Les premiers concepts de GPU externe pour PC portables remontent à de nombreuses années. Mais il s’agissait généralement de liaisons propriétaires, avec des modules d’upgrade onéreux et limité. On pense notamment au XGP d’AMD et au dock Shadow de MSI pour le GS30. Mais depuis quelques années, diverses marques développent des boitiers reliés en Thunderbolt, AMD s’étant même invité à la fête pour lancer XConnect, une standardisation de la communication via Thunderbolt avec les GPU. Intel s’est empressé de reprendre ce cahier des charges pour introduire le mode eGFX pour son standard Thunderbolt 3. Ceci inclut notamment un BIOS adapté (au niveau du PC) afin que le mode plug’n play fonctionne correctement mais aussi un firmware spécifique Thunderbolt ainsi qu’un câble actif.

Tous les PC portables équipés de Thunderbolt 3 ne sont donc pas forcément compatibles, mais en pratique, c’est souvent le cas, que ce soit dès le lancement ou via une mise à jour ultérieure. Les constructeurs ne s'amusent toutefois pas à garantir la compatibilité avec d'autres marques pour éviter les déconvenues, et aussi parce qu'ils tentent en général d'associer ces boitiers à leurs propres machines.

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Notons aussi que toutes les liaisons Thunderbolt 3 ne se valent pas : certaines se contentent de 2 lignes PCI-Express au lieu de 4 en ce qui concerne la liaison directe au CPU. Même s'il subsiste 40 Gb/s de bande passante au total, les performances peuvent donc être réduites. Si l'on en croit un article de Notebookcheck.net, la difference ne serait toutefois que marginale tant que l'on utilise un écran externe.

Desktop vs laptops vs externe

Ainsi, on peut acheter un boitier eGFX, un GPU et brancher le tout sur un PC portable n’ayant initialement que peu ou pas de puissance 3D et le transformer en un véritable PC de jeu. Tout du moins, c’est ce que veut la théorie, car bien sur qui dit Thunderbolt 3 dit connexion en PCI-Express 3.0 4X, soit 4 fois moins de bande passante qu’un port PCI-Express classique. Et il faut aussi prendre en compte la partie CPU, qui peut limiter certains jeux puisque ces solutions de boitiers eGFX s’adressent à tous type de laptops.

Nous avons donc rassemblé plusieurs éléments. D’abord, un dock eGFX, en l’occurrence un Razer Core v2. Il en existe bien d’autres chez Asus, Zotac, PowerColor, Alienware, et bien d’autres, mais la recette de base est toujours la même : un contrôleur Thunderbolt, une alimentation externe et un slot PCI-Express 3.0 16X.

Ensuite, nous avons souhaité tester 2 types de PC portables, à la fois un modèle « hautes performances » avec un processeur très proche de ce que l’on trouve sur PC de bureau, et un ultrabook équipé d’un CPU basse consommation, dont la fréquence plus basse peut introduire une bride à certains jeux. Il s’agit donc des Razer Blade 14’’ et Razer Blade Stealth, le premier disposant d’un i7-7700HQ (très commun sur le milieu et le haut de gamme mobile) et le second d’un i7-8550U. Les 2 processeurs embarquent 4 cores et 8 threads, 6 Mo de cache et une architecture identique, mais si le premier fonctionne entre 2,8 et 3,8 GHz, le second se contente de 1,8 GHz en fréquence de base et 4 GHz en Turbo. En pratique, dans les jeux, si l'i7-7700HQ tourne très souvent entre 3,4 et 3,5 GHz, l'i7-8550U est beaucoup plus fluctuant, variant entre 1,8 et 3,6 GHz.

Pour aller avec tout ce beau monde, il nous fallait des GPU, et nous avons décidé de nous arrêter sur 2 cartes : les GTX 1060 et GTX 1080 Ti. Pourquoi celles-ci en particulier ? D’une part parce que la GTX 1060 représente le milieu de gamme « + » par excellence, qu’elle est suffisante pour jouer très confortablement en Full HD, mais d’autre part parce que le Blade 14’’ embarque une GTX 1060 lui aussi. Cela permet donc de comparer la solution GTX 1060 de bureau + boitier eGFX à la GTX 1060 intégrée directement au notebook. La GTX 1080 Ti quant à elle est là non seulement parce qu’il s’agit du GPU le plus puissant du moment, ce qui représente une upgrade naturelle pour n’importe quel laptop, mais aussi et surtout parce qu’en tant que carte graphique puissante, elle pourra mettre en exergue un goulot d’étranglement dû à la liaison Thunderbolt.

Nous rajoutons à tout cela une configuration de bureau à base d’i7-8700K qui servira 2 propos. D’abord, en bridant le 8700K à 4 cores, 8 threads et 3,5 GHz, nous pourrons comparer les performances des 2 GPU dans le dock eGFX et en liaison pleine vitesse (PCI-Express 3.0 16X) mais avec un CPU très proche de l’i7-7700HQ du Blade. Ensuite, en rétablissant les 6 cores, 12 threads et pleine fréquence de l’i7-8700K, nous pourrons vérifier si oui ou non cette configuration apporte un mieux dans les jeux par rapport à un i7-7700HQ qui est pourtant déjà très costaud.

Ecran externe recommandé

Mais avant d'aller plus loin, il faut préciser que toutes les mesures du boitier eGFX ont été faites avec un écran externe. Et cette précision a son importance car comme vous le verrez plus loin, les 4 lignes PCI-Express 3.0 représentent déja un goulot d'étranglement pour le GPU. S'il doit en plus décharger son frame buffer par ce même lien afin de renvoyer l'image vers l'écran du PC portable, les performances diminuent encore. Et l'impact sera d'autant plus important que la résolution du rendu sera élevée. En Full HD avec une GTX 1060, l'impact est minime (mais néanmoins bien présent). En qHD ou un UHD, la limitation est bien plus sévère et atteint jusqu'à 20 %.

Performances en pratique

Comme on pouvait le craindre, les GPU reliés en Thunderbolt à l'i7-7700HQ du Blade font sensiblement moins bien que lorsqu'ils sont reliés en PCI-Express 3.0 16X à un CPU similaire. Mais en vérité, les performances sont clairement décevantes.

 

Pour replacer les choses dans leur contexte, la GTX 1060 pour PC portables affiche des performances en moyenne 7 et 15% inférieures (en FHD et UHD respectivement) au modèle desktop. Mais elle surpasse tout de même de 24 et 12% la GTX 1060 de bureau placée dans le boitier eGFX. Cela signifie que la même GTX 1060 reliée en Thunderbolt procure des performances globalement 30% inférieure au cas ou elle est utilisée dans un PC de bureau. Et encore, ceci concerne un branchement à un écran externe. Si vous souhaitez utiliser l'écran de votre laptop, vous tomberez entre 35 et 40% de pénalité !

Le cas de la GTX 1080 Ti est un peu à part puisqu'il n'existe aucun équivalent mobile. Et contrairement à ce que nous pensions, la perte impliquée par la liaison externe est (légèrement) moins importante qu'avec la GTX 1060. Car meme s'il y a plus d'informations à transmettre, le carte graphique est tellement puissante que c'est le processeur qui commence à limiter et ne peut donc pas alimenter le GPU comme il le faudrait.

Limitation CPU

La limitation CPU que nous soupçonnions est donc bet et bien de la partie. C'est particulièrement flagrant dans Civilization VI en Full HD ou les GTX 1060 et GTX 1080 Ti fournissent les mêmes performances avec l'i7-7700K ou l'i7-8700K. On constate aussi que si globalement notre i7-7700K bloqué à 3,5 GHz semble se comporter de facon similaire à l'i7-7700HQ, l'i7-8550U du Blade Stealth est bien différent. Dans de rares jeux, le manque de cores se fait sentir. C'est le cas de Civilization VI. Mais dans la majorité des titres, le Blade Stealth s'en sort un peu mieux. C'est très probablement à cause d'un Turbo mode 400 MHz supérieur qui lui permet de occasionnellement grimper un peu plus haut que le CPU du Blade.

On notera aussi que le passage de l'i7-7700K à l'i7-8700K était parfois très remarqué (+25% dans Civilization VI, +13% dans Project CARS 2, +8% dans Forza Motorsports 7) mais généralement, il n'a guère d'influence significative sur les framerates, que ce soit avec la GTX 1060 ou la GTX 1080 Ti, et ce que ce soit à cause des cores ou de la fréquence supérieure. Ce qui nous permet d'établire qu'un i7-7700HQ devrait en principe se montrer suffisant pour l'immense majorité des jeux.

Par contre, même si nous n'avons pas pu tester les performances avec un dual core mobile de 7e génération (i7-7500U par exemple), on peut aisément imaginer que ce genre de portables sera limitant pour le GPU.

GPU intégré puissant ou dock Thunderbolt ?

Les GPU pour PC portables sont extrêmement couteux. Non seulement Nvidia (et AMD quand c'est applicable) surfacture les puces, car elles sont triées pour isoler les meilleurs specimens, mais en plus qui dit GPU dédié dit refroidissement et châssis à adapter. Un PC portable à base de GTX 1060 est selon nous le minimum à viser pour jouer correctement en Full HD. Ces machines coutent en général entre 1500 et 2000 € selon l'équipement qui les accompagne. En face, un ultrabook avec Thunderbolt et quad core (i5-8250U par exemple) débute autour de 800 € (Lenovo Ideapad 720S, HP Spectre X360) mais à vrai dire, si vous rajoutez la nécessité d'un stockage suffisant, d'un écran digne de ce nom et de suffisamment de RAM, vous y laisserez plutôt entre 1000 et 1200 €. Il faut rajouter à cela un dock eGFX (300 € minimum) et une GTX 1060 (300 € aussi). Soit un total de 1400 € minimum, et facilement 1800 €, pour des performances qui resteront inférieures à celles d'un notebook 15,6" avec i7-7700HQ et GTX 1060 intégrée.

Asus XG Station Pro TB3
Un modèle tel que le XG Station Pro d'Asus, annoncé à 330 $, rend l'upgrade viable pour un plus grand nombre.

On pourra ensuite débattre sur le fait que l'ultrabook offre plus d'autonomie et reste plus léger/fin lors des déplacements. Mais d'un autre côté, une GTX 1060 intégré signifie que vous pourrez jouer n'importe où sans devoir trimbaler avec vous votre énorme dock eGFX. Pensez aux vacances à l'étranger, ou plus simplement aux déplacements ou l'espace et le poids seront comptés.

On peut aussi envisager des laptops dotés de Thunderbolt mais pas forcément très légers (Aspire V17 par exemple, 17,3" et 3 Kg) mais alors pourquoi ne pas opter directement pour un modèle avec GPU intégré ?

Le constat : des performances questionnables

La solution d'un GPU dans un dock relié en Thunderbolt est pour le moins séduisante. Je m'imagine très bien rentrer du boulot, connecter un unique câble à mon ultrabook, et mon GPU apparait, ainsi que tous mes périphériques, prêts pour une nuit de gaming acharné. Et le lendemain, je peux à nouveau profiter d'une machine fine et légère lors de mes déplacements (elle aura été rechargée par ce même câble), sans m'encombrer du superflu. En prime, l'upgrade du GPU reste possible, un luxe rare dans le monde des PC portables.

Mais cette solution n'est pas forcément très économique, à cause notamment d'un boitier souvent couteux (de 300 à 600 €) et d'une connexion qui bride les GPU. Sur le milieu de gamme (budget total de 1500 à 2000 €), les performances sont meilleures en optant pour un laptop avec GPU dédié.

L'ensemble se révèle toutefois viable dans le cas ou vous souhaitez maximiser les performances, avec un gros budget permettant d'opter pour une GTX 1080 Ti. Alors, avec 2000 à 2500 €, vous pouvez profiter d'un ensemble aussi performant que les laptops à 3000 €. Et plutôt plus polyvalent selon moi.

 

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