Buongiorno a
tutti, oggi parliamo di schede video, dobbiamo subito dire una cosa molto
importante, il mercato odierno si divide in due schieramenti, Ati ed Nvidia
loro detengono il duopolio tecnologico del settore, questo perché lo sviluppo
di chipset grafici è molto complesso e costoso. Le schede che troviamo in
commercio sfruttano una piattaforma rispetto ad un altra.
La guerra prestazionale continua, quali sono i parametri per capire quale
scheda è meglio?
Innanzitutto
apro una piccola parentesi, le schede possono essere suddivise in tre
tipologie, scheda integrata sulla scheda madre (Desktop o Notebook) è
indifferente , queste possono utilizzare in modalità condivisa la
memoria RAM del computer, questo sul piano economico per il costruttore è un
risparmio, ma allo stesso tempo a livello prestazionale è una schifezza, poi
c'è la scheda con memoria dedicata ovvero ha un quantitativo fisso
indipendente dalla RAM del computer, ed infine ci sono i sistemi misti, Turbo
cache e Hipermemory :sono due tecnologie, una della Nvidia e
una della ati, che permettono alle schede video aggiuntive di
condividere la memoria ram del pc per raggiungere prestazione grafiche in 3D, a
livello prestazionale questa è la scelta migliore perché usano la ram del
computer solo se il programma chiede maggiori risorse.
Caratteristiche importanti
Le
caratteristiche da tener in considerazione quando si acquista una nuova scheda
video per il proprio computer sono molte.
Per poter capire quali sono i parametri da tenere in considerazione bisogna
conoscere com’è composta una scheda video.
Una scheda video è così composta
:
Chip Grafico
Il chip
grafico, o GPU (Graphic Processing Unit), è il processore della scheda e
si occupa di elaborare le informazioni che riguardano l’elaborazione delle
immagini per alleggerire il lavoro della CPU.
Quando si
elaborano immagini 2D queste vengono interamente gestite dalla CPU mentre
quando si passa ad un’elaborazione 3D entra in gioco la GPU poiché la mole di
dati da elaborare comincia ad essere enorme.
NOTA: utilizzare schede video con una GPU
veloce ci consente di avere una notevole velocità nell’elaborazione
soprattutto in ambito CAD, 3D e nei giochi.
Memoria Video
La Memoria
Video, chiamata anche frame buffer, >è la memoria RAM dedicata a
contenere le informazioni, elaborate dalla GPU, da inviare al monitor.
Le prime
schede video erano molto lente poiché adottavano memorie di tipo DRAM e
successivamente sono state adottate memorie SDRAM, DRDRAM ed EDO RAM che hanno
permesso di migliorare notevolmente molti aspetti delle schede e della grafica
in generale.
Grazie alla memoria video infatti è stato possibile incrementare sia la
risoluzione che il numero di colori.
RAMDAC
Il chip
RAMDAC è un componente che si occupa di leggere il frame buffer, che è
una rappresentazione digitale di quello che deve essere mostrato sul monitor, e
convertirlo in un segnale analogico RGB.
Connessioni Video
Le
connessioni video non sono altro che interfacce standard che permettono
di collegare al nostro computer monitor e proiettori per poter
visualizzare i dati.
Queste sono
di fondamentale importanza anche perché è inutile possedere una scheda video da
svariate centinaia di euro se non è fornita di un’interfaccia compatibile con
il nostro monitor.
Tipologie di Uscite Video:
- VGA (Video Graphics Array):
standard analogico introdotto nel 1987 e progettato per monitor CRT, ma
utilizzato, per compatibilità, anche da diversi monitor LCD. Ha diversi
problemi, come il rumore elettrico, la distorsione dell’immagine e alcuni
errori nella valutazione dei pixel.
- DVI (Digital Visual Interface):
viene usato anche da TV al plasma e videoproiettori. Risolve i problemi
del SVGA facendo corrispondere a ogni pixel dell’output un pixel dello
schermo, in quanto ne riconosce la risoluzione nativa.
- S-Video: utilizzato per la connessione
a TV, lettori DVD, proiettori e videoregistratori.
- HDMI (High-Definition Multimedia
Interface): questo standard, che supporta le risoluzioni ad alta
definizione, ha come obiettivo la sostituzione di tutti gli altri standard.
- DisplayPort: si presenta come concorrente
dell’HDMI. È usato sia per connessioni con monitor che con sistemi home
theater.
Queste sono
le connessioni più diffuse anche se ne esistono altre.
NOTA: controllate sempre che la scheda
video che volete acquistare sia compatibile con il vostro monitor.
Attualmente tutte le schede hanno connessioni HDMI, DVI e Display Port.
Interfaccia di Collegamento
Le schede
video non integrate nella scheda madre vengono montate sulla stessa tramite dei
connettori appositi detti Slot.
Tipologie di Interfacce:
- PCI: permette una connettività
dinamica delle periferiche e non richiede l’utilizzo di jumper per la
configurazione.
- AGP: prima interfaccia dedicata
esclusivamente alle schede grafiche ed è diventata l’interfaccia standard
per le schede video per i numerosi vantaggi che presentava ed è stata più
volte migliorata (AGP 2X, 4X, 8X).
- PCI Express: evoluzione del bus PCI è
stato progettato per sostenere il sempre maggior fabbisogno energetico
delle schede video di ultima generazione. Ha sostituito l’AGP come
interfaccia di connessione delle schede grafiche in quanto offre una
larghezza di banda maggiore e maggiore potenza erogata. Questo standard è
disponibile in diverse versioni: 1X, 4X, 8X e 16X.
PCI Express 2.0
Lo standard
PCI Express ha subito notevoli miglioramenti.
Il PCI
Express 2.0 è l’evoluzione dell’interfaccia PCI Express che raddoppia
l’ampiezza di banda del suo predecessore.
Il PCI
Express 2.0 offre gli stessi slot del suo predecessore (1X, 4X, 8X e 16X)
ma la frequenza è di 250 MHz contro 100 MHz.
Tutte le schede video con questo standard hanno la retro-compatibilità
con lo standard precedente il che significa che se possediamo una scheda madre
con slot PCI Express 16X possiamo tranquillamente montare una scheda video PCI
Express 2.0.
PCI Express 3.0
Il PCI
Express 3.0 è l’evoluzione dell’interfaccia PCI Express 2.0 che
raddoppia ulteriormente l’ampiezza di banda del suo predecessore.
Anche il PCI
Express 3.0 offre gli stessi slot dei suoi predecessori (1X, 4X, 8X e 16X) e
raddoppia l’ampiezza di banda del BUS portandola a 8 GT/s (Gigatransfers
per second) e una velocità di 985 MB/s per linea.
Anche le schede video PCI Express 3.0 hanno la retro-compatibilità.
Vediamo di
analizzare i parametri tipo delle schede video:
Processo
Produttivo:
|
28 nm
|
Memoria
Video:
|
2 GB
|
Tipo
Memoria Video:
|
GDDR5
|
Risoluzione
massima:
|
2560 x
1600 pixel
|
Connettori
alimentazione:
|
2
|
Shader
Universali:
|
1344
|
Unità
Texture:
|
128
|
Rops
(Raster Operations Pipelines):
|
24
|
Bus di
Memoria:
|
256 bit
|
Velocità
GPU:
|
915 Mhz
|
Velocità
RAM:
|
6008 Mhz
|
DirectX:
|
11
|
Shader
Model:
|
5.0
|
Processo
Produttivo: E' la
capacità di miniaturizzazione del sistema di costruzione ciò vuol dire che a
pari dimensione fisica del chip vengono alloggiati un quantitativo maggiore di
Transistor questo permette un aumento prestazionale notevole riducendo al
medesimo tempo i consumi. Nella tabella sopra riportata si parla di un processo
a 28nm (Nano Metri) un nano metro è 10-9 metri (cioè un miliardesimo di metro, pari ad un
milionesimo di millimetro). Ricordatevi che
un numero Alto in questo parametro significa un processo qualitativamente
peggiore e dei consumi maggiorri, invece più è basso migliore sotto questo
profilo è il prodotto.
Memoria
Video: qui
il valore e di 2 GB (Gigabyte, è l'unita di misura delle capacità di
memorizzazione), per comprenderla meglio è bene fare un piccolo passo indietro.
Tutti i computer sono delle enormi calcolatrici e ciò che producono è il
risultato di due soli calcoli somme e sottrazioni ciò che li rende
velocissimi è il calcolo binario ovvero il famoso 0 e 1
Nel mondo
decimale noi abbiamo il paio la cinquina la decina i centinaia ecc......
Nel mondo
binario si hanno invece il Bit il Byte, il Kilobyte, il Megabyte il Gigabyte
ecc....
il problema
e che un kb(kilobyte) non è uguale ad un Kg come nel sistema decimale che
equivale a 1000 grammi, un Kb equivale a 1024 Byte, quindi 2 Gb equivalgono a
2048 Megabyte.
Il
quantitativo di memoria video permette di sgravare parte del peso
elaborativo dalla RAM perché i calcoli che deve eseguire la Gpu (processore
grafico) vengono memorizzati direttamente sulla scheda video, maggiore è il
quantitativo di memoria dedicata minore è lo sforzo che il nostro computer
dovrà accollarsi per eseguire i nostri programmi.
Tipo di
Memoria Video: Esistono
varie tipologie di memoria
GDDR, acronimo per Graphics Double
Data Rate, è una tecnologia di memoria RAM specifica per schede
grafiche basata
sulla tecnologia Double Data
Rate che ha sostituito
la VRAM (Video RAM) ed è attualmente alla
sua quinta generazione (GDDR5). Essa viene utilizzata dalla scheda video per
memorizzare temporaneamente informazioni necessarie al rendering della scena, come, ad esempio, le texture per evitare di doverle memorizzare
nella memoria centrale di sistema, operazione che richiede molto più tempo. La
caratteristica principalmente richiesta nelle memorie video è infatti la
velocità, che deve essere sufficientemente elevata da seguire le elaborazioni
della GPU. I chip di memoria sono generalmente disposti a "L"
o a semicerchio attorno al processore grafico e collegate con un bus con
ampiezza che dipende dal modello di scheda, ma che può arrivare fino a 512bit.
GDDR2
La prima
implementazione delle memorie GDDR2 risale alla scheda video nVidia GeForce FX 5800. Le specifiche GDDR2 erano
una specie di transizione dalle DDR alle DDR2, e presentavano diversi difetti, come un eccessivo
surriscaldamento dovuto ai voltaggi DDR e la mancanza di un raddoppiamento del
clock di I/O.
GDDR3
Le
specifiche GDDR3 sono state elaborate da ATI Technologies, ma sono state adottate per la
prima volta da nVidia nella scheda GeForce FX 5700 Ultra e in seguito nella
GeForce 6800 Ultra. ATI ha iniziato a utilizzare memorie GDDR3 a partire dalla
serie Radeon X800.
Le
caratteristiche delle GDDR3 sono del tutto simili a quelle delle DDR2, sebbene
presentino un consumo e un surriscaldamento ridotto, permettendo maggiori
velocità di funzionamento e sistemi di raffreddamento più semplici. Queste memorie
utilizzano dei terminatori interni, che consentono di gestire meglio le
informazioni necessarie all'elaborazione grafica e trasferiscono 4 bit di dati per pin in 2 cicli di clock.
Gran parte
delle schede video attualmente in commercio (eccetto alcune di ultima
generazione), utilizzano memorie GDDR3, che sono state scelte anche per le 3
principali console NexGen, Nintendo Wii, Sony PlayStation 3, Microsoft Xbox 360.
GDDR4
GDDR4 è
l'ultimo standard per le memorie video approvato dal JEDEC, destinato a succedere allo standard GDDR3.
Le novità
del nuovo formato riguardano l'introduzione di 2 nuove tecnologie, Data Bus
Inversion (DBI) e Multi-Preamble, per ridurre i tempi di latenza, un
prefetch di 8 bit contro i 4 delle GDDR3 e la possibilità di avere fino a 8
banchi di memoria. Per un bandwidth uguale a quello delle GDDR3, la
frequenza di funzionamento risulta dimezzata, e il voltaggio è stato ridotto a
1,5 V.
Un altro
vantaggio dello standard GDDR4 è il consumo: con un funzionamento a 2,4 Gbit/s,
consuma il 45% in meno dello standard GDDR3 a 2,0 Gbit/s.
Attualmente
le memorie GDDR4 vengono utilizzate nelle schede ATi Radeon X1950, nelle
HD2600/2900 XT, nelle HD3870, nelle HD4670 e nella HD4850 di PowerColor, mentre
non sono state utilizzate da Nvidia per le sue schede di ultima generazione
della serie GeForce 8/9 e GTX200.
GDDR5
Il formato GDDR5
è apparso sul mercato, con la nuova serie ATI HD4000. Inoltre sono stati prodotti
i primi esemplari di chip da Qimonda, Samsung e Hynix[1].
L'obiettivo
di questo formato è di garantire un transfer rate elevatissimo (per i chip Samsung è attualmente di 24 Gbit/s), contemporaneamente a un risparmio energetico
maggiore del 20% rispetto a GDDR4 con la riduzione della tensione operativa a 1,5 V[1]. Le GDDR5 usano un prefetch a 8 bit, come le GDDR4, ma offrono alcune
innovazioni; prima di tutto, le GDDR5 usano 2 frequenze di clock, CK e WCK
(la seconda lavora a frequenza doppia rispetto alla prima). I comandi sono
trasferiti in modalità "SDR", ovvero "single data rate"
(quindi con trasferimento dei dati sul solo fronte di salita del clock), alla
frequenza CK; gli indirizzi sono trasferiti in DDR alla frequenza CK; i dati
sono trasferiti in DDR alla frequenza WCK. Tale approccio è stato introdotto in
quanto riduce i problemi legati alla qualità del segnale durante la
trasmissione dei comandi e degli indirizzi, mentre accede a una frequenza
superiore per la trasmissione dati. Sfortunatamente, frequenze superiori
corrispondono a una maggior probabilità di errori, e si è quindi reso necessario
un meccanismo di rilevazione di tali errori, al fine di garantire l'integrità
dei dati trasmessi.
Risoluzione Massima: Diciamo che maggiore è la
risoluzione maggiore è il dettaglio di ciò che si vede, ma bisogna ricordarsi
un fattore molto importante ovvero questo è inutile avere un valore altissimo
di risoluzione se poi questa non viene supportata dal monitor.
Connettori di Alimentazione: Questi li ritroviamo solo su schede
per pc desktop o Server, non vi sono connettori supplementari sui Notebook, questo
perché nei notebook tutte le sezioni vengono alimentate da linee di
trasmissione poste direttamente sulla scheda madre (colei che ospita
l’inserimento di tutte le altre schede). Questo avveniva così anche sugli altri
sistemi ma da quando vi è la rincorsa alle performance sempre più spinte le
schede video hanno dovuto prevedere delle linee di alimentazioni supplementari.
Shader
Universali: Sono
delle unità di calcolo che fanno parte della Gpu ed eseguono gli algoritmi
necessari per la costruzione dell'immagine (operazioni di texturing sui
poligoni, applicazione filtri, bump mapping, parallax mapping, HDR...),
maggiore è il loro valore più accurata sarà l’immagine.
Unità Texture : Una texture è un
immagine, solitamente quadrata e di piccole dimensioni che rappresenta una
superficie.
Le texture sono usate per ricoprire gli oggetti tridimensionali per dargli un
aspetto "naturale" senza però bisogno di dover disegnare manualmente
tutto l'oggetto.
Ad esempio se uno deve disegnare un vaso di ceramica esegue questi passaggi:
- disegna un profilo
- crea un solido di rotazione
- applica la texture della ceramica alla superfice
Per quest' ultima operazione bisogna specificare come deve essere applicata la
texture (sfericamente, linearmente etc.) perché l'immagine deve essere
"stirata" e "schiacciata" per seguire la forma dell'
oggetto che non è necessariamente piatta.
Alla fine si aggiungono delle luci che danno alla texture un effetto molto
reale. Quindi un numero alto di Texture permette una migliore definizione della
visione 3D molto utilizzata soprattutto tra i videogiocatori.
Rops (Raster operations Pipelines): Si definisce RopS
(Raster Operation) quella parte della GPU di una scheda video che si occupa di
operazioni come color e Alpha blending o applicazione del MSAA. Le pixel e vertex pipeline eseguono calcoli
matematici che servono a definire i colori e l'illuminazione delle figure oltre
che l'applicazione delle texture. Quindi le rop's
traducono il lavoro svolto dalle pipeline, andando a colorare i pixel, secondo
un modello detto raster e visualizzabile
sullo schermo.
Bus di Memoria: 256 Bit per
comprendere cos’è un Bus immaginate un autostrada, il numero di Bit in pratica
sono le corsie di cui è composta, quindi più è ampio il Bus maggiore sarà la
quantità di dati che ci possono transitare.
Velocità Gpu : 915Mhz, cosa vuol
dire? Semplicemente ogni operazione che svolge un processore implica un uno o
più cicli di clock è per fare un paragone molto alla buona i cavalli della
vostra macchina, più la vostra vettura ne dispone più sarà performante.
Velocità
RAM: 6008 Mhz, se vi ricordate prima
abbiamo detto che tutte le operazioni che svolge la Gpu vengono caricate in
memoria, avere una memoria veloce permette di migliorare il transfert rate dei dati in questo modo a parità di velocità
della Gpu i tempi di latenza tra un operazione ed un'altra calano
drasticamente.
Direct
X: 11 è la versione che viene
supportata dalla scheda video DirectX (in origine chiamato "Game
SDK") è una collezione di API per lo sviluppo semplificato di videogiochi per Windows. Il kit
di sviluppo
(SDK) è disponibile gratuitamente sul sito della Microsoft. Le DirectX venivano
distribuite dai produttori di giochi stessi assieme al videogioco, ma sono
anche incluse direttamente nel sistema operativo. La 9.0c è la versione delle
librerie presente in Windows
XP e
precedenti, mentre in Windows Vista e in 7 la versione attuale è
la 11 (in Windows 7 è inclusa mentre su Vista può essere inserita
tramite aggiornamenti specifici).
Shader: Le librerie grafiche DirectX e OpenGL utilizzano tre
tipologie di shader, che sfruttano le capacità di shading delle Graphics
Processing Unit
presenti nelle schede
video.
- Vertex shader - gestisce la posizione dei
vertici di un oggetto, pertanto ne può alterare solamente la forma
- Geometry shader - viene usato per combinare
una serie di vertici per formare un oggetto più complesso al quale
applicare effetti di pixel shading: un'applicazione può definire dei GS
che prendono tre vertici di un triangolo e fanno una cosa che si chiama
tassellazione, ovvero crea automaticamente dei triangoli all'interno.
- Pixel shader - elabora i singoli pixel di un oggetto, per applicare texture o effetti come bump mapping o nebbia (calcola che colore
avrà ogni pixel in base alla texture applicata e all'illuminazione della
scena).