Der 2011er iMac und das leidige Thema mit der Grafikkarte

Wie im MacBook Pro von 2011 werkelt im iMac des gleichen Jahres auch eine Grafikkarte der AMD Radeon HD 6-Serie mit einer ähnlich hohen Ausfallrate. Beim iMac kann man leider nicht, wie beim MacBook Pro, auf die Intel HD3000 wechseln, so muss hier eine andere Lösung her. Zum Glück hatte Apple bei diesem Gerät die Grafikeinheit nicht auf dem Logicboard verlötet, sondern eine recht gebräuchliche MXM-Karte verwendet, die man austauschen kann. Beim Austausch kann man natürlich eine baugleiche nehmen mit dem selben Seriendefekt, diese wird aber auch nicht ewig halten. Als Alternative kann man MXM-Karten aus Dell/Alienware Laptops einbauen. Diese sind in der Regel auch deutlich günstiger. Übrigens sind auch bei den Modellen von 2009 und 2010 die Grafikkarten auf die gleiche Art und mit den selben Karten zu wechseln.

Vorteile:
* alternative Karten sind deutlich günstiger
* Karten der neueren Generation sind schneller und oft auch stromsparender
* Karten der neueren Generation sind metal-fähig, also für Mojave geeignet

Nachteile:
* Kein Bootscreen mehr. Bild kommt erst, wenn das OS komplett geladen ist
* Hintergrundbeleuchtung ist nicht mehr einstellbar
* Target-Mode funktioniert nicht mehr
* Kühler muss angepasst werden

Aber es gibt mittlerweile schon einige Lösungen, um die Nachteile auszumerzen, aber das ist etwas für die nächsten Beiträge. In diesem soll erst mal die defekte Karte ausgetauscht werden.

Bevor wir loslegen erst mal der obligatorische Haftungsausschluss:

Ich übernehme keinerlei Haftung für irgendwelche Schäden, die bei der Reparatur elektronischer Geräte, dem Aufbau und Betrieb elektronischer Schaltungen, an Personen oder Geräten entstehen können.

Welche Karten funktionieren?

Mann muss vorher wissen, dass in einem 21,5″ nur kleine MXM 3.0A Karten rein passen und im 27″ sowohl die kleine MXM 3.0A als auch die Größeren MXM 3.0B Karten. Karten die bis jetzt erfolgreich getestet wurden sind die MXM 3.0-B von Dell/Alienware GTX 765M, GTX 770M, GTX 780M und die GTX 860M. Dazu kommen noch die kleine MCM 3.0-A Karten Quadro K1100M und die K2000M.

Anpassung des Kühlers

Weil jede Karte einen anderen Aufbau an Komponenten hat, muss der Kühler in de meisten Fällen angepasst werden. Hierfür eignet sich ein Dremel oder vergleichbares Werkzeug. Für die hier benutzte GTX 765M (rechts) musste ich an zwei Stellen etwas aus dem Kühler flexen und das Kreuz auf der Rückseite musste auch etwas angepasst werden.

Auch für die von mir verwendete K1100M musste ich sowohl den Kühler als auch das Kreuz etwas anpassen. Beim Befestigen des Kühlers muss neben der Wärmeleitpaste auf dem GPU auch ein Wärmeleitmittel auf den Speicherchips, Spulen und Kondensatoren aufgetragen werden. Hier benutze ich gerne Wärmeleitpads statt Wärmeleitpaste. Normale Wärmeleitpaste kann hierfür auch nicht benutzt werden, weil der Abstand zwischen den Speicherchips und dem Kühlkörper deutlich größer ist als der Abstand vom GPU und dem Kühlkörper. Hierfür eignet sich ansonsten K5-Pro.

Einbau der Grafikkarte

Um die neue Grafikkarte einzubauen, muss erst mal die alte heraus – und dafür muss leider der ganze iMac auseinander gebaut werden. Leider gibt es bei iFixit nur eine Anleitung für den 21,5 iMac, aber nicht für das 27″ Modell. Die Schritte für den 27″ iMac sind nahezu identisch zu dem vom 21,5″ iMac. Lediglich befinden sich einige Kabel an einer anderen Stelle. So ist z.B. das Audio-Kabel bei Schritt 32 deutlich kürzer.

https://de.ifixit.com/Anleitung/iMac+Intel+215-Inch+EMC+2428+GPU+Karte+austauschen/5980

Was, wenn es dunkel bleibt?

Es können nach dem Tausch 3 Sachen passieren:  Zum einen startet der iMac und es kommt nach dem Starten des Betriebssystems auch ein Bild – das ich natürlich das, was wir wollen. Es kann aber auch nichts passieren, also dass der iMac überhaupt nicht startet. In diesem Fall ist auch nicht viel zu machen – heißt Karte wieder ausbauen. Hier besteht eventuell noch die Möglichkeit, die Karte mit einer neuen Firmware auszustatten. Dazu aber mehr in nächsten Beitrag. Es kann auch passieren, dass der iMac startet, aber kein Bild kommt. In diesem Fall kann man noch die Nvidia Webdrivers installieren, vorausgesetzt, man hat sich für eine Nvidia Karte entschieden. Allerdings gibt es für Mojave keine Nvidia-Webdrivers mehr.

 

System aufrüsten oder neu installieren

Nach dem Einbau wird das bereits installierte Betriebssystem weiterhin funktionieren. Auch sollten Updates keine Probleme machen. Allerdings macht eine Neuinstallation bzw. ein Upgrade auf ein neueres Betriebssystem Probleme. Dies endete in meinen Tests immer in einer Bootschleife. Um ein Betriebssystem installieren zu können, braucht man entweder einen zweiten Apple Rechner, wo man die Installation vollziehen kann und anschließend die Festplatte in den iMac baut, oder man muss die alte defekte Karte einbauen, solange diese noch im abgesichertem Modus funktioniert. Auch für die Installation per Mojave-Patcher muss man eine dieser beiden Optionen wählen. Allerdings besteht die Möglichkeit, den BootRom und das vBios der Grafikkarte zu modifizieren, sodass eine Neuinstallation möglich ist. Dies werde ich in meinem folgenden Blogeintrag dokumentieren.

MacBook Pro 2011 Grafikkarten-Problem und Lösung

Ein weiterer Kandidat, der bekannt ist für seine Grafikkarten-Probleme, ist das MacBook Pro von 2011 mit AMD-Grafik. Leider ist dieses nicht so einfach zu reparieren wie das Vorläufermodell mit NVIDIA-Grafikkarte war. Bei diesem Modell muss man den GPU komplett deaktivieren, also physisch vom Strom trennen. Aber erst nachdem man im EFI einen Eintrag erstellt hat, was das Gerät anweist, nur die im Prozessor integrierte Grafik zu nutzen.  Danach entfernt man einen kleinen Widerstand, der die Stromzufuhr zur GPU unterbricht. Diese recht einfache aber effektive Lösung habe ich auf realmacmods gefunden. Diese Anleitung habe ich hier ins Deutsche übersetzt und etwas angepasst.

Pro:

* GPU wird nicht mehr mit Strom versorgt, also weniger Stromverbrauch und weniger Wärmeentwicklung, also auch längere Akkulaufzeit.

Contra:

* Weniger 3D-Leistung, aber vollkommen ausreichend für die normale Arbeit
* Externer Monitor ist nicht mehr anschließbar
* man darf kein PRAM-Reset ausführen, dies löscht den EFI Eintrag und es bleibt dunkel. Aber dafür habe ich eine Lösung weiter unten.
* unter High Sierra funktioniert die Backlight-Steuerung nicht mehr. Hierfür gibt es allerdings eine Lösung.

Bevor wir loslegen erst mal der obligatorische Haftungsausschluss:

Ich übernehme keinerlei Haftung für irgendwelche Schäden, die bei der Reparatur elektronischer Geräte, dem Aufbau und Betrieb elektronischer Schaltungen, an Personen oder Geräten entstehen können.

Und man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Lötkolben haben…

Im ersten Schritt ändern wir einen EFI-Eintrag. Dies können wir auf 2 Wegen machen: Entweder der Mac bootet noch und wir können per Terminal den Eintrag setzen, oder der Mac bootet nicht mehr, dann müssen wir uns einen Linux-Distribution auf einem Stick erstellen und davon starten. Wenn der Mac noch startet, entweder normal oder im abgesicherten Modus, einfach das Terminal öffnen und Folgendes eingeben:

sudo nvram fa4ce28d-b62f-4c99-9cc3-6815686e30f9:gpu-power-prefs=%01%00%00%00

Dies funktioniert allerdings nicht immer, ist aber die Lösung wenn man mal eine PRAM-Reset ausgeführt hat, soweit man die Bildschirmfreigabe aktiviert hat. Dann kann man den defekten Mac mittels Bildschirmfreigabe von einem anderen Mac übernehmen und die EFI-Einstellung nochmals ausführen.

Der andere Schritt ist etwas aufwändiger. Wenn der Mac nicht mehr richtig hochfährt müssen wir uns einen USB-Stick basteln. Hierfür brauchen wir natürlich einen anderen Rechner der funktioniert.

Herunterladen von ArchLinux

Als Erstes muss man die neuste Version von ArchLinux auf https://www.archlinux.org/download/ downloaden.

Jetzt könnte man diese einfach auf eine CD/DVD brennen und von dieser direkt im SuperDrive des MacBook Pro starten. Oder man bastelt sich einen USB-Stick

USB-Stick erstellen

Als erstes muss man in Erfahrung bringen, welches Laufwerk der USB-Stick ist. Hierfür /Programme/Utilities/Terminal.app öffnen und mit dem Kommando diskutil list eingeben. Es erscheint etwas wie /dev/disk# (external, physical), wobei # die Nummer des Laufwerkes darstellt. Bitte genau prüfen, dass die Angaben in Größe und Namen stimmen.

USB-Laufwerke werden in OSX automatisch gekoppelt. Um das ISO-Image auf den USB-Stick zu schreiben muss das Laufwerk entkoppelt werden, nicht ausgeworfen. Entkoppeln erfolgt mit dem Kommando diskutil unmountDisk /dev/disk# wobei # natürlich die Nummer des Laufwerkes ist. Nun können wir das Image auf den USB-Stick mit dem folgendem Kommando sudo dd if=/Pfad/zur/ISO-Datei of=/dev/rdisk# bs=1m kopieren. Nach dem Kopiervorgang wird vom System eine Meldung generiert, dass er das Laufwerk nicht lesen kann. Dies ist allerdings normal und kann negiert werden.

MacBook von USB starten

CD/DVD einsetzen oder USB-Stick anschließen, Rechner einschalten und die ALT-Taste gedrückt halten. Im folgenden Startmenü “EFI Boot” auswählen. Sobald das ArchLinux Bootmenü erscheint die Taste e drücken um die Startoptionen von ArchLinux zu bearbeiten. Am Ende der Startoptionen nomodeset einfügen und mit Enter bestätigen. Wenn alles korrekt läuft, befindet man sich nach einiger Zeit in einer Linux-Konsole.

Eventuelle alte Einstellung löschen

Die EFI-Variablen werden automatisch eingebunden in dem Ordner /sys/firmware/efi/efivars, allerdings ohne Schreibrechte, darum müssen wir erst den Ordner neu einbinden. Hierfür geben wir folgende Kommandos:

umount /sys/firmware/efi/efivars
mount -t efivarfs rw /sys/firmware/efi/efivars/

Jetzt können wir mit cd /sys/firmware/efi/efivars in den Ordner wechseln und mit ls nachsehen ob bereits eine gpu-power-prefs-Datei vorhanden ist. Sollte diese existieren, muss sie mit rm gpu-power-prefs-… vorher gelöscht werden. Mit der TAB-Taste wird die Autovervollständigung ausgeführt, dann braucht man nicht den ganzen Dateinamen von Hand tippen. Sollte das Löschen nicht auf Anhieb gelingen, muss vorher die Dateiimmunität aufgehoben werden mit chattr -i “gpu-power-prefs-…”

Neue gpu-power-prefs-Datei erstellen

Dies ist ein recht komplizierter Befehl und ist teilweise mit halb funktionierender Grafikkarte recht mühselig einzugeben.

printf “\x07\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00” > /sys/firmware/efi/efivars/gpu-power-prefs-fa4ce28d-b62f-4c99-9cc3-6815686e30f9

Anschließend sollte man die Datei wieder immunisieren. Dies ist nötig, um zu verhindern, dass das OS ohne Root-Rechte Zugriff auf die Datei hat und eventuell etwas verändern kann.

chattr +i “/sys/firmware/efi/efivars/gpu-power-prefs-fa4ce28d-b62f-4c99-9cc3-6815686e30f9”

Diesen Schritt hat man nicht, wenn man die erste Option wählt und aus dem OS heraus die NVRAM-Variablen ändert. Inwiefern dies später Einfluss haben könnte, habe ich noch nicht untersucht bzw. festgestellt.

Unmount und Neustart

Zum Schluss muss noch noch ordentlich entkoppelt werden um sicherzustellen, dass die EFI-Variablen ordentlich gespeichert werden.

cd/
umount /sys/firmware/efi/efivars

und zum Schluss noch ein reboot um den Rechner neu zu starten.

Es ist wichtig, den Rechner beim ersten Starten in den Safe-Mode zu starten. Hierfür die SHIFT-Taste beim Hochfahren gedrückt halten. Sobald der Rechner hoch gefahren ist können wir diesen über den normalen Weg herunter fahren. Dieser Bootvorgang löscht eventuelle GPU-Einstellungen die eventuell stören könnten.

Entfernen des Widerstandes

Jetzt sind wir mit dem Softwareteil fertig und widmen uns den Hardwareteil. Man könnte jetzt davon ausgehen, dass der Rechner doch funktioniert und es hierbei belassen. Allerdings solange der GPU noch mit Strom versorgt wird, wird dieser vom OS erkannt und kann zu Konflikten führen. Sobald der GPU vom Strom getrennt ist, erkennt das OS nur noch die im Prozessor integrierte Grafikeinheit.

Den Widerstand, den es zu entfernen gilt, ist sowohl beim 15″ als beim 17″-Modell der R8911.


Dies ist der Widerstand des 17″-Modells

 


Dies ist der Widerstand des 15″-Modells

Modifikation für High Sierra

Mit der Einführung von High Sierra kommt es bei dieser Art von Modifikation dazu, dass das Backlight nicht mehr steuerbar ist und nach dem Ruhezustand nicht mehr angeht. Hierfür gibt es ein Komplettlösung: https://computeco.de/DyingLight.html. Wenn man allerdings auf die Hellichtkeitssteuerung verzichten kann, reicht es eine kleine Brücke zu ziehen. Wenn Sie noch ein älteres OS nutzen, ist es nicht ratsam diese Brücke zu ziehen, weil die Hellichkeitssteuerung auch in diesem Betriebssystemen nicht mehr geht.


Dies ist die Brücke beim 17-Zoll Modell

 


Dies ist die Brücke beim 15-Zoll Modell

Fotos

Fotos sagen den meisten mehr als Diagramme. Leider habe ich bis jetzt nur 15″ Modelle unter dem Messer gehabt, also auch nur Fotos von diesen. Hier rot umkreist ist der zu entfernende Widerstand und der grüne Kreis zeigt die Brücke für die High Sierra-Modifikation. Darunter noch einmal etwas näher.

Was bei einem PRAM-Reset?

Diese Modifikation übersteht keinen PRAM-Reset. Aber dafür gibt es – sollte man einen zweiten Mac haben – eine recht einfache Lösung. Zum Ersten sollte man bevor man einen PRAM-Reset durchführt, erstmal die Bildschirmfreigabe einschalten und auch testen. Wenn man nun einen PRAM-Reset durchführt bleibt das MacBook dunkel, aber es fährt ganz normal hoch. Nachdem der Mac gestartet ist, einfach über den anderen Mac per Bildschirmfreigabe den Rechner übernehmen  und im Terminal folgendes Kommando geben:

sudo nvram fa4ce28d-b62f-4c99-9cc3-6815686e30f9:gpu-power-prefs=%01%00%00%00

Nach einem erneuten Neustart geht das Display wieder.

MacBook Pro 2008-2010 Grafikkarten Reparatur

Die Geräte der MacBook Pro-Serie von Apple aus den Jahren 2008 bis 2010 sind bekannt für ihre Grafikkarten-Probleme. Hier wird oft angeraten den GPU zu tauschen oder mal im Backofen zu backen, das sogenannte reflowing. Aber bei diesen Modellen ist es ein anderes Bauteil, was im Laufe der Zeit nicht mehr die Leistung bietet, die benötigt wird. Und da wären wir schon: bei einem Tantal-Kondensator. Also ein Bauteil, was etwa 2 € kostet sorgt dafür, dass das geliebte MacBook Pro nicht mehr startet.

Wie äußert sich das Problem? Beim 2008er und 2009er Modell startet das Gerät einfach nicht mehr richtig. Beim 2010er Modell allerdings sieht es anders aus. Dieses startet noch und man kann meist damit arbeiten bis er irgendwann abstürzt oder einfach ausgeht. Diese Intervalle werden meist kürzer bis er irgendwann nur noch sehr instabil läuft. Bei beiden ist es ein baugleicher Tantal-Kondensator, der für die Probleme sorgt. Beim 2008er und 2009er 17 Zoll Modell ist es der C7771 und beim 2010er ist es der C9560. Dieser müsste durch einen 330µF-20%-2V Tantal-Kondensator ausgetauscht werden.

Bevor wir loslegen erst mal  der obligatorische Haftungsausschluss:

Ich übernehme keinerlei Haftung für irgendwelche Schäden, die bei der Reparatur elektronischer Geräte, dem Aufbau und Betrieb Elektronischer Schaltungen, an Personen oder Geräten entstehen können.

Und man sollte schon etwas Erfahrung mit dem Lötkolben haben…

Hier habe ich einmal das 2010er Modell unter dem Messer gehabt. Um den Tantal-Kondensator tauschen zu können muss man das Logicboard komplett ausbauen, weil dieser sich auf der anderen Seite befindet. Nach dem Entfernen des Kühlkörpers kommt man besser an den Tantal-Kondensator heran.

Ich entferne den Kondensator lediglich mit einem Lötkolben. Weil der neue Kondensator deutlich größer ist, muss auf der rechten Seite etwas von der obersten Lackschicht abgekratzt werden. Hierfür benutze ich meist die Spitze eines Cuttermessers. Alternativ gibt es mittlerweile auch Tantal-Kondensatoren mit 3 Lötpunkten, also einen weiteren in der Mitte des Bauteils, sodass man auf der Platine nichts freikratzen muss. Allerdings sind diese nicht so leicht an zulöten wie normale Tantal-Kondensatoren.

Und so sieht es aus, wenn der neue Tantal-Kondensator an seinem Platz ist. Nun sollte man noch neue Wärmeleitpaste auftragen, bevor man den Kühlkörper wieder anbringt, aber erst nachdem man die alte sowohl vom CPU/GPU als auch vom Kühlkörper selbst komplett entfernt hat.