Echo Express Pro: подключение видеокарт через интерфейс Thunderbolt – THG.RU

Echo Express Pro | Введение

В начале этого года мы присудили устройству GUS II от MSI награду “Лучший продукт на CES”. Устройство позволяет подключать к ноутбуку дополнительный графический адаптер через разъём Thunderbolt. Когда мы увидели применение данной технологии в первый раз, оно произвело на нас большое впечатление. Однако компания до сих пор не закончила работу над этим проектом и на полках магазинов GUS II до сих пор не появилось.

Вынося наружу разъём PCIe для подключения внешних устройств можно преследовать разные цели. Однако нужно помнить о том, что подключение карт и плат таким способом будет эффективно только в том случае, если вы используете высокоскоростной интерфейс для передачи данных. Thunderbolt – это именно то, что нужно. Он поддерживает скорость передачи данных до 10 Гб/с. Её вполне достаточно даже для того, чтобы обслуживать работу современной мощной видеокарты в режиме полной загрузки.

Может ли владелец мобильной системы подключить с помощью GUS II внешнюю видеокарту и получить высокий показатель FPS? По итогам наших тестов мы можем сказать: лёгкий ультрабук теперь может обрабатывать графику с такой же эффективностью, как настольный компьютер.

В этом ракурсе технология Thunderbolt оказывается более близкой к реальным повседневным задачам. Кажется, что раньше пользователи полагали, что Thunderbolt – это что-то вроде конкурента USB 3.0, но USB 3.0 дешевле и удобнее. Для передачи изображения на несколько дисплеев Thunderbolt также не годится: зачем, если существует более удобный стандарт DisplayPort?

Применений для GUS II можно найти довольно много, одним из распространённых является подключение к слоту PCIe контроллера SATA. Мы знаем, что уже были попытки подключить жёсткие диски через интерфейс Thunderbolt – это давало ощутимый прирост производительности при условии использования соответствующих дисковых массивов. Однако реальный потенциал сцепки интерфейсов PCIe и Thunderbolt раскрылся перед нами только теперь с появлением GUS II и ему подобных. Что мы получили? Мы получили практически полную свободу в подключении дискретных плат к портативному компьютеру.

Первые устройства, в которых данная технология полноценно реализована — это Echo Express и Echo Express Pro от Echo Sonnet Technologies. Оба поддерживают любой формат карт PCIe (Echo Express умещает однослотовые решения, а в Echo Express Pro можно установить двухслотовые).

Но действительно ли это означает, что мы можем пользоваться всеми преимуществами лёгкого и мобильного ультрабука вне дома, а затем просто подключать внешние карты при помощи устройств от Sonnet Technologies и интерфейса Thunderbolt? Давайте проверим.

Echo Express Pro | Взгляд изнутри

Сейчас на рынке доступно три варианта внешних шасси Thunderbolt от Sonnet Technologies. Основное их отличие в физических размерах.

Самый большой из них – адаптер Echo Express Pro, который мы тестируем. Он способен принять две полноразмерные карты PCIe или одну двухслотовую. Его стоимость – $800. Другой Echo Express (без приставки Pro) вмещает только одну карту PCIe длинной не более 19,7 см и стоит $600. И, наконец, Echo Express SE базового уровня имеет также один слот PCIe “половинной” длинны. Стоит такой $400.

Если говорить начистоту, Sonnet Technologies не позиционирует данную технологию как доступное решение для расширения функциональности ноутбуков и установки к ним внешних видеокарт. Учитывая стоимость, эти адаптеры больше подходят в качестве бизнес-решений. Например, для подсоединения профессиональных карт аудио-видео обработки или подключения больших дисковых массивов.

Устройства Echo Express обладают простым и элегантным дизайном. Цельный алюминиевый корпус немного напоминает продукцию Apple. К тому же такая конструкция помогает рассеивать тепло, которое образуется внутри. Кроме этого, охлаждение реализуется при помощи вентиляторов, которые расположены с передней и с задней сторон устройства.

Установка карт производится предельно просто. Для этого нужно снять верхнюю крышку, открутив два болта, а затем, установить карту в слот PCI Express. Но нужно помнить о том, что у устройства нет дополнительных разъёмов питания. Блок питания у всех устройств встроенный, и заменить его на другой нельзя.

Все три устройства оборудованы 16-линейными разъёмами PCIe, а это значит, что мы можем подключить что угодно — от мощной графической карты до небольшой звуковой платы. Скорость Thunderbolt ограничена 10 Гб/с: это примерно эквивалентно четырёхлинейному интерфейсу второго поколения. Другими словами, все карты, задействующие большее количество линий будут ограничиваться данными показателями.

Echo Express Pro | Настройки бенчмарков и ПО

Заметки к тестированию

Помимо продукции Apple, на рынке не так много готовых устройств и материнских плат с поддержкой Thunderbolt. Однако для того, чтобы сравнить производительность Echo Express Pro с прямым подключением карт к шине PCI Express, мы будем использовать настольный компьютер. Такое сравнение было бы невозможно провести при помощи ноутбука. Однако на мобильной платформе мы можем ожидать аналогичного результата в плане соотношения скоростных показателей.

Плата MSI Z77A-GD80 со встроенной поддержкой Thunderbolt даёт нам всё необходимое для того, чтобы адекватно сравнить скорости работы.

Echo Express Pro | Простота подключения

Echo Express Pro совместимо с любым PCIe-устройством. Единственный момент: устанавливаемая карта должна иметь драйвер для вашей операционной системы.

Процесс инсталляции Echo Express Pro довольно простой. Нужно вставить карту, подключить питание и подсоединить кабель Thunderbolt.

Вот что мы увидели, когда подключили к Echo Express Pro видеокарту GeForce GTX 460. После установки драйвера Nvidia видеокарта определяется как второе устройство для обработки графики. В иерархическом древе мостов ясно видно, что GeForce GTX 460 управляется через несколько PCI Express-переключателей, которые обязательно повлияют на итоговую производительность.

Echo Express Pro | Работа с твердотельными накопителями

Теоретически интерфейс Thunderbolt на 10 Гбит/с должен обеспечивать скорость передачи данных до 1 Гбайт/с в каждом направлении. В наших тестах такая скорость действительно была зафиксирована. Это отличная новость для тех, кто хотел бы при помощи Echo Express Pro добавить на своё устройство (тот же ноутбук/ультрабук) поддержку FC или RAID. Однако интерфейс добавляет свою задержку, и пиковая пропускная способность может оказаться ниже ожидаемой.

Например, накопитель RevoDrive 3 X2 на базе PCIe, предварительный обзор которого мы делали в статье Обзор SSD OCZ RevoDrive 3 X2: свыше 1 Гбайт/c и PCIe, показывает последовательные скорости чтения/записи больше, чем 1 Гбайт/с — в соответствии с лимитом пропускной способности четырёхлинейного интерфейса. Что произойдёт при установке карты в Echo Express Pro?

Скорость последовательных операций ограничилась уровнем ~820 Мбайт/с. Это весьма высокий показатель, но также он демонстрирует, как ограничения интерфейса сказываются в реальности. Если у вас есть возможность просто подключить карту к материнской плате — то рекомендуем так и сделать. Прямое подключение даст существенный выигрыш в производительности.

Echo Express Pro | Работа с графическими картами: вычисления на GPU

Устройства Echo Express не создавались специально для видеокарт. Они не имеют 6- и 8-контактных разъемов питания. Это значит, что Вам нужно либо использовать графические карты среднего уровня, вроде Radeon HD 7750, либо подключать вспомогательный провод для питания от компьютера. Понятно, что такая схема не подходит для ноутбуков, однако она остаётся интересной в качестве эксперимента.

Все вышеперечисленные аспекты применения рассматриваемых устройств – подключение накопителей, A/V, сетей и т.д. – впечатляет не так сильно, как работа с видеокартами. Ведь, как правило, графическая система ноутбуков сильно зависит от термальных, механических и электрических ограничений, которые несёт в себе форм-фактор. Теперь, когда мы можем конфигурировать систему “вне коробки”, эти ограничения частично сняты.

Не одни только современные игры требуют графических ресурсов. Такие процессы, как алгоритмы компрессии, работа с видео и изображениями и пр., могут полностью загрузить GPU и оказывать влияние на производительность системы в целом. Но насколько большое влияние на работу системы оказывает вынос вовне четырёхлинейной шины PCI Express?

CLBenchmark – новый инструмент, разработанный нашими друзьями из Kishonti. Студия известна своими пакетами тестов для iOS и Android. Программа напоминает LuxMark в том, что касается тестирования Ray tracing и обработки изображений. Мы сконцентрировались в основном на тестах SPH Fluid Simulation.

Как мы и ожидали, карта, подсоединенная напрямую к шине PCIe, работает быстрее. Однако то, насколько улучшается производительность, зависит от скорости работы самого GPU. AMD Radeon HD 6970 при установке в 16х слот начинает работать быстрее на 14%, а GeForce GTX 460 – всего на 5%. Если вы хотите использовать для ноутбука видеокарту среднего уровня, то падение производительности из-за интерфейса вы не заметите.

Результаты тестирований на LuxMark в целом весьма похожи. Производительность карты Radeon увеличивается сравнительно больше, чем GeForce GTX 460. Результаты HD 6970, однако, в этом тесте вызывают некоторые подозрения.

SiSoftware Sandra подстраивается под каждую конкретную систему, чтобы исключить влияние интерфейса и сосредоточится на производительности GPU. Потому в данном случае нет никакой разницы, работает ли устройство через обычный 16-канальный слот или через Thunderbolt.

Echo Express Pro | Работа с графическими картами: игровые тесты

Самое интересное мы оставили на десерт. При помощи Thunderbolt можно подключить внешнюю видеокарту к устройству, которое в принципе не обладает нужными физическими характеристиками (габариты, система охлаждения и пр.) для её обслуживания.

В принципе, что-то похожее мы уже видели в прошлом. Компьютерные энтузиасты с одного из форумов использовали ExpressCard для того, чтобы подключить к своему ноутбуку внешнюю видеокарту. Но пропускная способность интерфейса ExpressCard ограничена 250 Мбайт/с (одна линия PCI Express 1.0); Thunderbolt даёт нам в восемь раз больше.

Тест 3DMark 11 в настройках Extreme демонстрирует примерно такие же результаты, какие мы уже видели в OpenCL. Ощутимая разница в производительности будет в том случае, если мы используем мощную видеокарту. GeForce GTX 460 показывает совсем небольшую разницу между двумя подключениями.

С настройками Performance разница немного увеличивается. Вероятно, это вызвано тем, что в этом случае мы в меньшей степени зависим от собственной производительности видеокарт, а в большей – от того, как быстро массивы данных перемещаются по шине.

Тем не менее, если брать в расчет скорость работы встроенной графики ультрабука, то падение производительности GeForce GTX 460 вам покажется абсолютно неважным.

Ещё более показательны тесты в реальных играх. HD Graphics 3000 от Intel просто физически не способна выдать сколь-нибудь приемлемый результат в Battlefield 3 в разрешении 1920×1080 и высокими настройками. Пасуют тут и AMD Radeon HD 6970, и GeForce GTX 460.

Ясно видно, что более дорогой GPU от AMD работает быстрее, когда карты подключены напрямую. Но при работе через Echo Express Pro разницы между ними никакой уже нет. Хорошая новость в том, что нет смысла тратить лишних денег на покупку более дорогой видеокарты.

Игра World of Warcraft более требовательна к платформе. Из-за того, что процессор Core i5-2400 работает на базовых частотах, показатели работы AMD Radeon HD 6970 и GeForce GTX 460 примерно равны (в традиционном варианте подключения). При подключении через Thunderbolt ограничение пропускной способности оставляет видеокарте от AMD больше шансов. Впрочем, сейчас лучше обратить внимание на общую производительность, чем сравнивать конкретные модели видеокарт.

Echo Express Pro | Thunderbolt открывает двери внешней дискретной графике

За нашими плечами двухнедельный опят использования адаптера Echo Express Pro с ноутбуком MacBook Pro на базе Sandy Bridge и настольным ПК с платой MSI Z77A-GD80. Настройка систем заняла минимальное время: нужно было только подключить штекеры и установить драйвера.

Единственное, что не понравилось – это то, что устройства от Sonnet Technologies изначально не предназначены для видеокарт. Поскольку у них нет дополнительных разъёмов питания, вы не сможете подключить достаточно мощную карту. Остаётся два варианта – либо подключать видеокарту среднего уровня, либо подсоединять дополнительный источник питания (как мы сделали для видеокарты Radeon HD 6970). В любом случае, будет весьма неплохо, если устройство в будущем будет оборудовано собственными дополнительными разъёмами питания на 150 Вт.

Если Вы собираетесь использовать видеокарту с дополнительным питанием, то будьте внимательны при установке. Как видно на фото, разъёмы на карте расположены в ее верхней части, что помешало нам установить верхнюю крышку корпуса.

Конечно, типичное узкоспециализированное применение Echo Express Pro подразумевает взаимодействие с внешними дисковыми массивами, платами обработки видео и сетевую работу. Однако две старшие модели от Sonnet Technologies способны вместить видеокарты. Нужно просто помнить об ограничениях размеров слотов.

Если для специалистов, возможно, и есть смысл тратить $800, $600 или $400 на то, чтобы расширить производительность и возможности своих систем, геймерам вряд ли придётся по душе идея установки двухсотдолларовой видеокарты в адаптер за $800. Однако нам действительно хотелось бы увидеть устройство с подобным функционалом, предназначенное в том числе для установки видеокарт и обладающее дополнительным питанием для них, а также более доступной ценой.

Ну а сейчас, по крайней мере, не придётся беспокоиться о покупке новой топовой модели видеокарты. Согласно нашим тестам, более дешёвая GeForce GTX 460 справляется с работой при подключении через Thunderbolt не хуже, чем Radeon HD 6970. Ограничения при передаче данных снижают актуальность использования быстрых GPU. Хорошая новость в том, что карта GeForce GTX 460 превосходно умещается в адаптер за $600.

Нужно сказать, что в Sonnet Technologies сделали большую работу, представив нам первое решение на основе PCI Express и Thunderbolt. С момента, когда публике был представлен GUS II, прошёл почти год, но мы так и не увидели готового продукта в магазинах.

Кроме GUS II стоит упомянуть о трехслотовом решении от Magma, которое имеет внешнее питание, но его два слота 8х и слот 4х не особо предназначены для установки видеокарт. Вдобавок – высокая цена на уровне 1000 долларов. Посему, альтернативы для Echo Express Pro практически нет. Но будем надеется, что на очередной CES мы сможем увидеть больше подобных решений, поскольку интерес к ним определенно есть.