werden. Ab 256GB Kapazität und bei der verwendeten Test-Grösse von 8GiB sollten Cache-Unterschiede aber keine Rolle mehr spielen. Macht Samsung einfach die besseren SSD’s?
Ich habe trotzdem die RC100 als Bootplatte für Windows und Linux eingerichtet, da ich die Grösse der Samsung-SSD als Datengrab benötigt habe. In der täglichen Verwendung fühlt sich die Schwuppdizität der SSD’s im T480 ähnlich an wie im alten T440p. Möglicherweise wird ein Teil des Performance-Vorsprunges durch die jetzt eingesetzte Verschlüsselung (Veracrypt) der Samsung-SSD aber wieder aufgefressen.

Grafikkarten-Vergleich

CinebenchR15

Die Schwankungen im CPU-Score beim T480 bei UHD 620, MX150 und RX 580 sind mir nicht klar.
Die MX150 ist gegenüber der UHD 620 erwartungskonform 3 mal schneller bei OpenGL. Der geringen Abstand der RX 580 gegenüber der MX150 wiederum erstaunt mich.

3DMark

Der APIOverheadFeature-Test vermittelt für mich ein etwas unrealistisches Bild: da scheint die MX150 bei DirectX11 recht gut mit der RX 580 mithalten zu können und nur bei DirectX12 etwas abzufallen.
Die normalen Grafik-Tests finde ich daher deutlich repräsentativer. Das Setup mit Laptop + eGPU fällt leistungsmässig wohl in die Kategorie „Gaming laptops and midrange PCs“. Daher sind die 3DMark-Tests SkyDiver und NightRaid wohl am repräsentativsten. TimeSpy („DirectX 12 benchmark for gaming PCs“) ist mit aufgeführt, da er als Freeware-Test von jedem als Vergleich herangezogen werden kann. FireStrikeUltra („4K gaming with DirectX 11“) dient dazu aufzuzeigen, wo die Grenzen des Machbaren für eGPU’s liegen.

Die beiden Intel-Grafikkarten (HD 4600 im T440p und UHD 620 im T480) schaffen bei FireStrikeUltra nicht mal 1 FPS. Auch die MX150 kommt da maximal auf 4 FPS. Da reisst auch die Physics-Leistung als Teil des Scores nichts mehr heraus. Auch wenn die UHD 620 gegenüber der alten HD 4600 etwas performanter geworden ist, lassen sich damit nur alte oder anspruchslose Spiele zocken.

Die MX150 stellt sich der UHD 620 gegenüber 2-3 mal schneller dar. Das ist nett, und wenn keine leistungsstärkere GPU vorhandenen ist, sicher auch ein wahrnehmbarer Mehrwert. Es katapultiert den Laptop aber nicht in eine neue Leistungsklasse von Spielen, macht aber normale Spiele zumindest spielbarer.

Erwartet hätte ich nun bei der RX 580 eine 3-4-fache Leistung (siehe Vergleich) gegenüber der MX150. Die „nur“ doppelte Leistung kann ich mir nicht erklären, möglicherweise macht sich hier schon die Grenze der TB3-Anbindung mit nur 2 Lanes bemerkbar. Darauf deutet auch die deutlich bessere Leistung der RX 580 bei TimeSpy (mehr als 3-fach gegenüber der MX150), aber die nur ca. doppelte Leistung bei SkyDiver und NightRaid. In den Frameraten ist diese Verdreifachung auch erkennbar, nur im Gesamt-Score, der auch den Physics-Score mit einbezieht und CPU-begrenzt ist, nicht mehr.
Das lässt vermuten, dass eine noch leistungsfähigere Grafikkarte, auch bei einer PCIe 4x-Anbindung, nur noch begrenzt skalieren würde, da die Notebook-CPU nicht mehr mithalten kann.
Das heisst aber auch, dass die RX 580 durchaus noch Reserven haben dürfte, diese aber im Rahmen der Benchmarks nicht mehr auspielen konnte. Auf jeden Fall nimmt die RX 580 die Angst ein neues Spiel zumindest mal auszuprobieren…

Macken rund um T480 und eGPU

Nach den Tests wollte ich die MX150 im Bios abschalten… leider gibt es keinen Schalter dafür (Bios von 11/2018); die Karte ist immer aktiv. Somit bleibt nur unter Windows alle Treiber zu installieren und dann das Gerät im Device-Manager zu deaktivieren. Unter Linux muss mit Blacklisting gearbeitet werden, um die Karte zu unterdrücken.

Eine weitere Eigenart führte ebenfalls unter Linux zu Mehrarbeit: bei jedem Neustart scheint die Reihenfolge der beiden NVMe-SSD’s zufällig bestimmt zu werden, sodass sich die Nummerierung immer wieder mal ändert.

Unter Windows war nach Parallel-Installation aller Grafikarten-Treiber sowohl das Intel-Konfgurationstool wie auch das NVIDIA-Pendant (Optimus) nicht mehr aufrufbar; scheinbar bringt die AMD-Software die beiden Treiber-Installationen etwas durcheinander.

Beim Wechsel von Linux auf Windows mit einem Neustart dazwischen, erkennt Windows die Peripherie am TB3-Anschluss nicht mehr, das eGPU-Gehäuse an sich aber schon. Generell müssen die Hot-Plug-Fähigkeiten als nicht vorhanden bezeichnet werden. Sinnvollerweise sollte der Rechner wirklich heruntergefahren werden, bevor ein Neustart für Windows oder Linux erfolgt, um sicher eine funktionierende Initialisierung zu bewirken. Dann funktionieren aber auch Geräte, die noch hinter der eGPU an einem dazwischengeschalteten USB-Hub hängen.
Eine weitere Unart im USB-Zusammenspiel offenbarte eine an der eGPU hängende USB-Platte, die komplett verschlüsselt ist. Das Bios versucht die Platte zu erkennen, schafft das aber nicht… und braucht dafür locker mal 5 Minuten. Ich sah mich genötigt den Pre-Boot-Support für TB3 abzuschalten, um in vernüftiger Zeit booten zu können. Damit wird aber auch die USB-Tastatur für das Boot-Menü lahmgelegt.

Zumindest unter Linux ist die Netzwerkverbindung via ASIX Electronics Corp. AX88179 (über Thunderbolt3) nicht stabil, nach einiger Zeit (1-2h) bricht die Verbindung ab, wenn anderweitig stark über USB Last herrscht (Kopieren von/zu USB-Platte, auch rein Laptop-USB nutzend ohne Beteiligung von Thunderbolt).

Update 01/2019:
Nach einigen Wochen der regulären Benutzung muss ich sagen, dass die Netzwerkverbindung über den ASIX, der ja per USB angebunden ist, grundsätzlich instabil ist, unabhängig von anderer Last. nach einiger Zeit der Benutzung ist der einfach tot. Das scheint mir aber eher ein Linux-Treiber-Problem zu sein.

Das Laptop-Display hat eine Auflösung von 2560×1440 (WQHD), das ist bei 14″ mit mehr als 200 DPI zuviel ohne Skalierung. Mein externer Monitor hat die gleiche Auflösung ist aber 27″ gross und kommt so auf angenehme 110 DPI. Allerdings ist eine Skalierung unter Ubuntu 18.04 nur mit manuellen Eingriffen möglich, wenn nur EIN Monitor angepasst werden soll.
Von Lenovo wird leider kein brauchbares Display angeboten, das ergonomische Auflösungen ohne notwendige Skalierung ermöglicht.

Lenovo liefert aktuelle Laptops mit 2 Akkus aus, einer davon wechselbar. Die Gesamt-Kapazität im T480 ist mit dem normalen Wechsel-Akku (
3-Zellen-Akku, 24 Wh) aber so gering, dass es nur für 5h reicht… bei neuen Akkus! Das ist richtig schlecht.

Die Demontage der Bodenplatte für den Ein/Umbau von Erweiterungen gelingt nur noch mühsam, da an mehreren Stellen vorsichtig Arretierungen ausgehebelt werden müssen, das war im T440p deutlich sinnvoller gelöst.

Fazit

Im Laptop verbaute Grafikkarten (iGPU oder dGPU) taugen nicht für anspruchsvolle Spiele. Das thermische Budget erlaubt einfach nicht annähernd so leistungsfähige Grafikkarten wie für aktuelle Spiele notwendig sind (siehe MX150). Externe Grafikkarten (als eGPU) in Verbindung mit einem Laptop katapultieren diesen immerhin in einen Midrange-Bereich, der zumindest ein sinnvolles Spielen erlaubt und auch aktuelle Spiele zulässt. Solange aber nicht noch eine schnellere Schnittstelle als Thunderbolt 3 erscheint, müssen anspruchvolle Spieler einen expliziten Gaming-PC vorhalten; daher kann der Laptop nicht das All-Fits-Gerät darstellen, da auch eine entsprechend grosse CPU in den Rechner gehört.
In meinem Szenario stellt die dGPU MX150 nur unnötigen Ballast dar, dessen Zusatz-Komplexität aufwändig weg-konfiguriert muss.
Die Intel-Grafik reicht für den Geschäftsalltag, zum Zocken wird zu Hause die externe Grafikkarte angeworfen.