Verschillen tussen behuizingen
In de basis verschillen de eGPU-behuizingen nauwelijks: binnenin zit een printplaat met een PCIe-3.0-poort die als een x16-poort is uitgevoerd, maar slechts vier lanes heeft. Enkele ventilators in de behuizing zorgen voor de luchtaanvoer en een PCIe-voedingskabel voor de nodige energie.
De eerste verschillen worden nu duidelijk: de Zotac Amp Box Mini heeft alleen een voedingskabel met zes polen, wat maar genoeg is voor een GeForce GTX 1060. De meeste andere hebben twee stekkers met acht polen, waardoor ze geschikt zijn voor zwaardere grafische kaarten tot aan een GeForce TX 1080 Ti – als de netvoeding daar tenminste genoeg stroom voor levert.
Een blik aan de binnenkant van een eGPU-behuizing: de grafische kaart stop je in de PCIe-poort en er zijn stroomkabels voor als een kaart extra stroom nodig heeft.
De voeding zit bij de meeste behuizingen ingebouwd, alleen de Asus, de Sonnet Puck en de Zotac hebben een externe voeding. Via USB Power Delivery kan ook een aangesloten notebook van stroom worden voorzien en opgeladen, waarbij aan het ene eind van het spectrum de Sonnet eGFX Breakaway Box 15 watt levert en aan de andere kant de Gigabyte tot maar liefst 100 watt kan leveren.
Welke grafische kaart past?
De behuizingen moeten ook ruimte kunnen bieden aan heel lange of brede grafische kaarten. In de meeste behuizingen passen kaarten met een lengte van maximaal 30 cm, alleen bij de modellen van Gigabyte en Zotac mag de kaart maximaal 17 cm lang zijn.
De grafische kaart in de Puck van Sonnet kan niet worden vervangen. Sonnet richt zich uitsluitend op de kerntaak om een grafische kaart te huisvesten. De andere apparaten hebben ook usb-aansluitingen en sommige hebben zelfs een gigabit-ethernetaansluiting.
Behuizing eGPU aansluiten
In het dagelijkse gebruik werken de eGPU-behuizingen zoals je het je voorstelt: inpluggen, even wachten, klaar. De eerste keer dat je een behuizing aansluit, moet je wel even wat doen. Afhankelijk van de BIOS-instellingen van de fabrikant verschijnt er een pop-up waarin je het Thunderbolt-apparaat als betrouwbaar moet kenmerken.
Als de pop-up niet verschijnt, klik dan met de rechtermuistoets op het Thunderbolt-symbool op de Taakbalk. Daarmee opent vervolgens hetzelfde venster. Daarmee kun je instellen of je het Thunderbolt-apparaat voortaan altijd vertrouwt, dat dit telkens weer opnieuw gevraagd moet worden of dat het apparaat permanent moet worden geblokkeerd. In dit venster kun je de eGPU ook loskoppelen. Dat is niet noodzakelijk, maar wel de netste oplossing, want de driver waarschuwt je dan indien er nog een bepaalde applicatie actief is op de externe grafische kaart.
De drivers voor de grafische kaart bieden extra informatie wanneer zij een eGPU vinden. Ze geven zowel bij AMD als Nvidia aan welke programma’s op een bepaald moment de grafische kaart benaderen.
Externe GPU of geïntegreerde GPU?
Indien het systeem meerdere gpu’s van Nvidia gebruikt, bijvoorbeeld in het geval van een gaming-notebook waar een eGPU aan hangt, dan besluit de driver zelf aan welke grafische processor hij de opdracht toewijst. Er traden wel enkele tegenstrijdigheden op die mogelijkerwijs aan onze testopstelling toe te schrijven zijn.
Het lukte ons bijvoorbeeld niet om een scherm aangesloten op een eGPU met Nvidia-kaart als enige display te gebruiken, als dit verbonden was met een Intel NUC of een moederbord met Thunderbolt-3-aansluiting.
De monitor bleef zwart, want blijkbaar wilde de NUC alleen booten als hij direct met het scherm verbonden was. Met een AMD Radeon lukte dit op zich wel, maar dan waren de drivers af en toe van mening dat er ook nog een vga-scherm was aangesloten, waardoor sommige vensters in het niets verdwenen.
Energieverbruik met eGPU
De grotere behuizingen bieden genoeg ruimte voor grafische zwaargewichten zoals de Radeon RX Vega 64 en de GeForce GTX 1080 Ti, maar op een gegeven moment bereik je een punt waar de prestatiewinst niet meer in verhouding staat met de hoge kosten.
Er zijn namelijk twee factoren die een eGPU kunnen afremmen. Enerzijds kan de verbinding tussen de pc en de grafische kaart een bottleneck vormen. Nominaal kan Thunderbolt 3 gegevens verplaatsen met een maximale snelheid van 40 Gb/s in beide richtingen.
De grafische kaart krijgt echter geen exclusieve toegang tot de volledige bandbreedte. Een deel daarvan is gereserveerd voor DisplayPort-signalen die ook via de TB3-kabel lopen, ook als er een dedicated grafische kaart wordt gebruikt.
Aangezien de gpu via PCIe 3.0 x4 aangesloten is, blijft er van de theoretische 4 GB/s in de praktijk ongeveer 2,8 GB/s over. Dit beeld werd bevestigd in een test met de Corsair NX500 en Samsung ssd 970 Pro NVMe-ssd’s (zie c’t 6/2018, pagina 23).
Beide werden bij het lezen afgeremd door de Thunderbolt-limiet (maximaal 4 PCIe-lanes) van 2,8 GB/s. Hoeveel 3D-prestatie er verloren ging, konden we achterhalen door de grafische kaarten van AMD en Nvidia in het PEG-slot te stoppen van het Asus Z170 Premium moederbord en dit aan een aantal gaming-benchmarks te onderwerpen.
Aansluitend hebben we de metingen herhaald met dezelfde kaarten in een eGPU-behuizing met TB3-verbinding. We hebben die tests gedaan met een Intel Core i5-6600 quadcore cpu. Uit onze tests bleek daarbij dat de game-engine in hoge mate bepalend is voor het resultaat.
Geteste Thunderbolt 3-behuizingen
Akitio Node Pro
De eenvoudige metalen behuizing van de Node Pro houdt het midden tussen een pc-toren en een ouderwetse gereedschapskoffer waar het handvat uit de deksel steekt. De hoogwaardige afwerking verzacht in ieder geval de hoge prijs.
Onder de deksel, die zich snel en zonder verdere hulpmiddelen laat verwijderen, heerst eenvoud: geen hippe lichtshow, maar meer metaalplaten. Het monteren van de grafische kaart gaat in de praktijk snel en makkelijk. De behuizing heeft geen usb-poorten, maar aan de tweede Thunderbolt 3-poort van de Node Pro kun je meerdere Thunderbolt-apparaten in serie koppelen.
De DisplayPort-uitgang kan een 4K-display met een framerate van 60 Hz aansturen – mits het notebook volgens de specificaties werkt. Als je het apparaat niet via de voeding uitschakelt, verbruikt de Node Pro ook zonder met het notebook verbonden te zijn nog 6,5 watt.
+ eenvoudige montage
– hoog stand-by energieverbruik
– zeer luid
Asus XG Station Pro
De ingetogen vormgeving van de metalen behuizing is het resultaat van de samenwerking met InWin. Via de zijwand zijn RGB-leds zichtbaar die met Aura Sync kunnen worden aangestuurd. Door de stevige zijwanden komt de XG Station Pro robuuster over dan de meeste andere behuizingen.
De afneembare zijpanelen maken het monteren van de grafische kaart makkelijker. De meegeleverde Thunderbolt 3-kabel is maar liefst anderhalve meter lang, wat veel vrijheid biedt. Aan de USB-C-poort kun je je randapparatuur met 10 Gb/s aansluiten via USB 3.1 Gen 2.
Omdat dit de enige poort is, is de XG Station Pro niet geschikt als dockingstation, tenzij je hem combineert met een USB-C-hub – met weer een extra apparaat dat ruimte inneemt. Idle was de XG Station Pro niet te horen omdat hij de grote ventilators dan uitzet. Onder belasting ruist hij heel zachtjes met maar 0,7 sone. Daarmee was dit het stilste apparaat van de test.
+ zeer goede afwerking
+ zeer stil
– één aansluiting voor randapparatuur
Gigabyte Aorus GTX 1070 Gaming Box
De kleine Gigabyte-box zou door kunnen gaan voor een externe harde schijf of een klein elektrisch kacheltje, tot het moment dat je hem inschakelt. Dan gaan de beide ventilators draaien en lichten de RGB-ledjes op.
Als je notebook overweg kan met USB PD 3.0, dan gaat er maximaal 100 watt vanuit de behuizing naar het notebook. Een van de vier usb-aansluitingen aan de achterzijde dient alleen voor het opladen van tablets en smartphones via Quick Charge 3.0.
Via alternatieve firmware stijgt de bandbreedte tussen eGPU en pc, maar dat gaat dan wel ten koste van de overdrachtssnelheid via usb. De Gigabyte-behuizing verbruikte onnodig veel energie wanneer het notebook idle was of uitgeschakeld. Ondanks de prijs van rond de 650 euro is de Gaming Box inclusief GTX 1070 hét koopje in deze test. Een variant met een GTX 1080 kost 250 euro meer.
+ goedkope combinatie
+ compact
– hoog stand-by energieverbruik
HP Omen Accelerator
Niet alleen het rood oplichtende Omen-logo op de voorzijde van HP’s grote, mat-donkere Thunderboltbox springt in het oog.
Het feit dat de rechthoekige doos op z’n spitse kant staat is ook een echte blikvanger. Het roodverlichte binnenwerk van de behuizing is niet alleen ruim bemeten, maar er zit ook nog een 2,5″ drive-bay in.
Bij de test haalden we met een ssd een schrijfsnelheid van 440 MB/s. Achterop het apparaat zitten een Gigabit-ethernet aansluiting, vier USB-3.0-poorten en een USBC- poort met SuperSpeed (5Gb/s).
Dankzij de uitgebreide uitrusting is de Omen Accelerator geschikt om als veelzijdig dockingstation te gebruiken. De koeling is echter matig. Er komt maar weinig lucht door de zijwanden, waardoor de luchtstroom door het apparaat wat zwak is. De compacte Gigabyte GeForce GTX 1070 warmt op tot 82° C, ondanks de hoge ventilatortoeren. Daardoor kon de kaart niet zijn top kloksnelheidboost bereiken.
+ veel aansluitmogelijkheden
– neemt veel ruimte in beslag
– slechte koeling
PowerColor Gaming Station, Razer Core V2, Sonnet eGFX Breakaway Box, Sonnet eGFX Breakaway Puck Radeon RX 570, Zotac Amp Box Mini
Meer details over de overige 5 externe behuizingen en een uitgebreidere tabel met specificaties en testresultaten vind je in c’t magazine 7-8/2018.
Shoplinks, uitvoeringen en winkelprijzen
Akitio Node Pro, circa 490 euro
Asus XG Station Pro, circa 400 euro
Gigabyte Aorus GTX 1070 Gaming Box, circa 700 euro / GTX 1080 uitvoering circa 810 euro
HP Omen Accelerator, circa 450 euro
PowerColor Gaming Station, circa 350 euro
Razer Core V2, circa 520 euro
Sonnet eGFX Breakaway Box 350W, circa 280 euro / 550W-uitvoering circa 340 euro / 650W-uitvoering circa 475 euro
Sonnet eGFX Breakaway Puck Radeon RX 570, circa 740 euro / RX560-uitvoering circa 460 euro
Zotac Amp Box Mini, circa 350 euro
Full HD via Thunderbolt?
Bij Assassin’s Creed: Origins draaiden de kaarten via Thunderbolt 3 op 66 procent van hun volle vermogen (Full HD, detailinstellingen op hoog). Bij Deus Ex: Mankind Divided (Full HD, detailinstellingen op zeer hoog) was het resultaat gemengder.
Hoe krachtiger de grafische kaart was, des te meer deze aan prestaties inboette. Met name AMD werd hierdoor getroffen: bij een Radeon RX 570 daalde de framerate naar 33 fps, waardoor het spel bijna onspeelbaar werd.
Dit gebeurde zelfs bij een Radeon RX Vega 56. Dat komt neer op maar 38 procent van de maximale 3D-prestaties. De Nvidia GeForce GTX 1060 en hoger haalden daarentegen framerates tussen 53 en 56 fps.
Door deze resultaten denk je in eerste instantie dat zo’n eGPU weinig zinvol is. Anderzijds zou je deze games zonder een externe videokaart helemaal niet op een notebook kunnen spelen, al helemaal niet op de hoogste detailinstellingen.
Overigens maakte het bij de notebooks nauwelijks uit of het beeld op een apart scherm werd weergegeven of op het scherm van het notebook. Hoewel in dit laatste geval de gegevens een retourreis maken van de cpu naar de externe kaart en dan weer terug naar het interne scherm, maakte dat bij onze metingen in Full HD maar een tot twee fps uit.
Een andere mogelijke afremmende factor is de processor. Bij veel games halen de grafische kaarten pas alles eruit wat erin zit in combinatie met een quadcoreprocessor. Sommige games starten niet eens als ze geen vier fysieke kernen vinden – waarbij hyperthreading dan helaas niet meetelt.
Het goede nieuws is dat pure GPGPU-berekeningen zich niets aantrekken van de koppeling of de cpu. LuxRender, Blender en vergelijkbare benchmarks profiteren dus zonder meer van een krachtigere gpu, waarmee je een aangesloten notebook dus ook prima kunt omtoveren tot een OpenCL-versneld werkpaard.
Geluidsniveau en energieverbruik
Uiteraard wil je dat een behuizing die ergens vlak bij je op het bureau staat, zo stil mogelijk is. Op z’n minst wanneer de grafische kaart even niets te doen heeft. De meeste fabrikanten lijkt dit echter niet zo te interesseren: de ventilators van de meeste behuizingen staan met 1 sone voor zich uit zoemen, ook als ze niets aan het doen zijn.
Bij belasting bleven alleen de Asus, PowerColor, HP en de Sonnet Puck in de buurt van 1 sone. De rest gaat flink te keer, met pieken tot 3,7 sone. Je zou ook weinig opschieten met een eGPU-behuizing die stil blijft, terwijl de grafische kaart die er in zit te heet wordt waardoor hij zichzelf afremt om koel te blijven.
Dit was het geval bij de HP Omen Accelerator. Anderzijds wil het nog niet zeggen dat een behuizing die veel herrie maakt, ook automatisch goed koelt, zoals bij de Zotac-box bleek.
Deze hadden we anders dan bij de overige behuizingen voorzien van een Zotac GeForce GTX 1060 Mini. Onder voortdurende zware belasting bereikte deze zijn thermische grenzen, terwijl hij ook een flinke bak herrie produceerde. De kaart kon uiteindelijk niet eens zijn hoogste kloksnelheid-boost behalen.
Niet zuinig in idle
Het energieverbruik bij volle belasting zat bij alle behuizingen – met dezelfde kaart – ongeveer op hetzelfde niveau. Idle waren er alweer verschillen.
Ook terwijl het gekoppelde notebook idle draaide of op stand-by stond, verbruikten de apparaten van Akitio, Gigabyte en PowerColor nog tussen de 6,5 en bijna 10 watt. De Akitio Node Pro slurpte zelfs onverstoord door wanneer er helemaal geen Thunderbolt-verbinding was.
Het voordeel is wel weer dat je bij de Akitio en PowerColor de voeding met een schakelaar uit kunt zetten en daarmee tot zuinigheid kunt dwingen.
Conclusie
Externe grafische behuizingen richten zich op een specifieke doelgroep. Ze bieden mogelijkheden die zonder externe versterking niet te realiseren zijn. In de praktijk werken eGPU’s verrassend makkelijk.
Als je ze niet continu in- en uitplugt en tussendoor ook nog eens van grafische kaart wisselt, heb je er weinig problemen mee. Een notebook met lage prestaties krijg je ook met een eGPU niet op een high-end niveau. Maar met de juiste grafische kaart draaien games in Full HD op een hoog detailniveau soepel, mits de processor ook enigszins presteert.
Ze munten uit als GPGPU-versneller; dan is de relatief trage transferrate van Thunderbolt 3 ten opzicht van met PCIe 3.0 x16 geen hindernis.
Als je op zoek bent naar meer 3D-prestaties, kun je een gaming-notebook overwegen. Goede aanbiedingen met quadcore-cpu’s en een GeForce GT 1050 zijn er voor rond de 1100 euro, modellen met een GeForce GTX 1060 vanaf 1600 euro. Of je gaat voor een gewoon notebook en een aparte gaming-pc, zoals een van onze bouwvoorstellen. Uiteindelijk kom je dan op hetzelfde bedrag uit.
Als pure grafische uitbreiding slaat de Asus XG Station Pro het beste figuur. Hij neemt relatief weinig ruimte in beslag op je bureau. Gigabyte biedt het gunstigste pakket: voor 650 euro inclusief grafische kaart is de AORUS GTX 1070 Gaming Box een koopje. Alleen is hij niet stil te krijgen, ook idle niet. Dankzij de usb-poorten kun je hem ook gebruiken als dockingstation voor desktopgebruik. De PowerColor Gaming Station met ethernetpoort doet dit ook en blijft relatief stil. Als je hem niet gebruikt, kun hem wel beter uitzetten, anders blijft hij continu flink energie verbruiken.
(Benjamin Kraft, Daniel Dupré, c’t magazine 7-8/2018)
Een uitgebreidere tabel inclusief testresultaten vind je in c’t magazine 7-8/2018
