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Macbook Pro mit Bizonbox 3 und Nvidia 1080 Ti über Thunderbolt 3

12.06.2017 | 13:25 Uhr |

Seit Apple und Intel die neue Schnittstelle Thunderbolt 3 veröffentlicht haben, öffnen sich für Profis neue Anwendungsmöglichkeiten.

Eine Woche lang haben wir uns die Bizonbox 3 am 2016er Macbook Pro vorgenommen. Die Resultate sind gemischt. Fest steht: es gibt noch viel Arbeit!

Bis man wirklich ein Bild auf einem an der NVIDA-Karte angeschlossenem Display bekommt, sind einige Hürden zu umschiffen. Wir gehen genau nach Anleitung vor, aber der Monitor bleibt stur schwarz. Ohne Kontaktaufnahme mit dem Support geht nichts. Hier erfahren wir, dass es beim 2016er Macbook Pro mit Touchbar nicht reicht, einfach die Treiber zu installieren. Zusätzlich muss man noch einige Parameter im NVRAM verändern. Das geht leider nur im Single-User-Mode, den man beim Booten durch Drücken von CMD-S erreicht. Sogleich landet man in der Unix-Kommandozeile, dessen Textausgabe auf dem extrem hochauflösenden Retina-Dispaly aber so klein ist, dass man ohne Lupe quasi nichts erkennen kann. Hinzu kommt, dass der Single-User-Mode ausschließlich die englische Tastaturbelegung unterstützt. Und nun versuchen Sie einmal, ganz simple Kommandos wie „sudo nvra, boot-args=„kext-dev-mode=1 nvda_drv=1“ einzutippen, ohne lesbares optisches Feedback und mit Blindsuchsystem auf der Tastatur nach den richtigen Zeichen! Es war grauenhaft! Aber schließlich von Erfolg gekrönt. Der Bildschirm erstrahlte in voller 4K-Auflösung. Allerdings nur bis zum nächsten Neustart, denn man muss die Odyssee mit dem Single-User-Mode jedes Mal nach einem Neustart durchleben(!). Unzumutbar für den Normalanwender. Der Bizon-Support sagte dazu nur: „Der Fehler ist bekannt, wir suchen noch nach einer Lösung“. Naja, egal, wir starten erwartungsvoll die ersten Tests.

Über ein TeraFLOP Fließkommaleistung

Der erste Test geht gleich in die Vollen: „Gaston“, der OpenCL-Benchmark vom Entwickler-Urgestein Richard Kurz. Der Test misst die Fließkommaleistung anhand der Mandelbrotmenge und benutzt alle im System verfügbaren Recheneinheiten. Auf dem Macbook Pro also die Vierkern-CPU, den internen Grafik-Chip von Intel, und den dedizierten Grafikchip von AMD. Ohne die NVIDIA-Karte in der Bizonbox erreicht das System schon mal satte 461 GigaFLOPS, nicht schlecht, doch mit der externen Karte verdreifacht sich der Wert fast auf 1,213 TeraFLOPS, wow! Das ist eindrucksvoll, sagt aber nicht wirklich etwas über die Praxistauglichkeit aus, denn der Benchmark ist synthetisch.

Bei Spielen kaum Verbesserungen

Wir starten also die ersten 3D-Spiele, die wir im üblichen Macwelt-Benchmark verwenden. Zunächst „Call Of Duty 4“. Gleich am Anfang fällt auf, dass es die Spielsoftware nicht zulässt, auf dem externen Display größere Auflösungen als FullHD (1920x1080) einzustellen, während man auf dem internen Retina-Display die volle Auflösung von 2880 x 1800 auswählen kann. Offensichtlich müsste die Spiele-Software auf den Betrieb von externen Grafikkarten angepasst werden, was die wenigsten Spiele bislang sind. Vor allem bei älteren Spielen darf man das nicht erwarten. Immerhin, bei FullHD erreicht die externe NVIDIA-Karte über 80 fps, der Wert ist ok zum Spielen, aber nicht wirklich beeindruckend. Wir hätten hier mehr erwartet. Also das nächste Spiel ausprobiert: "Portal 2". Auch hier können wir maximal FullHD einstellen und die Enttäuschung ist groß, denn das Spiel ruckelt auf der externen Karte nur mit schlappen 21 fps vor sich hin. Besser sieht es in "Batman Arkham City" aus, hier messen wir immerhin 75 fps, wiederum bei maximal FullHD, denn auch hier lässt die Software die 4K-Einstellung nicht zu. Der nächste Test hingegen ist eine Offenbarung: "Elite Dangerous", ein aktuelles, hochkomplexes 3D-Spiel. Im Andock-Training erreicht der interne Grafikchip des Macbook Pro in voller Auflösung nur magere 21 fps, mit der externen NVIDIA hingegen messen wir 102 fps!

Final Cut Pro und Premiere CC

Richtigen Praxisnutzen soll die externe Karte in der Bizonbox bei professionellen Anwendungen bringen, die starken Gebrauch von GPUs machen. Final Cut Pro ist hier ein Musterbeispiel, denn es setzt beim Rendern von Videoeffekten auf Apples OpenCL-Technologie auf, das die Berechnungen – ähnlich wie Gaston – automatisch auf alle vorhandenen Recheneinheiten verteilt. Doch auch hier: Enttäuschung auf ganzer Linie. Mit der externen Karte rechnet das Macbook Pro an unserm Testprojekt fast fünf Minuten herum. Ohne die Bizonbox ist es nach gut zwei Minuten fertig.

Unser Test mit Adobe Premiere Pro und CUDA-Treiber scheitert gänzlich, denn die aktuelle Premiere-Version stürzt nachvollziehbar beim Export von Videomaterial unter Verwendung des Cuda-Treibers in Verbindung mit der externen NVIDIA-Karte ab. Also auch hier: Fehlanzeige!

Immerhin: Cuda an sich funktioniert, denn der Cuda-Benchmark Cuda-Z läuft einwandfrei. Das bestätigt uns, dass die Cuda-Treiber von NVIDIA grundsätzlich arbeiten und bescheinigt dem System eine Leistung von 417 GigaFLOPS.

Fazit, Suche nach den Gründen und Aussicht

Derzeit bringt eine externe Grafikkarte am Mac in der Praxis wenig bis gar nichts, oft wirkt sie sogar als Bremse. Man bekommt nur bei den Anwendungen eine spürbare Verbesserung, wenn deren komplette Rechenengine und sämtliche Daten in den Speicher der Grafikkarte passen und quasi komplett auf der Karte ausgeführt werden können. Das ist in unserem Test offensichtlich nur bei den Benchmarks Gaston, Cuda-Z und beim aktuellen Spiel „Elite Dangerous“ der Fall. Alle anderen Anwendungen, vor allem beim Videoschnitt laufen eher langsamer, weil die Software das komplette Material erst einmal über den Thunderbolt-3-Bus auf die Karte schieben und anschließend wieder zurück in den Hauptspeicher des Mac übertragen muss. Interne GPUs sind hier im Vorteil, weil sie mit 16 PCI-Lanes (knapp 16 Gigabyte pro Sekunde) angebunden sind. Tunderbolt 3 nutzt lediglich vier Lanes. Allein daraus ergibt sich ein Performance-Nachteil um den Faktor vier!

Vielleicht wird alles besser, wenn Apples neues macOS High Sierra kommt, denn der Mac-Hersteller hat offiziell die Unterstützung von externen Grafikkarten angekündigt. Am prinzipbedingten Nachteil der langsameren Chip-Anbindung gegenüber internen Grafikchips ändert das jedoch nichts.

Ursprüngliche Meldung:

Hands On mit Bizonbox 3 und Nvidia 1080 Ti

Apple hat Ende 2016 eine Reihe der neuen Macbook Pro vorgestellt und in sie die zusammen mit Intel  konzipierten Schnittstelle Thunderbolt in Version 3 eingebaut. Bis zu 10 Gigabit pro Sekunde kann die Schnittstelle an Daten übertragen, dazu werden Datenkanäle für USB, Display-Port und PCIe unterstützt. Den unterschiedlichen Dockingstationen wurde so der Weg an das Macbook freigeräumt. Seitdem erscheinen immer wieder neue Zubehör-Konzepte, die Macbooks im Profi-Bereich attraktiver machen können: Wir haben zuletzt eine RAID-Station von Lacie getestet. Doch externe Festplatten und RAIDs gab es schon immer am Mac, dank Thunderbolt 3 sind nun externe GPUs möglich, wir probieren als Beispiel eine Nvidia 1080 Ti zusammen mit der Bizonbox 3 an einem Macbook Pro 15 Zoll aus dem Jahr 2016 aus.

Bizonbox 3

Die ersten Ankündigungen für die eGPU-Box gab es bereits im letzten Jahr, die ersten Tests trudelten erst 2017 ein. Wir konnten uns von dem US-amerikanischen Anbieter Bizon Tech eine der ersten Versionen der Bizonbox 3 sichern, einer Dockingstation für die neuesten Macs, die die Anbindung der externen Karten erlaubt. Die neue Box kostet beim Anbieter 650 US-Dollar, dieser kann sie weltweit verschicken. Soweit wir wissen, gibt es in Deutschland noch keinen Händler, der die Bizonbox im Angebot hat. Unsere Bizonbox ist in der Silber-Version angekommen, nach Wunsch kann man sich noch die Space-Grau-Variante aussuchen, die Farben passen logischerweise zu den neuen Farb-Varianten des Macbooks. In der Packung sind neben der Box noch ein Netzteil, die beiden Netzkabel, ein Thunderbolt-3-Kabel für die Verbindung mit dem Macbook, die Bedienungsanleitungen, die man nicht unterschätzen darf und ein HDMI-Dongle, der den GPU-Betrieb ohne ein externes Display erlaubt.

Der HDMI-Dongle kommt in einem giftigen Grün.
Vergrößern Der HDMI-Dongle kommt in einem giftigen Grün.

Die Bizonbox 3 hat sich definitiv einen Platz auf dem Arbeitstisch neben dem Macbook verdient, denn nicht nur die Farbe ist perfekt auf das silberne Macbook angepasst, Bizon Tech nutzt hier noch eine sehr ausgesuchte optisches Metapher – die Box sieht wie eine schmalere, kleinere und in die Länge gezogene Version des Mac Pro bis 2011. So wird einem gleich klar: Hier arbeitet die Pro-Power in einem Pro-Tower. Doch auch hier gibt es gleich Abzugspunkte: Das Netzteil ist nicht in der Box eingebaut sondern wird mit einem Kabel verbunden, die Aluminium-Kiste hat den Charme den alten Do-It-Yourself-Projekte aus den Achtzigern, die wird keinen Platz auf einem gut aufgeräumten Arbeitstisch finden. Gut, dass das Netzwerkkabel lang genug ist, so kann das hässliche Netzteil getrost unter dem Tisch verschwinden.

Die Hinterseite der Box mit dem angeschlossenen Netzteil darf keiner sehen.
Vergrößern Die Hinterseite der Box mit dem angeschlossenen Netzteil darf keiner sehen.

Zusammenbau

Für ein solch kompliziertes Projekt geht der Zusammenbau erstaunlich leicht. Wir würden auf jeden Fall empfehlen, sich zunächst die Bedienungsanleitung vorzunehmen, diese ist gut bebildert und verständlich, allerdings liegt nur eine englische Version vor. Man braucht für die wenigen Schrauben, die es zu lösen gilt, keinen besonderen Schraubenzieher, wie es beim iPhone der Fall ist. An der Unterseite muss man vier Schrauben lösen, dann gleitet das Gehäuse ab, es wird der eigentliche Steckplatz mit der Grafikkarte-Platine sichtbar. Hier muss man noch zwei zusätzliche Schrauben abschrauben, die die PCIe-Schutzgitter festhalten. Danach kommt die Grafikkarte in den dafür vorgesehenen Slot, die zwei Schrauben kommen wieder an ihren Platz und so befestigen wir die Grafikkarte im Gehäuse.

Die Bizonbox stellt zwei Sechs-Pin-Anschlüsse und zwei Zwei-Pin-Anschlüsse für PCIe Power Connectors der Grafikkarten zur Verfügung, so sind somit unterschiedliche Anschluss-Kombis möglich. Für Geforce 1080 TI benötigen wir einen 6-Pin-Connector und einen 8-Pin-Connector, damit die Karte ausreichend mit Strom versorgt wird. Danach geht es in der umgekehrten Reihenfolge: Den inneren Teil mitsamt der Karte wieder ins Gehäuse einschieben, vier Schrauben wieder befestigen, die Box mit dem Netzteil und das Netzteil mit der Steckdose verbinden – Im Prinzip können wir die Box in Betrieb nehmen.

Sofware-Installation

Etwas länger als der Zusammenbau der eGPU-Station dauert die Vorbereitung des Systems. Bis jetzt sieht Apple den Betrieb einer externen GPU nicht vor, damit das Macbook die Karte überhaupt erkennt, muss der SIP-Schutz aufgehoben werden. Danach steuern wir die Webseite von Bizon Tech an, der Anbieter hat eine Software zum Download bereit gestellt, die den GPU-Betrieb am Mac steuert. Z-Manager unterstützt Versionen ab macOS Sierra 10.12.1, Beta-Versionen jedoch nicht. Es sind im Grunde genommen nur zwei große Knöpfe, die wir im Z-Manager drücken müssen, nach jedem Schritt jedoch startet der Rechner neu. Beim dritten Neustart müssen wir das Thunderbolt-Kabel ans Macbook anschließen, nun können wir die Grafikkarte bei einer Anwendung ausprobieren.

Das Z-Manager am Mac.
Vergrößern Das Z-Manager am Mac.

Hier muss man anmerken, dass der Standard-Fall für die eGPU-Nutzung bei Bizonbox 3 über ein externes Display vorgesehen ist. Viele Profi-Apps wie Adobe Premiere oder After Effects erlauben das jedoch, direkt in den Einstellungen festzulegen, welche GPU zum Einsatz kommt. Für andere Fälle gibt es den HDMI-Dongle.

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