【eGPU】ノートPCにグラボを外付けしてお手軽ゲーミングPC化!!【GTX1050Ti】動画補足ブロマガ
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【eGPU】ノートPCにグラボを外付けしてお手軽ゲーミングPC化!!【GTX1050Ti】動画補足ブロマガ

2018-08-30 00:16




    ブロマガでは初めまして、ダンヴァムです。

    以前投稿したこちらの動画が予想以上の反響でしたので、ブロマガにてまとめ及び補足をすることにしました。


    この記事を読むなら動画は視聴済みでしょうから、前置きなしで本題に入りましょう。
    動画を未視聴ならば視聴をお勧めします。

    本稿では大きく以下の4点について解説します。

     1.そもそもGPUとは、そしてeGPUとは
     2.eGPUのメリット
     3.eGPUの接続方法とその規格
     4.動画への補足

    1~3は動画であまり触れていない部分、4は動画に付けた投コメとも一部重複します。

    また、とにかく解説に徹したので文字ばかりになってしまいましたが、ご容赦ください。


    1.そもそもGPUとは、そしてeGPUとは

    動画でも解説した通り、eGPUとは「external Graphics Processing Unit」の略称です。
    「外部のGPU」という名ですが、そもそもGPUとはなんなのでしょうか。

    GPU(グラフィックコントローラとも)とは、画像処理に特化したプロセッサのことです。画像処理はコンピュータの処理の中でも大量の演算を高速に行う必要のあるものなので、このようなものが専用に用意されているのです。
    とりあえずは、GPUの性能がPCのグラフィクス性能に深く関わる、という点を頭に入れておいてください。 

    さて、GPUの形態は「オンボードグラフィック」と「ビデオカード」に大別できます。オンボードグラフィックとは、マザーボードに直接搭載されたGPUのことです。最も一般的なものはIntel製CPU内蔵のIntel Graphicsシリーズ(CPU統合型GPU)でしょう。
    今年話題になったKaby Lake-G搭載のRadeon RX Vega M Graphicsもこれにあたります。
    また、NVidia MX150等のdGPU(統合型GPUとは別に搭載されたGPU)も「オンボードグラフィック」です。

    一方ビデオカードとは、マザーボードから独立したGPUです。マザーボード上の拡張スロット等に差し込むことによって機能するグラフィックボード(グラボ)はこれにあたります。

    この2者はそれぞれに長所・短所を持ち合わせており、まとめると以下のようになります。



    上記はあくまで傾向であって、高性能・低性能といった話は物によりけりです。
    例えば、NVidia GeforceシリーズのノートPC向け(オンボード)は、性能では同世代同クラスのデスクトップ向け グラボ)とほぼ遜色ないものになっています。
    ただし、本項ではIntel Graphicsのような統合型GPUを搭載した大多数のノートPCを中心に話を進めていくので、ノートPC向け高性能GPUの話は意図的に避けます。この件に関しては後述します。


    さて、この長所・短所を見ればわかると思いますが、ビデオカードはノートPCには向きません。そもそもスペース的に制約の多いノートPCでは搭載する物理的余裕がないからです。
    また、高性能なGPUを搭載してしまうと消費電力の増加によってバッテリー駆動時間が減少するということもあって、多くのノートPCでは、Intel Graphics等の性能は低いものの電力消費やコストで有利なGPUを採用しているのです。

    もちろん、Intel Graphicsの性能が低いと言っても、ネットサーフィン・動画視聴・ワープロ・表計算等々を行うには十分な性能を有しています。
    そのため、スペース・電力的に余裕のあるデスクトップPCでも、軽作業を想定したPCの場合にはIntel Graphicsのみという構成も多々あるほどです。
    しかし、3DCG描画といった負荷のかかる処理を要する作業となると話は変わってきます。Intel GraphicsのようなGPUでは能力が到底足りていないのです。

    そうした高負荷の描画処理を行わなくてはならない場合、高性能なグラボを搭載したデスクトップPCを用いるのが最も一般的です。
    デスクトップPCならば、スペースや電源の問題をあまり気にする必要がないので、必要なスペックのグラボを比較的自由に搭載することができるからです。
    いわゆる「クリエイター向けデスクトップPC」や「ゲーミングデスクトップPC」がその他のPCと決定的に異なるのはこのGPU性能の部分なのです。

    一方で、やはりノートPCのグラフィクス能力を高めたいという考えもありました。
    しかし、オンボードグラフィックの高性能化はデメリット(後述)があります。
    そこで、グラボを外部ユニット化し、接続時のみ高性能なGPUを使えるようにしてみよう、というのがeGPUなのです。


    2.eGPUのメリット

    動画では説明しきれなかった部分も多いので、ここで改めて一通り解説します。

    ①デスクトップPCが不要になる
    もしグラフィクス能力を必要とする作業のためにノートPCの他にデスクトップPCを所有しているならば、eGPUを使用してノートPCのグラフィクス能力をデスクトップPC並みに引き上げることによって、デスクトップPCが不要になる可能性があります。
    もちろんデスクトップPCならではの利便性もあるのですが、わざわざ所有する必然性は格段に低くなります。
    ノートPC+デスクトップPCからノートPC+eGPUとすることにより、さらに以下のようなメリットがあります。

    A.環境の統一
    ソフトのインストールや更新・環境構築といった時間のかかる作業を一本化できます。

    B.コスト減
    デスクトップPCの維持・買い替えという出費がなくなることで、コストの削減が期待できます。

    C.省スペース
    PCケースにはPCとして必要なパーツがすべて詰まっているのに対して、eGPUを構成するものはグラボと電源程度ですので、大抵はeGPUの方が小型です。
    机の周りをすっきりとさせることができ、掃除も楽になります。
    ちなみに、私はeGPUを使っていない時には本棚に仕舞っています。   

    D.移動の自由度
    デスクトップPCは据え置きが前提ですから、重く、かさ張りますし、ディスプレイやキーボードも必要で、移動には一苦労します。
    一方eGPUは、ノートPCとGPUBOXという箱1つ移動すれば済みます。
    ある時は自室、ある時はリビングというように、必要性や気分に応じて使う場所を変えられるようになります。

    ②ノートPCに高性能なGPUを搭載した場合に生じるデメリットの克服
    グラフィクス能力を必要とする作業をノートPCで行うならば、高性能GPUを内蔵すれば良いではないか、という考えは誰もが抱くと思います。
    しかしながら、高性能GPUを搭載したノートPCには問題点も多く、eGPUとして外部ユニット化することには明確なメリットがあるのです。
    以下に高性能GPU搭載ノートPCの欠点とeGPUならばどうか、という点を挙げます。

    A.選択肢
    高性能GPUと言えばRadeon RX Vega M Graphicsを搭載したKaby Lake-Gが今年話題となりましたが、ブロマガ執筆現在入手可能なKaby Lake-G搭載ノートPCは、HP Spectre X360 15やDELL XPS 15 2-in-1等ごくわずかです。
    その他の高性能GPU搭載ノートPCも機種がかなり限定され選択肢が狭いのです。
    特にKaby Lake-G搭載機は今のところ15インチのものしかありませんから、モバイル用途でノートPCを持つ人にとっては検討外となるでしょう。
    Thunderbolt3対応のノートPCの方が選択肢が豊富なので、eGPUならば自分のニーズに合ったノートPCを購入できるメリットがあるわけです。

    B.故障のリスク
    GPUは高性能であればそれだけ大きな熱を発します。
    ノートPCという狭い物理スペースにCPUとGPUの2つの熱源を押し込む構造は熱処理上非常にシビアであって、故障のリスクを高めます。
    ゲーミングノートPCがやたらとゴツいのは、この点をクリアするために大型のファンを内蔵していることも理由のひとつです。
    その点eGPUは熱源を分離しているので、グラボがいくら発熱してもノートPC本体を痛めることはないのです。

    C.GPU交換
    マザーボードに直付けされたGPUの自力での交換は基本的に不可能です。
    なので、GPUが故障するとノートPCそのものが使えなくなるリスクがありますし、性能に不満を感じたとしてもアップグレードすることは不可能です。
    ユーザーの手でBOXにグラボを入れるタイプのeGPUならば、グラボが壊れてもノートPC自体は本来の性能で使え、グラボの交換やアップグレードも自由に行えます。

    D.バッテリー持ち
    高性能なGPUほど電力消費が大きいので、基本的にバッテリー持ちは悪化します。
    ノートPCを出先で長時間充電せずに使う人とっては致命的なことでしょう。
    eGPUだと非接続時はただのノートPCですからバッテリー持ちは良好です。

    以上のように、高性能GPU搭載ノートPCには問題点も多いのですが、ノートPC単体で高いグラフィクス能力を得られる、という唯一無二の長所も存在します。
    出先では一般的な性能のノートPCを使うというユーザーが、自宅や事務所で高負荷作業を行うならばeGPUが良いですが、出先でも高いグラフィクス性能が必要な人は高性能GPU搭載ノートPCを購入すべきでしょう。

    なお、ここまで挙げてきたeGPUのメリットは「GPUBOXにグラボを入れるという作業をユーザー自身の手で行えるタイプのeGPU」におけるものであることを付け加えておきます。

    先日、Mac向けeGPUとしてBlackmagic eGPUが発表され話題を呼びましたが、これはグラボの交換が不可能なデザインになっています。そういうeGPUもあるんです。
    もちろん、Blackmagic eGPU自体は悪いものではないでしょう。
    しかし、「自分好みの性能にできない」「数年先、性能が陳腐化してもアップグレードできない」「故障しても自分では手が付けられない」と言ったように、汎用のGPUBOXを利用すれば得られるメリットが潰れてしまっている点はちょっともったいない感じがしますね。

    Lenovo Thunderbolt3 Graphics Dockのように携帯可能なサイズにするというのならば、ユーザーサイドで手が入れられないのも納得できるんですけども。

    私はゲーミング用途でeGPUを導入しましたが、海外では仕事での利用も多いようです。 中でも私がよく聞くのはクリエイターが導入する例です。

    クリエイターの間では昔からMacBookが普及しており、いまだにその傾向はあるようですが、MacBookのGPU性能は貧弱なために、デスクトップPCを別個に用意する人も多くいます。
    こういった人々の場合、グラフィクス能力をeGPUで補えばMacBookに一本化できるので、メリットが大きいようです。

    日本ではまだこれから普及といった感のあるeGPUですが、既にその有用性は折り紙付きと言えるのではないでしょうか。

      
    3.eGPUの接続方法とその規格

    動画ではThunderbolt3(TB3)を利用した接続方法を紹介しました。
    TB3は2015年に策定された新しい規格です。ではそれ以前にはeGPUは不可能だったのかというと、そうではありません。
    動画で紹介した方法も含め、4つの方法を紹介します。

    ①ExpressCard
    ExpressCardとはノートPC用小型拡張カードで、2003年に策定されました。なんか昔使った覚えあるぞという声もあるでしょう。
    このExpressCardスロットを利用してグラフィックボードをノートPCに接続するのが最初の方法です。
    EXPGDCという製品のExpressCard仕様でこの方法が可能らしいのですが、ExpressCard規格自体が大分前に廃れてしまっていることもあって私も詳しいことはよく知りません。

    ②miniPCIe
    miniPCIeとはノートPC向けバス規格です。これは見たことないという声が多いかと思います。
    というのも、miniPCIeは大体ノートPCの内部にあり、ケースを開けないと見ることができないからです。
    無線LANカードが刺さっていることが多いので、無線LANカードを交換した経験があれば見たことがあるでしょう。
    miniPCIeはExpressCardとは異なり割と最近のノートPCにも付いていたためか、これを利用した例は調べるとそこそこの数ヒットします。
    eGPU接続の際は、空きスロットがあればそこを利用、なければ無線LANカードを抜いて空きスロットを作ることになります。
    ただし、miniPCIeはメーカー側でホワイトリストが設定されている場合があり、接続しようにも弾かれてしまうことがあるようです。
    失敗しないためには、きちんと機種名で検索をかけて先駆者を探すのが良いでしょう。
    また、miniPCIeスロットを露出するためにバックパネルを外さなければならない場合、据え置き化もしくは接続の度にバックパネルを外すという少々難儀なことになります。
    バックパネルの加工はさほど難しくないですが、リスクもありますから考え物ですね。
    EXPGDCのminiPCIe仕様やPE4Lというアダプタを使用して接続可能です。

    ③Thunderbolt2
    Thunderbolt(TB)とはPCI ExpressとDisplayPortを元にしてアップルとインテルが策定した高速データ転送規格であり、その第2世代がThunderbolt2(TB2)です。
    2013年末に策定された(初代TBは11年)のに、2015年には後継のTB3が策定され、ほとんど普及しなかったのは流石アップルというところ。
    miniDisplayPortと同様のコネクタ形状で、後継のTB3とはコネクタの互換性もないのですが、信号には互換性があるので、変換コネクタを介してTB3のeGPU機器が使える場合がある模様です。
    該当する時期のMacを使用している場合にはこの方法で接続することになるでしょう。
    第1世代のTBでも同じことが可能かどうかは不明です。

    ④Thunderbolt3
    動画で紹介した方法がこれです。
    前述TBの第3世代で、コネクタはUSB-Cを使用します。
    現状のコネクタ規格としてUSB-Cがかなり優れているということもあり、これを利用するTB3はTB2とは比較にならないほど普及してきています。
    今年発売の各社フラッグシップモデルはほとんどがUSB-C搭載ですが、この中にはTB3に対応した製品も多く、今後も更なる普及が見込めます。
    eGPUへのOSレベルでの対応も進んできていますし、マイニング需要などにも後押しされてGPUBOXの新製品も続々発表されています。
    今まではeGPUというとニッチな感が否めず、接続の難易度も少々高かったのですが、ようやくeGPUを快適に使うに必要な環境が整ったといった趣がありますね。

    TB3を使用してeGPUを接続する場合、気を付けなければならないのが、自分のPCはTB3に対応しているのかどうかという部分です。
    そもそもUSB-CはUSBケーブルのコネクタ規格のひとつで、本来TB3とは別系統の規格なのですが、「オルタネートモード」という、ケーブルの一部を他のデータ転送規格に転用することもできる機能が付いています。
    TB3はUSB-Cに便乗しているデータ転送規格のひとつに過ぎないので、USB-CでもTB3が使えない場合があるのです。
    TB3は必ずUSB-Cですが、USB-Cが必ずしもTB3に対応するとは限らない、という部分を覚えておきましょう。
    eGPUを接続するにはただのUSB-CではなくTB3に対応している必要があります、まずはそこを確認しましょう。

    今からeGPUを導入するなら、ほとんどの場合はTB3を利用することになると思いますが、古いノートPCの再利用としてminiPCIe等を利用したeGPU接続を行う人もいるようです。
    興味のある方は試してみてはいかがでしょうか。


    4.動画への補足

    ここからは動画への補足、コメント返し等を行います。
    投コメでの補足とも重複する部分が多々ありますが、ご容赦ください。

    ①音量小さくないか?
    動画編集時点ではではもっと大きく聞こえてたんですけどねぇ…アップロードしたら意外と小さかったです。
    次に動画を投稿する機会があったら大きくしてみます。

    ②ケースが高い
    値段関連のコメントは結構多かったですね。
    確かに、AKiTiO Thunder3 PCIeBOXの37000円という価格は決して安いものではありませんが、何とも比較せず、数字だけを見て物を語るべきではないでしょう。
    投コメでも補足を入れましたが、GTX1050Ti相当のグラフィクス能力を持つPCを一から揃える場合にはざっと10万円以上かかるのが相場です。
    TB3に対応している必要はありますが、ノートPC+グラボ込み6万円で環境が整うならば安いものです。
    しかも、グラボを新しくしてもBOXは使いまわせますから1回の投資で済みます。
    TB3対応のノートPCが続々登場している現在、普段からノートPCを使っているならば、eGPUを利用するのが最も手軽にゲーミング環境を得る方法と言えるでしょう。

    ③MX150搭載ノートでも拡張できる?
    dGPUを搭載するノートPCに関するコメントですね。
    MX150搭載であってもTB3接続さえできれば拡張は可能なはずです。
    基本的には動画で示した手順でグラフィクスの優先度をeGPU優先に切り替えてやれば、Intel GraphicsだろうとMX150だろうと関係ないはずだからです。

    ④Kaby Lake-G搭載ノートでいいんじゃない?
    「2.eGPUのメリット」の②で挙げた理由から、私は高性能GPU搭載ノートPCよりもeGPUの使用をお勧めします。

    ⑤組み立ては素手でいいのか?
    大丈夫です。
    コメントで書いてくれた人もいますが、GPUBOX自体がアルミ製なので触れば自然と放電できます。
    ちなみに、デスクトップPCを自作する場合にも同様で、PCケースが金属製ならばあまり神経質になる必要はないです。
    「帯電しやすい体質である」「最も乾燥する冬場の作業である」「周囲に放電できる物がない」といった場合には静電防止手袋を着用すべきでしょう。

    ⑥裏のカバーは取らなくていいのか?
    これ相当つっこまれてましたが、結論から言うと大丈夫です。
    動画では見えませんが、薄いアルミ板一枚で歪みが出るほどタイトではないからです。
    設計の差異や個体差によって、搭載するカードのサイズは微妙に異なるものですから、多少のゆとりをもって作られているのでしょう。
    エアフローを心配する声もありましたが、これも実際使ってみて問題はなかったです。
    カバーを紛失したくないですし、ついでにゴミの侵入も防げますからこのまま使おうと思います。

    ⑦Macについて
    AKiTiO Thunder3 PCIeBOXでの例については、投コメで補足したことがすべてです。
    ただ、MacにeGPUを接続する方法自体は国内サイトでも簡単に知ることができます。
    Macユーザーはそこから当たってみるのが良いでしょう。
    前述の通り、海外ではMacBookとeGPUの組み合わせが高い評価を受けていますので、海外サイトも調べれば大抵のことはわかると思います。

    ⑧○○ベンチもやって欲しい
    今回はゲーミングPC化と銘打ったこともあってゲームのベンチマークソフトで性能検証しましたが、他のソフトも結構需要があるみたいですね。
    ベンチマーク編自体がかなり好評でしたし、いずれベンチマークだけの動画を作るかもしれません。作らないかもしれません。

    性能低下の原因
    これは色々な説が出てましたが、どうも帯域の問題っぽいでしょうか。
    まぁなんにせよユーザーサイドで解決できる問題ではないので、最大で2割程度落ちるという点だけ押さえておけばよさそうです。


    以上、解説してみましたがいかがだったでしょうか。

    今後も気になるコメント、質問等があれば投コメかブロマガで補足するつもりです。


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