Друзья, всем привет!
В наших работах мы неоднократно поднимали вопросы подключения внешних видеокарт к ноутбукам и мини-ПК. Таким путем можно кардинально увеличить графическую производительность даже слабого компьютера. Все это были частные случаи.
Сегодня же мы попробуем охватить проблему целиком, подробно рассказав об особенностях решения этой задачи и предложив универсальное решение, подходящее для любого компьютера и любой видеокарты.
Исходные данные
Итак, представим себе, что в нашем распоряжении есть старенький, но вполне функциональный ноутбук без дискретной видеокарты или мини-ПК, в котором под видеокарту вообще не предусмотрено место.
В большинстве случаев такие аппараты будут оснащены вполне себе бодрым микропроцессором, к числу которых можно отнести, например, Intel Core i5 и даже некоторые I3, начиная со второго поколения. А может быть Вы оказались владельцем решения на AMD, скажем A10-4600m или A10-5750m. Это все еще неплохие процессоры, если речь идет о не слишком продвинутых игровых возможностях.
Гораздо больше проблем нам обычно доставляет отсутствие сколь-нибудь подходящей видеокарты в нашем устройстве и отсутствие любой возможности ее установки.
В этом случае выход только один – расширить возможности устройства за счет подключения внешней видеокарты.
Постановка задачи
Мы не будем рассматривать мини-ПК, в которых такая возможность присутствует изначально. Такие устройства, как правило, оснащены производительной шиной Thunderbolt, для которой можно найти подходящее внешнее решение, конечно, если Вас не слишком пугает его цена.
Давайте посмотрим, что можно сделать своими силами при отсутствии штатного внешнего интерфейса, сделать относительно недорого и достаточно изящно.
Основные сведения о подключении
Всем известно, что в штатном режиме видеокарта подключается к материнской плате через разъем PCIexpress. Хорошо, если он есть физически, но в нашем случае мы этого блага лишены. Спасти нас может тот факт, что даже если разъема нет, сама шина PCIexpress в том или ином виде присутствует почти в любом компьютере.
Это потому, что шина эта является универсальной и с ее помощью происходит подключение самой разнообразной периферии, например, твердотельных накопителей или модулей беспроводной связи. Так почему бы не использовать этот факт для решения нашей задачи?
В относительно старых ноутбуках и материнских платах мини-ПК можно обнаружить интерфейс mini-PCIexpress. В ноутбуках на этом разъеме обычно висит Bluetooth или WiFi карта. А что, если подключить вместо нее видеокарту? Да, в большинстве случаев это возможно. Проблем здесь две.
Во-первых, вы лишаетесь беспроводных возможностей. Это не так страшно, как может показаться, поскольку WiFi может быть и внешним, подключаемым к USB-порту.
Вторая проблема более серьезна. Связана она с тем, что многие производители снабжают свои устройства так называемым White-List-ом, который ограничивает возможности подключения нерегламентированных устройств. В этом случае может помочь перепрошивка BIOSа, но такой вариант издевательства над устройством мы рассматривать не будем.
Более современные ноутбуки, а также мини-ПК оснащаются более компактными интерфейсами типа M2, которые бывают нескольких разновидностей и выполняют те-же функции, что и mini-PCIexpress.
Для подключения WiFi, как-правило используются сокет M2 типа А или E, а для подключения жестких дисков M2 типа M.
Будем подключать внешнюю видеокарту по одному из этих вариантов.
Здесь нужно отметить, что использование как mini PCI express, так и M2, позволяет достичь скорость обмена данными не более 1 Гигабайта в секунду, что соответствует пропускной способности только одного канала PCIexpress 3-й версии. Этого может показаться мало, но проведенные нами ранее эксперименты показывают, что этого достаточно для того, чтобы играть даже в достаточно современные игры на средних настройках.
Райзер
Для физического подключения видеокарты будем использовать устройство, получившее название РАЙЗЕР. Обилие этих устройств на рынке связано с майнинговым бумом. Майнеры используют видеокарты для добычи криптовалюты, подключая их к компьютеру при помощи райзеров. Мы же будем использовать райзер для расширения графических возможностей ПК.
Как правило, райзер оснащен полноразмерным разъемом PCIexpress, в который может быть установлена видеокарта. Кроме того, райзер обычно содержит цепи питания, позволяющие получить напряжение 3.3 вольта, необходимые для нормального функционирования подключаемых устройств. Сам же райзер обычно питается от источника 12 вольт, подключаемого через стандартные разъемы, совместимые с компьютерными блоками питания.
В продаже можно найти множество разновидностей райзеров, отличающихся между собой компоновкой элементов, разъемами питания, цветом и комплектацией. Кроме того, райзер обычно снабжен кабелем и адаптером для подключения к одной из шин компьютера.
Поскольку оригинальную шину PCIexpress у нас нет возможности использовать, то райзеры с соответствующим адаптером нам не подходят. Жаль, поскольку они самые дешевые.
Нам же подойдет райзер, в комплекте к которому будет адаптер для подключения либо к шине miniPCIexpress либо к шине M2 Типа A или E. Если вам не жалко пожертвовать SSD формата M2, то можно использовать и адаптер под M2 типа M.
Для полноты картины следует отметить, что интерфейс M2 типа M содержит 4 линии PCIexpress. Если их использовать, то возможно получить дополнительный прирост в скорости графики. Но это сделать непросто, поскольку обычно сам адаптер поддерживает не все линии.
Конечно есть адаптеры, которые поддерживают все 4 линии, но их подключение будет более трудоемким и менее универсальным. Мы обязательно поговорим об этом в одном из следующих роликов.
В наших внешних устройствах мы обычно используем райзер версии 006, как надежный и наиболее дешевый вариант.
Отдельного внимания требует выбор соединительного кабеля. Обычно, он уже идет в комплекте с райзером. Отметим, что наиболее надежное подключение обеспечивает кабель синего цвета. Он лучше прочих защищен от помех. Как правило, именно он поставляется с 6-й версией райзера.
Блок питания
Компьютерный блок питания использовать для внешнего устройства не всегда целесообразно. Он громоздкий, тяжелый, содержит кучу ненужных проводов и напряжений, обладает избыточной мощностью. Гораздо приятнее запитать видеокарту от внешнего блока питания подходящей мощности напряжением 12 вольт. Это позволит значительно снизить габариты внешнего устройства, хотя и потребует небольших доработок.
Более того, в продаже можно найти хорошие внешние блоки питания по гораздо более демократичной цене, чем их компьютерные собратья.
Для видеокарт типа NVidia 1030 или Radeon 550 подойдет блок питания на 5 ампер, а вот для 1060 потребуется не менее 10.
Видеокарта
Какие же видеокарты имеет смысл использовать во внешних решениях? Вполне очевидно, что выжать все соки из топовых карточек используя шину PCIexpress x1 не получится. Не устраивают они нас и по причине высокой стоимости, а также высокого энергопотребления. Тем не менее, и оставшихся вариантов довольно много.
Здесь вы видите те, с которыми мы удачно экспериментировали.
Естественно, подходящих вариантов гораздо больше.
Поскольку немалое место в нашем решении занимает эстетичность, нам нужен подходящий корпус. Он должен позволить установить, как одно-, так и двухслотовые видеокарты, а также учесть возможный разброс их длинны.
На совсем уж монстров мы рассчитывать не будем, но видеокарта, длинной 25…27 сантиметров должна уместиться.
Это проблема, поскольку 3D-принтер, который есть у нас и у подавляющего большинства любителей 3D-печати позволяет печатать детали не более 20 сантиметров. Значит, придется придумать сборное решение.
Кроме того, следует учесть различное расположение вентиляторов на различных карточках, а значит и необходимость реконфигурирования отверстий воздухозабора.
Не лишним будет и возможность обеспечить дополнительное питание карты.
Корпус
Корпус, который мы спроектировали состоит из 4-х отдельных элементов.
Основная или несущая часть, в которой крепится райзер с видеокартой не зависит от типа и габаритов устанавливаемой видеокарты.
Вентиляционная накладка, отверстия в которой могут быть спроектированы для лучшего охлаждения конкретной карточки.
Верхняя часть, предназначена для установки разъема блока питания и выключателя. Эта часть, также как и несущая не зависит от типа габаритов карты.
Задняя часть, размер которой как раз и определяется габаритами устанавливаемой видеокарты. Для коротких карт может использоваться небольшая накладка. Для длинных, можно использовать накладку с большими габаритами и отдельными вентиляционными отверстиями.
Отдельные элементы корпуса крепятся друг к другу при помощи резьбовых соединений. Для крепления видеокарты используется ее штатная крепежная планка.
Ссылку на чертежи корпуса мы оставим внизу статьи.
Адаптер
Если теперь мы соберем все воедино, то запустить видеокарту не составит особых проблем. Но полученное решение будет не вполне эстетичным.
Связано это с тем, что придется как-то протащить кабель от райзера до адаптера. И если конструкция нашего корпуса видеокарты допускает подключение кабеля снаружи, то подключение к мини-ПК или ноутбуку требует залезть внутрь. При этом соединительный кабель будет неаккуратно торчать из корпуса ПК.
Чтобы добиться желаемой эстетики используем промежуточный переходник-адаптер для того, чтобы вывести сигнал от внутренней шины компьютера или ноутбука до разъема мини-USB, который крепится на корпусе компьютера. В прошлом мы такие переходники проектировали и довели их до уровня промышленных решений.
Сборка
Самое время собрать все вместе. Прежде всего нужно обязательно выполнить операцию по проверке и очистке райзера. Ранее мы обращали внимание зрителей на то, что многие адаптеры могут не работать или глючить из-за дефектов пайки. Чтобы исключить негативные явления, хорошенько обработаем плату жесткой зубной щеткой, предварительно смочив поверхность спиртом.
Спирт растворяет флюс, а щетка удаляет мельчайшие частицы припоя и избытки флюса. Если есть возможность, плату желательно проверить под микроскопом или хорошим увеличительным стеклом на наличие грязи и замыканий. Прецеденты были.
Поскольку штатный разъем питания райзера расположен в труднодоступном месте, подпаяем к райзеру отдельный молекс-преходник через который будет подаваться напряжение 12 вольт.
На крышку корпуса устанавливаются разъем для внешнего блока питания и выключатель питания. От них отхоходят две пары проводов. Одна пара – ведет к разъему райзера, вторая заканчивается 6-пиновым разъемом для подачи дополнительного питания на видеокарту.
Устанавливаем райзер в корпус при помощи четырех винтов M3 на 16 с потайной головкой.
Устанавливаем видеокарту. В данном случае это NVidia GeForce GTX 1060 c 3-мя гигабайтами видеопамяти и длиной около 26 сантиметров.
Фиксируем видеокарту при помощи двух винтов M3 с круглой или потайной головкой.
Подключаем разъем питания райзера и разъем дополнительного питания видеокарты. Фиксируем верхнюю крышку четырьмя винтами M2,5.
Устанавливаем на место заднюю часть, которая также крепится 4-мя винтами M2,5.
В заключение вставляем вентиляционную накладку. Если накладку не планируется менять, то можно ее зафиксировать клеем. Иначе, можно использовать подходящий герметик.
Тестирование
Теперь тестирование. Его будем проводить в связке с хорошо известным нашим подписчикам мини-ПК формата мини-ITX. В нем уже установлен переходник адаптер в разъем M2.
Поскольку тесты различных внешних видеокарт в играх и приложениях мы уже делали, то сейчас их опустим. Главное внимание обратим на эстетику и удобство решения.
Вот так универсальный графический модуль смотрится рядом с мини-ПК.
К сожалению, мощности блока питания, который у нас был не хватило для работы GTX 1060 под нагрузкой. Мы заказали более мощный, а пока тесты идут на Radeon RX550.
В штатном же режиме эксплуатации будет более целесообразно убрать графику за монитор, освободив рабочее пространство. Как-то так.
При необходимости сам мини-ПК можно легко отключить и взять, например на дачу, для того чтобы поиграть, скажем, в один из онлайн-проектов на телевизоре.
Итог.
Вот такое универсальное решение получилось у нас на этот раз! Как обычно будем признательны за ваши комментарии.
Подписывайтесь, лайкайте, заходите в нашу группу ВКонтакте и до новых встреч в новых проектах!
Модель корпуса внешней видеокарты для печати.
Статьи по теме
Внешняя видеокарта: какой вариант подключения выбрать. Различные райзеры, тесты в играх
Внешняя видеокарта для ноутбука: как сделать, чего ожидать
Подключение внешней видеокарты: сколько линий PCI нужно (эксперименты и тесты в играх)