新型MacBook Proに関する最も頻繁な不満の一つは、Windows版のGPUと比べて性能が比較的低いことです。しかし、最近になって独立系開発者によって改善が見られ、冒険心旺盛な人なら、数ドルを惜しまずに外付けGPUを自作し、Thunderbolt 3搭載Macに接続できるようになりました。
外付けGPUの将来性
Thunderbolt 3 プロトコルの開発中に、単なるハックではなく、外部 PCI-E ブレイクアウト ボックス内の GPU とシームレスにインターフェースする機能が追加されました。
理論上、外付け GPU により、ユーザーは、通常ラップトップに搭載されている低性能の GPU の束縛から解放され、外付けエンクロージャ内のデスクトップ ユニットを活用できるようになります。これにより、熱条件が改善され、消費エネルギーに制限がなくなるというメリットが得られます。
Apple が明示的にサポートすることに決めた場合、このプロセス全体は Windows と同じくらい簡単になる可能性もあります。
Windows 10ユーザーの場合、ほとんどの外付けGPUソリューションはプラグアンドプレイで動作します。このプロジェクトで使用した、Mac Pro風のRazer Coreは問題なく動作し、Boot CampでWindowsを実行しているMacでもほとんど設定は必要ありません。
しかし、macOSでは、OS自体を変更しない限り、外付けGPUアセンブリ全体が全く動作しません。また、macOSの実装ではビデオ信号をMacBook Proの画面にフィードバックできないため、外付けモニターが必須となります。
外付けGPUの現実
AppleInsider による macOS での Razer Core と Nvidia GTX 980 のテストでは、ほとんどいじったり設定したりすることなく、4.5 テラフロップスを達成し、2 年前の Nvidia 770 では 3.1 テラフロップスを達成しました。
Windows 10 の新しい Nvidia 1080 は約 9 テラフロップスを実現し、GTX 1070 は 6.5 テラフロップスを実現します。
比較すると、ハイエンドの受注生産 15 インチ MacBook Pro に搭載されている Radeon Pro 460 は GPU あたり 1.6 テラフロップス、デュアル AMD FirePro D700 を搭載したカスタムビルド Mac Pro は 3.5 テラフロップスを実現します。
実用的な測定
ただし、テラフロップスが 3 倍になることは、必ずしもパフォーマンスが 3 倍になることにはなりません。
テストシステムは、2.9GHzクアッドコアプロセッサ、512GB SSD、Radeon Pro 460 GPUを搭載したMacBook Pro 15インチモデルです。テスト用の外付けGPUは、Razer Core外付けThunderbolt 3エンクロージャに搭載された4GB GDDR5 RAMを搭載したNvidia GTX 980です。
ゲームプレイが大幅に高速化しました。MacBook Proを外付けGPUなしで使用した場合、「トゥームレイダー」はデフォルト解像度1650x1050で平均55フレーム/秒、最低でも31.4フレーム/秒まで低下しました。
外部 GPU を使用すると、平均フレーム レートは 81 フレーム/秒に上昇し、48 フレーム/秒を下回ることはありませんでした。
Final Cut Pro Xの「BruceX」ベンチマークも、外付けGPUの有無で実行しました。3回実行した結果、GPUなしで46.6秒、外付けGPUありで26.8秒という平均時間でした。比較のために付け加えると、Radeon R8 M395X GPUを搭載した2015年後半のiMac 5Kでは、このテストを32.8秒で完了しています。
他の要素を考慮に入れない GPU パフォーマンスの生の測定値として、Geekbench 4 GPU OpenCL Compute スコアは、外部 GPU なしの 59180 から、外部 GPU 実行時の 87250 に急上昇し、2015 年後期の iMac 5k を上回りました。
しかし、この目覚ましいパフォーマンス向上には、それなりの代償が伴います。GPUに負荷をかけたRazer Coreはベンチマークテストで非常に大きな音を発し、ケースから3フィート（約90cm）離れたところで71dBに達しました。これは、時速65マイル（約10フィート）で走行する車に10フィート（約3m）離れた場所から聞こえる音量とほぼ同じです。アイドル状態では、カードとケースを合わせた状態で約49dBです。
MacBook Pro は負荷がかかっているときは約 36dB、アイドル時または軽負荷時は約 31dB です。
熱も問題です。67℉（約20℃）の吸気は、ケースとカードによって114℉（約44℃）まで加熱されました。ケースが適切な冷却を行うためにどの程度の風量が必要なのかは不明ですが、ファンを高速回転させる際に、出力はティッシュペーパー1箱分を机の向こう約90cm（約90cm）まで吹き飛ばすほどでした。
装置は騒音が大きく、十分な換気を必要とするだけでなく...
支払う代償は文字通り高額だ
私たちがすべてのテストを行ったRazer Coreの小売価格は500ドルです。まともなグラフィックカードには少なくとも250ドルはかかると予想されますが、その選択は読者の皆さんの課題として残しておきます。
今後、他の筐体オプションも登場予定です。Power ColorのDevil Boxはまだ発売されていませんが、ここで紹介した手順で問題なく動作するはずです。価格は380ドルで、数量は「ごく限定」となります。
Akitioは、USB 3.1 Type Aポートとギガビットイーサネットプラグを装備していない外付けGPUボックス「Node」もリリースしました。Akitio Nodeの希望小売価格は299ドルで、こちらもまだ発売されていません。
参入障壁が金銭的にあるだけでなく、...
この処置は臆病な人には向かない
macOSで外付けGPUを動作させるには、ターミナルからシステム整合性保護（SIP）を無効にする必要があります。その後、一部のThunderbolt 3周辺機器にAppleが設けたブロックを回避できるハックをインストールする必要があります。
3つ目に、DSDTシステムファイルを編集して機能を有効にする必要があります。その後、グラフィックカードを識別するためのスクリプトを実行する必要があり、さらにドライバーのインストールが必要になる場合もあります。
さらに、互換性の問題にも対処する必要があるかもしれません。GPUが「リファレンスデザイン」またはメーカーの標準に近いほど、結果は良くなります。
AppleInsiderは今のところNvidia 700、800、900シリーズのカードのみ動作を確認していますが、フォーラムではAMDカードやその他のNvidiaカードが問題なく動作しているという外付けGPUに関する議論が最初に巻き起こったという報告もあります。最新の1000シリーズカードもおそらく動作するでしょうが、NvidiaはまだmacOS対応のドライバーを開発していません。
他のレポートでは、AMD の Radeon カードも機能すると主張していますが、それらは Apple の Retina iMac ラインに搭載されているカードと同様のカードに限定されているようです。
さらに潜在的な落とし穴が待っています!
成功の鍵はハードウェアの選択です。先ほどリファレンスデザインカードについて触れましたが、カードが仕様に準拠していることを確実に把握することが、このプロセスにおいて非常に重要です。
Hackintoshユーザーに聞いてみれば分かるが、何かが壊れる可能性、それも劇的に壊れる可能性はある。AppleのポイントアップデートはThunderbolt 3のハッキングをブロックできるが、現在の10.2.2ベータ版では現時点ではブロックできないようだ。Appleは理論的には、互換性のないカーネル拡張設定データ（Incompatible Kernel Extension Configuration Data）にサイレントパッチをリリースしてハッキングをブロックすることもできるだろう。
少なくとも現時点では、Thunderbolt 3ハックを使ってmacOSに正しく接続する必要があるPCI-eブレークアウトボックスは、接続されたシステムに15Wを超える電力を供給しません。これは、ハックの結果としてシステムがボックスを周辺機器と認識し、有効なフル電源として認識していないためです。この方法を使用する場合でも、外部電源が必要になります。
全体的に、この方法を取る場合は注意が必要です。失敗から得たデータは他の人に取ってもらいましょう。
古い機械は必ずしも除外されるわけではない
AppleInsider はこの記事で非常に深いプールの表面をかすめただけですが、Thunderbolt 2 搭載ハードウェア用の外部 GPU ソリューションは以前から存在しており、さまざまなレベルのソフトウェアおよびハードウェア ハックも必要です。
これまで、真に強力なカードを使用するには、PCI-E Thunderbolt ブレイクアウトボックスに追加の電源が必要でした。既に電源が搭載されているブレイクアウトボックスに外部電源を追加するのは、いわば「場当たり的」であり、Thunderbolt 3 実装に必要なハックよりもMacらしさに欠けています。
Thunderbolt 2 外付け GPU の例 (写真提供: Anandtech)
現時点では、AppleInsiderはThunderbolt 2対応の外付けGPUを推奨していませんが、可能ではあります。USB 3.1 Type-C対応のGPUを探そうとする手間は省きます。
現行および旧型のハードウェア向けの外付けGPUオプションについては、引き続き検討を進めています。Appleが明示的にサポートを開始すれば、選択肢は増えるかもしれませんが、それがこのコンセプト全体の真の問題ではないでしょうか？
もっと簡単な解決策があります...
...しかし、現時点では、Apple がそれを望んでいないため、それは存在しません。
Appleが明示的にサポートすれば、このプロセス全体はWindowsと同じくらい簡単になるかもしれません。しかし、Appleが一部のThunderbolt 3ハードウェアの正常な動作を意図的に無効にしているため、現時点ではそれは実現しそうにありません。
しかし、Intel Mac が最初に出荷されたとき、Windows を起動することはオプションではなく、Thunderbolt 3 の場合と同様に明確に禁止されていました。リリースの翌春になって初めて、Apple は Boot Camp を発表し、Mac に Windows をインストールする正式な方法を提供し、制限を解除しました。
そのため、おそらく Apple は悟りを開き、長い間噂されていた GPU 内蔵の Thunderbolt ディスプレイを実際にリリースするか、Mac ラップトップをワークステーションに変えるためのより優れたソリューションを求めるユーザーにとって障害を少なくするかのいずれかを行うでしょう。
