Отключение внешнего интерфейса графического процессора Thunderbolt против OCuLink или: почему я бы не стал прикасаться к Thunderbolt баржой для игр

Как опытный энтузиаст технологий, который на протяжении многих лет баловался различными решениями eGPU, я полностью согласен с представленными здесь идеями. По своему личному опыту я обнаружил, что корпус Thunderbolt eGPU не является идеальным решением для тех, кто ищет оптимальную производительность своей дискретной видеокарты. Это все равно что пытаться установить двигатель Ferrari в картинг: он может двигаться быстрее, чем раньше, но не полностью использует свой потенциал.

Среди мини-компьютеров, ноутбуков и карманных устройств существует множество небольших ПК, которые функционируют как настольные компьютеры, но оснащены процессорами, способными играть, которые используют встроенные видеокарты для рендеринга изображений. Было бы интересно, не правда ли, добавить в эти системы выделенную видеокарту, которая могла бы повысить настройки, разрешение и частоту кадров, особенно на мониторах с высокой частотой обновления? И почему бы не сделать еще один шаг вперед, добавив еще и возможности трассировки лучей?

Если бы все было так просто. К сожалению, внешние графические процессоры по-прежнему остаются темным искусством.

Известны ли они тем, что жертвуют качеством и эффективностью своей деятельности? Что является причиной этого и является ли это терпимым или существенным? Разумна ли цена, учитывая эти проблемы? Может ли сборка ПК со слотом PCIe x16 для полного использования графического процессора быть более рентабельной? Если да, то стоит ли вам использовать свой ноутбук в поездках и иметь дома другое устройство исключительно для настольных игр? Какие разъемы необходимы для подключения eGPU и есть ли они на предполагаемой машине? Сложна ли установка или она удобна для пользователя? Насколько это надежно с течением времени? Какой из доступных вариантов является лучшим и какую поддержку можно ожидать после покупки? Существует ли такая поддержка? Ух!

За исключением внешних графических корпусов Razer Core X и некоторых необычных корпусов от Asus, крупные производители игрового оборудования не добились большого успеха с внешними видеокартами (eGPU). Это не шокирует, потому что не существует четко определенного рынка или постоянного спроса для покрытия затрат на исследования и разработки. Однако более мелкие производители, которые более готовы идти на риск, похоже, процветают. Меня особенно заинтриговал быстрый прогресс в разработке ПК на базе универсальных процессорных блоков (APU), которые в настоящее время процветают в восточных регионах.

Как энтузиаст игр, я не могу не заметить быстрые инновации в мини-ПК от таких производителей, как Geekom, Ayaneo, Minisoforum и Beelink. Кажется, каждую неделю появляется новое интригующее объявление или запуск, который держит меня в напряжении. Что особенно интересно, так это появление в их проектах опции eGPU. Эволюция в этом секторе кажется разрушительной, но воодушевляющей!

Эта статья не призвана убедить вас в том, что внешняя видеокарта (eGPU) — это чудесное решение, волшебный ключ к потрясающей вселенной с высокой частотой кадров или следующая важная вещь в компьютерных играх. Вместо этого он направлен на тщательное изучение существующей технологии eGPU, рассмотрение ее преимуществ и недостатков, выявление потенциальных проблем, изучение будущих улучшений и помощь вам в определении того, подходит ли eGPU для ваших конкретных потребностей.

Доставка PCI Express

Производительность любого графического процессора можно максимизировать только при использовании подходящего интерфейса для подключения к вашему компьютеру. Для беспрепятственной отправки и получения информации требуется достаточная скорость передачи данных. Прежде чем мы углубимся в конкретные интерфейсы, давайте сначала рассмотрим, как функционирует PCI Express и какое место внешний графический процессор (eGPU) занимает в общей архитектуре системы.

Шина PCI-Express служит основной магистралью данных, соединяющей ваш процессор, память (ОЗУ) и различные дополнительные устройства, такие как твердотельные накопители, графические процессоры (GPU) и беспроводные карты. Эта шина состоит из двусторонних каналов, называемых полосами, которые передают данные по всей системе, и пропускная способность этих полос удваивается с каждым новым поколением. Например, PCIe 3.0 имел максимальную теоретическую скорость 8 гигатранзакций в секунду (ГТ/с) на линию, которая была удвоена до 16 ГТ/с с PCIe 4.0 и дополнительно удвоена до 32 ГТ/с для PCIe 5.0. Хотя сегодня Gen4 является наиболее распространенной версией материнских плат, многие современные материнские платы поддерживают PCIE 5.0 для дисков M.2. Однако лишь немногие из них предлагают слоты Gen5 для видеокарт, поскольку в настоящее время видеокарты PCIe 5.0 отсутствуют. Если вам интересно узнать больше о текущем состоянии PCIe 5.0, я рекомендую сохранить полезную статью Ника по этой теме для дальнейшего чтения.

Как технический энтузиаст, я могу сказать, что большинство высокопроизводительных видеокарт используют стандартный слот PCIe x16. В системе PCIe 4.0 это соответствует 16 линиям, каждая из которых способна передавать данные с поразительной скоростью 16 ГТ/с в двух направлениях. В сумме это впечатляющие 256 ГТ/с! Даже самые энергоемкие графические процессоры не могут даже близко использовать всю эту потенциальную пропускную способность; они едва царапают поверхность. По сути, даже несмотря на то, что видеокарты PCIe 5.0 еще не выпущены и требуют большей пропускной способности, чем может обеспечить слот PCIe 4.0 x16, этот слот по-прежнему предлагает достаточно места для передачи данных.

Один из способов перефразировать это для облегчения понимания: возможно, вам интересно узнать о eGPU и их значимости здесь. Традиционные методы подключения внешней видеокарты к компьютеру используют только четыре линии PCIe, что составляет четверть пропускной способности, которую обычно получает графический процессор в стандартной настройке настольного ПК. Итак, возникает беспокойство: как эта ограниченная пропускная способность влияет на производительность графического процессора?

Thunderbolt против OCuLink

Двумя основными интерфейсами, которые в настоящее время используются eGPU, являются Thunderbolt и OCuLink. Каждый использует четыре линии PCIe, но это не делает их равными. У каждого есть свои плюсы и минусы.

Intel представила Thunderbolt в 2010 году, и именно с появлением Thunderbolt 3 внешние графические корпуса приобрели практичность. Thunderbolt 3 поддерживает максимальную скорость передачи данных до 40 гигатранзакций в секунду (ГТ/с) по четырем линиям PCIe. Эту функцию мы считаем наиболее актуальной. Хотя текущая версия Thunderbolt 4 предлагает некоторые преимущества, она не обеспечивает большую пропускную способность; максимальная скорость по-прежнему составляет 40 ГТ/с. Что касается eGPU, вы можете ожидать аналогичного повышения производительности независимо от того, подключаетесь ли вы через Thunderbolt 3 или 4.

Thunderbolt отличается своей универсальностью, поскольку он может передавать как питание, так и данные, обеспечивая горячую замену различных устройств, таких как телефоны или внешние жесткие диски. Он обычно встречается во многих ноутбуках и компьютерах с разъемом USB-C. Однако не каждый порт USB-C поддерживает Thunderbolt; Для обеспечения высокой скорости передачи данных, аналогичной USB4, необходимы специализированные аппаратные контроллеры Thunderbolt. Потенциальным недостатком является то, что обработка данных, выполняемая этими контроллерами, может привести к задержке при подключении к шине PCIe, что может повлиять на производительность в играх.

Optical Copper Link (OCuLink), часто известный как полное название, выделяется из толпы. Он существует уже более десяти лет, в первую очередь как альтернатива Thunderbolt, но также служит дополнительным стандартом к PCI Express. В отличие от Thunderbolt, который использует микроконтроллеры между устройствами и шиной, OCuLink подключается напрямую к нему, что позволяет избежать проблем с задержкой, связанных с Thunderbolt.

Последняя версия OCuLink, известная как OCuLink 2, разработана с учетом современных требований к пропускной способности и совместима с PCIe 4.0. Это означает, что каждая полоса может передавать данные со скоростью 16 ГТ/с. Следовательно, четырехполосный кабель OcuLink может передавать данные со скоростью 64 ГТ/с, что превосходит скорость Thunderbolt в 40 ГТ/с. По сути, OCuLink 2 предлагает более эффективное соединение с шиной PCI Express с более высокой пропускной способностью и меньшей задержкой по сравнению с Thunderbolt.

Одна из проблем с OCuLink заключается в том, что он не был повсеместно принят производителями ПК и ноутбуков в качестве стандарта, такого как Thunderbolt. Следовательно, порты OCuLink найти трудно, как найти куриные зубы. В отличие от USB или Thunderbolt, OCuLink передает только данные, а не мощность, что значительно сокращает количество устройств, которые могут его использовать. Более того, это означает, что горячая замена невозможна, поэтому каждый раз, когда вы подключаете устройство через OCuLink, перед использованием необходима перезагрузка системы. Хотя он может похвастаться превосходными возможностями передачи данных, его ограниченная совместимость, универсальность и общая полезность делают его менее привлекательным, чем Thunderbolt. Это объясняет, почему он остается редкостью в качестве внешнего порта ввода-вывода на ПК и ноутбуках, что приводит к тому, что ни один производитель не решается на разработку удобных для потребителя корпусов eGPU OCuLink, подобных Thunderbolt-совместимым блокам Razer Core X. Учитывая нехватку портов OCuLink, потенциал рынка минимален.

AliExpress предлагает различные док-станции, кабели и конвертеры M.2-OCuLink для графических процессоров OCuLink, которые теоретически позволяют любому компьютеру с портом M.2 взаимодействовать с внешним графическим процессором. Хотя сообщества домашних пивоваров добились определенного успеха в использовании этих компонентов, этот процесс часто требует просверливания отверстия в корпусе вашего устройства для прокладки кабеля к внешней док-станции графического процессора, что может быть сложным, запутанным и непредсказуемым. Удобных для потребителя настроек OCuLink мало, но нам удалось найти одну для этого обзора.

Кто лучше, кто лучше?

Чтобы понять разницу в производительности между двумя интерфейсами eGPU (Thunderbolt и OCuLink) и сравнить их с настольным ПК, оснащенным тем же графическим процессором (RTX 4070 Ti или RTX 4090), мы построили четыре тестовых установки для запуска набора игр с разрешением 1440p. и ультра настройки графики. Каждая установка состояла из двух графических процессоров: один, подключенный через интерфейс Thunderbolt, OCuLink, x8 PCIe или x16 PCIe, подключенный к отдельным ПК. Это параллельное сравнение помогает нам проанализировать различия в производительности в реальных игровых сценариях.

Стоит подчеркнуть, что не все эти системы одинаковы с точки зрения других вычислительных компонентов. Хотя Thunderbolt и OCuLink тестировались на одной машине, нам пришлось использовать разные ПК для тестирования соединений PCIe x8 и x16. Просто не существует единой машины, которая позволила бы вам протестировать все эти интерфейсы с идентичными компонентами где-либо еще. Однако все системы оснащены современными производительными процессорами, 32 ГБ оперативной памяти DDR5 и все используют PCI Express 4.0. Таким образом, хотя некоторый допуск на ошибку определенно существует, системы в целом достаточно схожи, чтобы дать нам примерное представление о производительности всех интерфейсов.

Системы тестирования eGPU

Система 1: eGPU через Thunderbolt

Minisforum AtomMan X7 Ti оснащен процессором Intel Core Ultra 9 185H, высокоскоростной оперативной памятью объемом 32 ГБ DDR5 5600 и обеспечивает графическую производительность с помощью видеокарты RTX 4070 Ti или RTX 4090, подключенной через USB4 (Thunderbolt) с помощью Блок расширения Razer Core X Chroma.

X7 Ti оснащен парой портов USB4 Type-C, совместимых с устройствами Thunderbolt и обеспечивающих высокую скорость, что идеально подходит для тестирования производительности Razer Core X Chroma. Кроме того, он оснащен портом OCuLink, что позволяет нам проводить параллельное сравнение, используя одну и ту же хост-систему.

Система 2: eGPU через OCuLink

Как геймер, я предпочитаю новейшее и лучшее оборудование. Вот одна установка, которая меня очень взволновала: Minisforum AtomMan X7 Ti. Этот мощный процессор оснащен процессором Intel Core Ultra 9 185h, который обещает плавную работу даже в самых требовательных играх. И позвольте мне сказать вам, что 32 ГБ оперативной памяти DDR5 5600 гарантируют, что все будет работать как во сне. Но что действительно выводит эту установку на новый уровень, так это графический процессор: либо RTX 4070 Ti, либо RTX 4090, подключенный через док-станцию Minisforum DEG-1 с использованием технологии OCuLink. Это означает, что я могу наслаждаться потрясающей графикой и молниеносным временем отклика без каких-либо задержек или замедлений. Приходите на игровые сессии!

Minisforum включил порты OCuLink в свои последние модели мини-ПК, поэтому для них логично также предложить док-станцию DEG-1 OCuLink для графического процессора. Эта настройка — одна из самых чистых конфигураций OCuLink, которые я когда-либо видел. Однако важно отметить, что для работы графического процессора и док-станции требуется блок питания (PSU). В нашем случае мы использовали компактный блок питания SF650 от Corsair, но в DEG-1 можно также установить стандартный блок питания ATX, используя его точки крепления.

Система 3: PCIe x8

Beelink GTi 12 оснащен процессором Intel Core i9-12900H, высокоскоростной оперативной памятью DDR5 объемом 32 ГБ, работающей на частоте 4800 МГц, и оснащен мощной видеокартой RTX 4070 Ti, доступ к которой можно получить через док-станцию Beelink EX с помощью PCIe. интерфейс х8.

Beelink GTi 12 оснащен интерфейсом x8 PCIe на нижней стороне, что позволяет легко подключать его к док-станции EX — сопутствующему аксессуару, который можно приобрести вместе. Док-станция EX оснащена собственным блоком питания мощностью 600 Вт, которого достаточно для большинства нужд, но она не рассчитана на трехслотовую конструкцию или требования к питанию RTX 4090. Следовательно, во время наших тестов мы использовали двухслотовый RTX. Вместо него 4070 Ti.

Система 4: PCIe x16

На моем персональном компьютере у меня есть следующие характеристики:

В настольной конфигурации эта конфигурация использует слот x16 PCIe высокой емкости, что позволяет нам ожидать более высокую производительность по сравнению с конкурирующими вариантами eGPU, каждый из которых ограничен четырьмя или восемью линиями PCIe. Мы используем тесты, созданные в этой системе, в качестве ориентиров для оценки производительности различных конфигураций eGPU.

Производительность RTX 4070 Ti

Анализ: RTX 4070 Ti

Учитывая то, что мы знаем о более низкой пропускной способности и более высокой задержке Thunderbolt по сравнению с OCuLink, неудивительно, что он занимает последнее место во всех тестах с разрешением 1440p. во многих сценариях он работает примерно на 25% хуже, чем OCuLink, с более низкими и более резкими падениями частоты кадров на 1%. Он также склонен к гораздо более сильному заиканию; вообще говоря, легко игнорировать заикающиеся кадры, если они составляют 0,5% или от общего числа сгенерированных кадров, но по мере того, как они превышают 1% и выше, они начинают становиться более заметными и утомительными. Совершенно очевидно, что в работе есть некоторые узкие места.

https://flo.uri.sh/visualisation/19749362/embed

Хотя важно отметить, что Oculink не безупречен, он предлагает более высокую частоту кадров и лучшую производительность в некоторых аспектах по сравнению с Thunderbolt. Однако при использовании одной и той же видеокарты он находится между Thunderbolt и полной системой PCIe x8 или x16, поскольку для эффективной работы этих карт он обеспечивает только четыре линии. Такое ограниченное количество полос иногда может приводить к зависаниям, которые мы можем отнести к проблемам с узкими местами.

Удивительно, но и конфигурации x8, и x16 работают очень похоже на RTX 4070 Ti, при этом система x16 демонстрирует незначительное преимущество в большинстве игр из-за своего нового процессора. Однако ни одна из настроек не демонстрирует значительных зависаний, за исключением конфигурации с восемью полосами в Homeworld 3, что, вероятно, связано с процессором i9 с ограничением по мощности. Это также подтверждается внутриигровым тестом, который выявил несколько случаев сбоев в работе ЦП. Подводя итог, разумно сделать вывод, что слот x8 PCIe 4.0 обеспечивает достаточную пропускную способность для оптимальной работы RTX 4070 Ti.

Производительность RTX 4090

Анализ: RTX 4090

Давайте теперь обсудим убывающую отдачу. Мы обнаружили, что когда дело доходит до RTX 4070 Ti, ни Thunderbolt, ни Oculus не могут полностью использовать свой потенциал из-за ограничения четырьмя линиями PCIe. Однако с Thunderbolt дела обстоят еще сложнее из-за его более высокой задержки и меньшей пропускной способности по сравнению с последним.

Что касается киберпанка, RTX 4090, установленная в наш слот x16 PCIe, демонстрирует значительный прирост частоты кадров примерно на 45% по сравнению с RTX 4070 Ti, без каких-либо проблем с заиканием. Однако это преимущество снижается примерно до 22% при использовании OCuLink и еще меньше — до 19% при использовании Thunderbolt. Стоит отметить, что эти проценты могут незначительно различаться в зависимости от тестируемой нами игры. В целом, именно такой прирост мы наблюдали во всех играх, которые мы тестировали.

https://flo.uri.sh/visualisation/19749513/embed

Что еще хуже, чрезвычайно высокая пропускная способность RTX 4090 явно требует более четырех полос для беспрепятственной отправки и получения данных. Это приводит к сильному заиканию, особенно в настройке Thunderbolt. Скажем так, вы не хотите играть в Total War: Warhammer 3 с разрешением 1440p на RTX 4090 через Thunderbolt… 26–28 кадров в секунду и заикание на 3,5–4% — это совершенно ужасный опыт.

Вывод, который мы можем сделать из всего этого, заключается в том, что чем больше и дороже графический процессор, тем худшую отдачу вы увидите с точки зрения производительности. Ни OcuLink, ни Thunderbolt не стоят затрат на высокопроизводительный графический процессор. Четырехполосный конвейер не может справиться с гораздо большей пропускной способностью, не засоряясь и не создавая помех, так что вы просто выбрасываете хорошие деньги на ветер.

К сожалению, наша конфигурация x8 PCIe не поддерживает RTX 4090. Было бы интересно наблюдать, оказало ли различие между восемью и шестнадцатью полосами существенное влияние на производительность при работе с такой мощной видеокартой.

Обдумывая это

https://flo.uri.sh/visualisation/19749576/embed

Я предпочитаю держаться на безопасном расстоянии от Громовержца. Давайте хранить его вместе со старыми мышами PS2, устаревшим портом AGP и забытой Windows Vista в шкафу, где мы храним реликвии прошлых технологий.

Очевидно, что сокращение количества линий PCIe графического процессора премиум-класса до четырех снижает его производительность, как показывает наше сравнение конфигураций x8 и x16.

Однако менее мощные карты в этих конфигурациях eGPU приближаются к своему полному потенциалу и с меньшими помехами при выбранном нами разрешении и настройках. Если бы я оказался в ситуации, когда у меня был ноутбук или мини-ПК в качестве основного или единственного компьютера, я мог бы рассмотреть возможность установки eGPU, но я бы не стал тратить много денег на графический процессор. Я считаю, что RTX 3070 или RTX 4060 подходят. Гораздо более мощный, и вы просто знаете, что выбрасываете приятные кадры, за которые дорого заплатили. Я бы в лучшем случае стремился к среднему уровню.

OCuLink работал довольно хорошо с 4070 Ti при разрешении 1440p, но имел меньшие 1% низких частот и большее подтормаживание, чем ожидалось от конфигурации настольного компьютера x8 или x16. Вы можете получить более низкую частоту кадров, но, возможно, более плавный результат с менее мощной картой. Хотя установка Thunderbolt eGPU обеспечивает более высокую частоту кадров, чем встроенный графический процессор, она не соответствует более высокой производительности OCuLink. Изначально это был единственный доступный вариант eGPU. Однако с появлением карт PCIe 4.0 я бы посоветовал держаться подальше от Thunderbolt, как от барьера. Давайте хранить его в шкафу, где мы храним старые мыши PS2, порт AGP и Windows Vista.

Это также стоит отметить. Если у вас есть ноутбук с портом OCulink и вы рассматриваете что-то вроде док-станции Minisforum DEG-1 или универсального блока eGPU, такого как GPD G1, для повышения его игровой производительности, вам также потребуется выводить сигнал с графический процессор напрямую к внешнему монитору. Если вы используете встроенную панель ноутбука, вы фактически удваиваете нагрузку на данные в этом четырехполосном соединении OCulink, поскольку сигнал необходимо передать по конвейеру от графического процессора обратно по линии и по шине PCIe на дисплей ноутбука. . Мы не проверяли это, но результат предсказуем: более высокая задержка, более низкая частота кадров и минимум 1%, а также неприятные заикания.

Несколько слов о затратах

Проще говоря, я не считаю корпуса Thunderbolt eGPU эффективными решениями для eGPU, потому что, хотя они могут повысить производительность игр по сравнению со встроенным графическим процессором APU, они менее эффективны, когда дело доходит до использования дискретной видеокарты. Более того, последние модели стоят около 200 фунтов стерлингов/200 долларов каждая (без учета графического процессора и блока питания, необходимых для его работы). Поэтому я не считаю их практичными вариантами в этой ценовой категории.

Для проведенного нами теста мы использовали док-станцию DEG-1 OCuLink по цене примерно 95 фунтов стерлингов/99 долларов США. В этот комплект входит кабель OCuLink, но для завершения настройки вам также понадобятся блок питания (PSU) и графический процессор (GPU). Если вы рассчитываете на бюджет и подумываете о покупке подержанного графического процессора, я предлагаю выделить около 400 долларов. Имея этот бюджет, вы можете собрать установку Oculink с RTX 4060, предлагающую достойную производительность в разрешении 1440p при средних и высоких настройках.

Комплект Beelink GTi 12 и EX Dock, который мы тестировали здесь, является интересным. Это восьмиполосная установка, которая, как мы видели, — это все, что нужно RTX 4070 Ti для полной реализации своих возможностей, и она хорошо оснащена со всех сторон. Но это не прикрепляемый eGPU, такой как док-станция или корпус Thunderbolt/OCuLink; по сути, это готовый настольный ПК без графического процессора; это просто не похоже на него. Но это потрясающее соотношение цены и качества как основа системы. Возьмите подержанную RTX 4070, и вы получите потрясающую систему с разрешением 1440p примерно за тысячу долларов. Просто имейте в виду, что покупка док-станции сама по себе не будет работать в качестве решения eGPU для чего-либо, кроме мини-ПК Beelink серии GTi. Они подключаются с помощью полноразмерного интерфейса x8 PCIe, которого вы не найдете ни на одном другом мини-ПК, ноутбуке или карманном компьютере.

Заключительные мысли

Вкратце: если вам нужна повышенная производительность вашего ноутбука, мини-ПК или портативного устройства, возможно, не рекомендуется выбирать настройку Thunderbolt. Несмотря на то, что он обеспечивает более высокую частоту кадров по сравнению с вашей встроенной графикой, это может привести к заметному зависанию и недостаточному использованию возможностей вашего выделенного графического процессора из-за его характера с потерями и ограничений, таких как задержка и ограничение на 4 полосы. Однако графические процессоры более низкого уровня могут испытывать меньшее влияние этих проблем при использовании Thunderbolt, но это, по сути, сводит на нет выгоду от инвестиций во внешнее графическое устройство (eGPU).

Если у вас есть устройство с портом OCuLink, возможно, стоит рассмотреть вариант OCuLink из-за его более высокой производительности. Однако преобразование любой машины с дополнительным слотом X4 M.2 для использования OCuLink требует изучения пользовательских сообществ eGPU и некоторого ручного труда, что может оказаться сложной задачей. Я бы посоветовал этот путь только в том случае, если вы с особым энтузиазмом относитесь к проектам DIY и любите устранять неполадки. Кроме того, имейте в виду, что ограничение на четыре полосы означает, что видеокарта высокого класса может вызвать проблемы с производительностью, поэтому при настройке OCuLink вместо этого выбирайте варианты среднего уровня.

Порты Type-C Thunderbolt 5 и USB4 версии 2 все чаще появляются в ноутбуках, что интересно, поскольку они удваивают скорость передачи данных PCIe по сравнению с Thunderbolt 4 и USB4 до 80 гигапередач в секунду (ГТ/с). Хотя это значительный показатель пропускной способности: на 16 ГТ/с больше, чем у OCuLink 64 ГТ/с, остается неясным, столкнутся ли они с теми же проблемами с задержкой кодирования/декодирования, что и их предшественники. Пока эти новые порты не будут протестированы, нам придется подождать и посмотреть, что произойдет, поэтому следите за обновлениями.

Смотрите также

2024-10-10 15:19