Come funziona una scheda video

Come funziona una scheda video? Praticamente tutti sanno che cosa sia una scheda grafica per un personal computer. In questo articolo vedremo come funziona una scheda grafica e come scegliere la migliore.

Come funziona una scheda video: Le immagini

Le immagini che si possono vedere sul nostro monitor sono composte da piccolissimi punti chiamati pixel. Con le impostazioni di risoluzione più comuni, uno schermo visualizza oltre un milione di pixel e il computer deve decidere cosa fare con ognuno di questi punti per creare un’immagine da visualizzare su schermo. Per farlo, la scheda grafica ha bisogno di prendere i dati binari dal processore per poi trasformarli in un’immagine.

Come funziona una scheda video - Le parti

Come funziona una scheda video – Le parti

Se vogliamo assemblare un PC, la scheda grafica può essere acquistata a parte o possiamo scegliere un PC con funzionalità grafiche già integrate nella scheda madre. Il lavoro di una scheda grafica è piuttosto complesso, ma i suoi principi e i suoi componenti sono abbastanza facili da capire. Per iniziare a capire come funziona una scheda video, dobbiamo partire dalle applicazioni software.

Il software, che può essere anche un videogioco, invia informazioni sulle immagini alla scheda grafica. La scheda video decide come utilizzare i pixel da visualizzare su schermo per poter creare le immagini. Invia quindi tali informazioni al monitor via cavo. Per creare un’immagine tridimensionale, la scheda grafica crea prima una cornice di filo con linee rette. Quindi, rasterizza l’immagine.

Rasterizzazione immagine

Rasterizzazione immagine

La rasterizzazione è sostanzialmente un lavoro di conversione di un’immagine bidimensionale in un’immagine raster o bitmap. Questo sistema di lavoro viene effettuato sia per poter ottenere un’immagine proiettabile su monitor che per dispositivi per la stampa. Oltre alla rasterizzazione, aggiunge anche l’illuminazione, la trama e il colore.

Come funziona una scheda video con i videogiochi

Come descritto precedentemente, per i giochi, il computer deve passare attraverso questi processi circa sessanta volte al secondo. Senza una scheda video per eseguire i calcoli necessari, il carico di lavoro sarebbe troppo pesante per essere gestito completamente dal resto dell’hardware del computer. La scheda grafica esegue queste attività utilizzando quattro componenti principali:

  • Una connessione della scheda madre per dati e l’alimentazione
  • Un processore per decidere cosa fare con ogni pixel sullo schermo
  • Memoria per contenere informazioni su ciascun pixel e per memorizzare temporaneamente le immagini completate
  • Una connessione al monitor in modo da poter vedere il risultato finale

Come per una scheda madre, la scheda video è anche lei un circuito stampato con un processore grafico e una memoria video come la memoria RAM. Ha anche un chip BIOS che memorizza le impostazioni della scheda grafica ed esegue la diagnostica nella sua memoria all’avvio.

La GPU

Il processore grafico di una scheda video viene anche chiamata “unità di elaborazione grafica“, o GPU. Il suo funzionamento è molto simile al processore di un PC. La GPU è progettata per eseguire complessi calcoli matematici e geometrici che sono necessari per il rendering grafico. Alcune GPU molto veloci hanno più transistor rispetto ad una normale CPU e produce molto più calore di un processore.

Durante l’elaborazione dei dati da parte della GPU, la temperatura è talmente alta che di solito il processore grafico si trova sotto un dissipatore di calore con una o più ventole. Oltre alla sua potenza di elaborazione, la GPU può utilizzare una programmazione speciale per aiutarla ad analizzare e utilizzare i dati.

GPU Nvidia

GPU Nvidia

Ad esempio, la Nvidia produce moltissime GPU ad elevate prestazioni e tecnologicamente molto avanzate per migliorare la qualità dell’immagine. I processori di queste GPU sono:

  • Anti-aliasing (FSAA): Leviga i bordi degli oggetti 3D
  • Filtro anisotropico (AF): Rende le immagini più nitide

La memoria video

Per creare le immagini, la GPU ha bisogno di un posto per contenere le informazioni e le immagini completate. Usa quindi la memoria video per questo scopo per memorizzare i dati su ciascun pixel, il suo colore e la sua posizione sullo schermo. Parte della memoria video può anche fungere da frame buffer. Nel frame buffer, vengono contenute le immagini completate fino a quando non sarà il momento di doverle visualizzare su schermo.

La memoria video soprattutto nelle schede grafiche di ultima generazione funziona a velocità molto elevata e di solito a doppia porta. Significa che il sistema può leggere dalla memoria video e scrivere allo stesso tempo. Questa memoria si collega direttamente a un convertitore digitale-analogico che si chiama DAC o anche RAMDAC.

Serve per convertire l’immagine in un segnale analogico che viene inviato al monitor via cavo. Alcune schede grafiche, possono avere più di una RAMDAC che può migliorare le prestazioni e supportare più di un monitor per volta.

Connettore PCI (PCI Express)

Le schede grafiche si collegano al computer tramite la scheda madre che fornisce energia alla scheda comunica con il processore. Le schede video di ultima generazione richiedono spesso più energia di quella che la scheda madre può fornirgli, quindi, hanno anche una connessione diretta all’alimentatore del PC. Le connessioni alla scheda madre sono generalmente tramite una di tre interfacce:

  • Interconnessione di componenti periferici (PCI)
  • Porta grafica avanzata (AGP)
  • PCI Express (PCIe)

Il PCI Express è il più recente delle tre interfacce ed offre velocità di trasferimento più elevate tra la scheda grafica e la scheda madre. Le schede madri di ultima generazione possono supporta anche l’uso di due o più schede grafiche nello stesso computer (SLI o CrossFire). La maggior parte delle schede grafiche ha due connessioni monitor.

Spesso, uno è un connettore DVI, che supporta schermi LCD, e l’altro è un connettore VGA, che supporta schermi CRT. Alcune schede grafiche hanno invece due connettori DVI ma ciò non esclude l’utilizzo di uno schermo CRT.

Connessione scheda grafica e monitor

I monitor di tipo CRT possono connettersi alle porte DVI tramite un adattatore alla scheda video. Se si ha bisogno di dover utilizzare due o più monitor contemporaneamente, si può acquistare una scheda grafica con capacità dual head, che divide il display tra due schermi o più schermi. Un computer con due schede video dual head abilitate PCIe potrebbe teoricamente supportare quattro monitor.

Oltre alle connessioni per la scheda madre e il monitor, alcune schede grafiche hanno connessioni per:

  • Display TV: uscita TV o S-video
  • Videocamere analogiche: ViVo o ingresso e uscita video
  • Fotocamere digitali: FireWire o USB

Alcune schede video possono avere incorporato anche un sintonizzatore TV.

Scegliere la migliore scheda video

La migliore scheda grafica, la “top di gamma“, è facile da riconoscere. Ha molta memoria e un processore grafico (GPU) estremamente veloce. Spesso, è anche visivamente più accattivante di qualsiasi altra scheda video standard che si può installare nel case del nostro PC. Molte di queste schede ad altissime prestazioni hanno un sistema di raffreddamento con ventole di grandi dimensioni e sistema di illuminazione a LED RGB. Le schede video si suddividono principalmente in tre categorie; fascia bassa, fascia media e fascia alta.

Una scheda grafica di fascia alta offre più potenza di quella che la maggior parte delle applicazioni ha davvero bisogno. Vengono utilizzate soprattutto per il gaming su PC dove la potenza grafica non è mai troppa. Se invece si utilizza il proprio computer principalmente per la navigazione si internet, per l’elaborazione di testi o per leggere email, basta semplicemente una scheda grafica di fascia bassa o una integrata nella scheda madre.

Quelle di fascia media, sono sufficienti per la maggior parte dei videogiocatori occasionali ma se si ha bisogno di più potenza, le schede video di fascia alta sono le ideali per gli appassionati di videogiochi o per i lavori grafici 3D. Di seguito, alcune classifiche di schede video di fascia bassa fino a quelle di fascia alta che ti potrebbero interessare:

Prestazioni hardware

L’hardware della scheda grafica influisce direttamente sulla sua velocità. Queste sono le specifiche hardware che incidono maggiormente sulla velocità della scheda video e sulle unità in cui vengono misurate:

  • GPU clock speed (MHz)
  • Dimensione del bus di memoria (Bit)
  • Quantità di memoria disponibile (MB)
  • Frequenza della memoria (MHz)
  • Larghezza di banda di memoria (GB / s)
  • Velocità RAMDAC (MHz)

Anche il processore montato sulla scheda madre svolge un ruolo fondamentale per l’elaborazione grafica dal momento che una scheda video molto veloce non può compensare l’incapacità di una scheda madre di consegnare i dati rapidamente. Allo stesso modo, la connessione della scheda grafica alla scheda madre e la velocità con cui può ottenere le istruzioni dalla CPU influiscono sulle prestazioni.

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