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C’era una volta la scheda video...

Cari lettori, oggi ci occuperemo di un’altra componente del computer: la scheda video. Si tratta, metaforicamente, degli occhi del nostro pc: luogo di gestione e di elaborazione delle immagini. Nello specifico possiamo dire che essa è un componente hardware che si occupa di generare segnali video che, tramite connettori, vengono mandati allo schermo. 
Quali sono i connettori che collegano il computer ai monitor/TV?

Il più conosciuto prende il nome di D-Sub (nato nel 1987 e normalmente blu), che manteneva risoluzioni da 640X400 pixel.

Il connettore più utilizzato fino a qualche tempo fa per le risoluzioni HD è invece il DVI (digital visual interface), nato nel 1999 con una risoluzione di 1920X1080.


Attualmente il connettore standard è l’HDMI (hight definition multimedia interface, 2002) ed è in grado di trasportare sia segnali video che segnali audio dalla sorgente al monitor.

Il più recente, risalente al 2006, è il Displayport che si differenzia dal HDMI poiché include il meccanismo di protezione finalizzato ad impedire la copia del segnale video. Displayport è, inoltre, in grado di supportare frequenze molto più alte.

Quali sono le tipologie di collegamento con la scheda madre?
• Integrate, dove la scheda video è ricavata direttamente sulla scheda madre; questa soluzione viene utilizzata sulle console e su alcuni PC: per quest’ultimi, si può avere o no la possibilità di utilizzare una scheda video esterna
• PCI, porta parallela
• AGP, porta parallela
• PCI Express, porta seriale
Da cosa è composta la scheda video?
Da un processore video (GPU), da una determinata quantità di RAM a seconda della potenza della scheda video, dalla ROM dove è contenuto il FIRMWARE che gestisce i processi di avvio.
Come funziona la scheda video? Esistono diverse modalità di funzionamento.
Nella prima, processo basic, ogni spazio della RAM gestisce il colore (pixel) che si deve proiettare sullo schermo. Queste informazioni vengono mandate a un convertitore digitale analogico che ha il compito di trasformare quest’ultime in un linguaggio che risulti comprensibile per il monitor.
La seconda modalità di funzionamento è di minor consumo e maggior velocità: si tratta della modalità di testo. La scheda video si deve solo occupare della trasmissione dei due caratteri ASCII (comuni caratteri di testo). Per quanto riguarda la modalità grafica la scheda video non gestisce più caratteri, ma l’immagine della quale è richiesta la visualizzazione (illuminazione pixel X pixel sullo schermo).
Esiste poi la modalità di accelerazione grafica 2D e 3D. In questa modalità la scheda video non si occupa della visualizzazione di caratteri e immagini, ma di gestire texture: insieme di sottoimmagini che stanno sui tre assi dimensionali.  Se siete appassionati di schede video, sono molti i requisiti ed i parametri a cui dovete guardare per stabilire qual è il prodotto che fa per voi: il frame rate medio, la variabilità, la rumorosità della soluzione di raffreddamento e i prezzi, che possono raddoppiare quelli delle moderne console dal gioco. E a complicare il tutto, alcune delle ultime schede video hanno soluzioni di raffreddamento elaborate, con copertura in alluminio e magnesio.
Quali sono i parametri più importanti?
I valori da guardare sono molteplici, non solo i frame per secondo medi, ma anche le texture fill rate, prestazioni di calcolo generico, bandwidth di memoria.
Senza fasciarci la testa, bisogna sapere che in realtà le prestazioni di una scheda video sono caratterizzate da molto più che la velocità a cui sono renderizzate le immagini (Frame) ,ma bisogna fare riferimento ad un insieme di dati come frame rate, latenza dei frame, lag dell’input, rumorosità e progettazione dei dissipatori.
Facciamo un passo indietro e valutiamo due cose: con la scheda video ci gioco o ci lavoro?
Attualmente la differenza tra schede grafiche da gioco o da lavoro non è più cosi distante, la differenza sostanziale sta nel firmware e nei driver.
Solitamente le schede video da lavoro presentano, per esempio, GPU nVidia Quadro con meno memoria RAM confronto alle medesime da gioco. In queste ultime i driver sono ottimizzati per le librerie OpenGL, ovvero quelle che utilizzano i maggiori programmi di elaborazione grafica (come AutoCAD, SolidWorks, Pro/ENGINEER e simili) per il rendering dei progetti di elaborazione. Bisogna inoltre sapere che i driver per le schede Quadro devono rispondere a criteri di qualità necessariamente più rigorosi e vengono sviluppati con particolare attenzione sia al raggiungimento delle massime prestazioni, sia alla completa stabilità operativa. Le differenze tra le schede Quadro e GeForce risiedono, come detto, principalmente nei driver; questa situazione porta i produttori di tali soluzioni, e nVidia in testa, ad impedire il più possibile che un driver sviluppato per una scheda Quadro possa venire utilizzato con una scheda GeForce, che può costare anche il 60% in meno a parità di hardware. I sistemi di protezione sono diversi e alcuni risiedono proprio nel firmware della scheda.

Di controparte nelle schede video da gioco sono presenti maggiori librerie DirectX, sviluppate da Microsoft; queste ultime infatti trovano nei videogiochi e nelle applicazioni multimediali il proprio campo di impiego ideale. Queste GPU si pongono in diretta competizione con la serie Radeon HD della rivale ATI Technologies. La serie GeForce è nata per la fascia alta del mercato e per un target di appassionati, ma col tempo si è differenziata in modelli che coprono tutte le fasce del mercato.

Come posso spingere al massimo la grafica del mio PC?
Ci sono varie soluzioni più o meno intelligenti per aumentare notevolmente la potenza grafica del vostro computer; ve ne illustreremo un paio:
- Combinazione di schede video: Attualmente esistono delle metodologie che permettono di far lavorare in cascata più schede grafiche installate sulla vostra mainboard utilizzando tecnologia SLI di calcolo parallelo (nata ai tempi delle famose schede video 3dfx o Voodoo). Questo sistema, denominato parallelo, permette di suddividere equamente i calcoli tra più GPU e più RAM facendole appunto lavorare in parallelo con calcoli e potenza. Recentemente sono stati presentati da NVidia sistemi basati su soluzioni Quad-SLI ovvero sistemi che utilizzano due schede video in modalità SLI ma ognuna di queste schede utilizza a sua volta 2 unità di elaborazione. Sistemi di questo genere hanno tuttavia costi proibitivi per l’utente medio, ma li definirei “da paura!”
Un’altra tipologia di accoppiamento è la CrossFire, ovvero un sistema che necessita di una scheda madre con un chipset compatibile e due slot PCI-Express per inserire fisicamente le due schede. Diversamente però dal sistema SLI della concorrente NVidia non esiste la limitazione di possedere due schede video identiche ma basta che una delle due in possesso sia una scheda certificata CrossFire di tipo Master, ovvero una scheda video abilitata per questa tecnologia che possieda sul proprio Process control block un chip denominato Compositing Engine che, a seconda della potenza dell’altra scheda collegata al sistema e denominata Slave, distribuisca la mole dei calcoli in maniera equilibrata rendendo così tutte le schede compatibili. Per collegare le due schede, ATI utilizzava un cavo esterno (nVidia, al contrario, usa un ponte interno tra le schede) che collega due uscite DVI delle due schede e presenta un terzo connettore che va collegato al monitor, da qui il termine “Ponte di Fuoco”
-Overclocking della GPU: in termini più precisi, fare un overclocking significa aumentare la frequenza di lavoro della GPU. La frequenza con cui lavora un moderno processore è determinata da due parametri: la velocità ed il tipo di bus. Questa metodologia di aumento spinta di velocità (Mhz), a seconda della purezza, delle materie prime utilizzate e dell’inevitabile imprecisione dei macchinari in opera presso le filiere di produzione dei CHIP, può comportare un maggiore surriscaldamento e un corto per calore dei bus e della GPU stessa. Per questo quando si opera questa tecnica bisogna dimensionare a dovere metodi alternativi di raffreddamento adeguati: a liquido, a celle di Peltier e liquido, a transizione di fase, ad immersione, ad azoto liquido, a ghiaccio secco. Di questi sistemi alternativi di raffreddamento parleremo nello specifico in uno dei nostri prossimi articoli. Quanto sapete adesso delle schede video?
Concludiamo questo articolo con una dedica speciale al un nostro giovanissimo lettore Lorenzo.
Un saluto e un ringraziamento da tutto lo Staff HkStyle!
Per qualsiasi comunicazione, domanda, richiesta o proposta scrivi all’indirizzo mail Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Stefano e Alice – HkStyle.it

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