Cos’è la Scheda Video e a cosa serve

La scheda video, o GPU (Graphic Processing Unit), è il componente di un PC che ci permette di creare le immagini destinate ad essere visualizzate sui nostri monitor. Che tu stia riproducendo un video, o che tu stia giocando ad un videogame, è la GPU che ha un ruolo chiave in questo tipo di operazioni.

La prima GPU commercializzata al mondo come le conosciamo oggi fu introdotta da nVidia con il modello GeForce 256 nel lontano 1999, anche se, a dover di cronaca, ben 5 anni prima, Sony, nella sua famosa Playstation, introduceva un prototipo di GPU progettato da Toshiba.

La famosa nVidia GeForce 256

Tornando ad oggi, le GPU sono estremamente più veloci dell’epoca e, in un classico sistema PC, sono responsabili dell’elaborazione e della trasformazione in immagini 3D degli input forniti dalla CPU.

Si tratta sicuramente del componente più importante per un gamer, ma è cruciale anche in altri ambiti, come nell’elaborazione grafica 3d e, in generale, per molti content creator.

Schema GPU integrata Intel Iris Xe montata sui Core i7

Esistono 2 tipi principali di GPU: quelle integrate all’interno della CPU, chiamate anche iGPU, e quelle dedicate (o discrete), ovvero dei dispositivi separati che vengono collegati direttamente agli slot PCIe di una Mobo di un PC desktop o, nel caso di un PC portatile, di un chip separato dalla CPU e integrato nella Mobo.

La GPU dedicata è come un vero e proprio sistema separato dal PC con il suo PCB, il suo processore e le sue memorie. Si presenta come una semplice scheda PCIe, ma con abbondanti elementi di dissipazione, in quanto si tratta di un componente che, per via delle sue prestazioni, ha un TDP tutto suo che necessita di essere raffreddato a dovere.

Più TDP significa più potenza, ed infatti le schede video dedicate non vengono montate in slot PCIe qualsiasi, ma in quelli più veloci, ovvero i PCIe x16. Oggi abbiamo anche schede madri che montano slot PCIe 5.0 x16 per un totale di banda dati passante di 64GB/s, come la Asus ROG Maximus Z790 Extreme, perfetta per schede video di fascia alta di oggi e domani.

ASUS ROG Strix GeForce RTX 4090 OC Edition 24GB GDDR6X, un esempio di GPU dedicata di fascia altissima

Un altro elemento fondamentale delle GPU è la memoria, chiamata anche VRAM. Al giorno d’oggi le schede video hanno dei chip di memoria dedicati di svariati GB che la GPU utilizza per caricare elementi utili alla visualizzazione a schermo delle immagini, come le texture e i poligoni. La memoria viene usata come buffer dove la GPU posiziona l’output delle sue elaborazioni. Più memoria abbiamo a disposizione, più elementi potranno essere gestiti nello stesso momento. Questo si traduce in più elementi grafici visualizzabili a schermo o in gestione di risoluzioni sempre più alte. Non a caso, la RTX 4090 di nVidia ha a disposizione ben 24GB di VRAM per una gestione facilitata anche di risoluzioni 8K.

Esistono vari tipi di VRAM attualmente sul mercato e le possiamo considerare come delle varianti delle già conosciute memorie RAM DDR:

• GDDR5
• GDDR5x
• GDDR6
• HBM
• HBM2

Il PCB di una vecchia nVidia GTX 780. Attorno al chip principale della GPU si possono notare i singoli banchi di memoria VRAM

Generalmente, una scheda video dedicata è molto più performante di una scheda video integrata. Questo gap prestazionale permette, ad esempio ad un gamer, di poter avere una resa grafica migliore, il che si traduce in un maggior dettaglio delle immagini a schermo e la gestione di una risoluzione maggiore.

Cosa fa la Scheda Video

La GPU fa visualizzare a schermo le immagini 3D elaborando tutti i compiti forniti dalla CPU, che è responsabile soltanto dei dati relativi alle coordinate geometriche dei poligoni che poi verranno inviati al monitor. Il compito della GPU sarà poi quello di completare le immagini donandogli le texture, le ombre, le luci e tutti gli ulteriori effetti grafici (come, ad esempio, i filtri antialiasing, anisotropici, ecc…).

Lo schermo riceve le immagini elaborate ed inviate singolarmente dalla GPU, creando come risultato video o animazioni 3D che appariranno ai nostri occhi fluidi e continuativi. Il numero di immagini al secondo che appariranno sullo schermo viene definito, appunto, frame per secondo, o fps.

Al variare degli fps, le immagini a schermo generate dalla GPU verranno percepite come più o meno fluide. Un alto numero di fps consisterà sicuramente in una resa più fluida delle immagini.

I film, ad esempio, vengono mostrati a schermo in un intervallo che varia dai 24 ai 30fps, mentre un videogioco è comodo vederlo dai 30fps in su, per evitare fenomeni di lag. Siamo abituati a vedere, a prescindere dal setup che stiamo usando, immagini a schermo che vanno in sync con la frequenza di aggiornamento del monitor in uso che, come già visto nel nostro articolo “Una scelta importante: Il Monitor”, specialmente nel caso di un videogame è estremamente importante. Oggi riusciamo a raggiungere alti numeri di fps, fino a più di 200, per una resa visiva eccellente.

Uno screenshot di un gioco competitivo, Call of Duty: Modern Warafe 2

Nonostante la GPU non sia un chip general purpose come la CPU, la sua grande potenza di calcolo può essere utilizzata anche per altri scopi diversi dal gaming, come l’analisi parallela di grandi dati statistici, scientifici o finanziari. Non a caso, le GPU vengono utilizzate intensivamente da grandi community come Folding@Home, nei supercomputer, nel rendering grafico e anche nel mining di criptomonete.

Un semaforo ultrarealistico renderizzato dal motore grafico Unreal Engine 5

I migliori brand – NVIDIA vs AMD vs INTEL

Sul mercato Consumer esistono vari produttori di GPU. Tra i più famosi abbiamo sicuramente nVidia e AMD, ma recentemente si è aggiunta anche Intel con la sua linea di prodotti denominati “Arc”. Esistono, in realtà, anche altri produttori GPU come VIA o Qualcomm, Apple e Samsung, ma in questo articolo ricoprono un ruolo marginale.

nVidia mise in commercio la sua prima scheda video, la famosa Riva TNT, nel lontano 1998, e la prima GPU come le conosciamo oggi l’anno successivo, ovvero la famosa GeForce 256, che diede il via alla linea di prodotti tra le più longeve di tutte.

AMD, dal suo canto, iniziò a produrre chip grafici dopo l’acquisizione di ATI Technologies che, inizialmente, produceva chip grafici fin dal 1985 come OEM per IBM, fino ad arrivare alla produzione della prima GPU vera e propria nel 1996 con la famosa ATI 3D Rage.

ATI 3D RAGE

Questi dati ci fanno capire velocemente che sia nVidia, che AMD, hanno esperienze decennali nella produzione di GPU, il che le rende davvero le “Big 2” di questo settore.

Oggigiorno abbiamo ancora viva e vegeta la linea GeForce di nVidia, con i suoi ormai famosi modelli “RTX”, mentre AMD viaggia a gonfie vele con i prodotti della famiglia “Radeon RX”.

Gigabyte AMD Radeon RX 6800 16GB

Le differenze sostanziali che possiamo menzionare tra i due marchi sono sicuramente l’approccio alle feature. Difatti, nVidia si è concentrata molto sulla tecnologia del Ray Tracing e sulla generazione di frame basati sull’IA, come il DLSS, mentre AMD è più attiva sul fronte della potenza bruta del chip e sull’incremento della memoria a disposizione delle sue GPU.

Una GPU Intel Arc A770 Limited Edition

A differenza dei Big 2, Intel, invece, è entrata nel mercato da pochissimo tempo e si sta facendo ancora strada con i suoi 2 modelli Arc 750 e Arc 770, che iniziano a mostrare i loro “muscoli” soprattutto nei titoli moderni, pur avendo ancora problematiche su titoli di vecchia generazione.

Founder vs Custom

Le GPU vengono solitamente presentate al loro lancio nelle versioni Founder. Per Founder intendiamo il prototipo presentato, e successivamente venduto, direttamente dal produttore (come nVidia e AMD). I modelli Founder si contraddistinguono da una tiratura limitata sul mercato e specifiche di riferimento dalle quali poi i vari brand produttori partono per creare i loro modelli “Custom”.

Confronto design GPU Founder, in alto, e Custom, in basso

Le GPU Custom si differenziano dalle Founder per una maggiore personalizzazione di formato, PCB e frequenze di funzionamento. Abbiamo modelli Custom mini, a 2 e 3 ventole, a più slot per una dissipazione maggiore o anche con dissipatori a liquido preinstallati. Solitamente, vengono personalizzate anche esteticamente dai vari brand a livello di illuminazione, spesso con software in grado di gestire tutte le loro particolarità (come i led RGB, le ventole, ecc…).

Un output di una GPU Custom con 3 uscite Display Port e 2 uscite HDMI

Le Custom, inoltre, si differenziano anche sotto l’aspetto degli output a disposizione sulle schede stesse. Troviamo Custom con uscite DP, USB-C, o un numero variabile delle stesse, a differenza di quanto troviamo di default sui modelli Founder.

Tra i brand più conosciuti per le GPU Custom possiamo menzionare sicuramente ASUS, Gigabyte, MSI, EVGA, Zotac, Palit, XFX, Gainward, Inno3D, Colorful, Powercolor, Sapphire e PNY.

Altre caratteristiche

Le GPU, oltre a generare i nostri amati fps, portano con sé altre caratteristiche che le contraddistinguono sul mercato. Tra le più famose, abbiamo le seguenti:

• Ray Tracing: è la tecnologia del momento! Permette di gestire gli effetti di luce nelle immagini in modo da farle sembrare il più reali possibile. Nella fattispecie, la tecnologia risale a decenni fa e viene usata regolarmente nel mondo del cinema. È solo da qualche anno che viene sfruttata, in tempo reale, dalle GPU, soprattutto da quelle nVidia, sia in ambito gaming che in ambito di produzione di elaborazioni grafiche, come CAD, Unity o Unreal Engine.

Notare la differenza di gestione nelle luci quando l’RTX è attivo, specialmente sui riflessi nelle pozzanghere

• DLSS e FSR: sono due tecnologie, rispettivamente di nVidia e AMD, che permettono di sfruttare parti della GPU dedicate all’elaborazione di algoritmi di IA per la generazione di frame preventivi utilizzati a migliorare le Prestazioni. In poche parole, la GPU inserisce questi i frame generati da queste elaborazioni tra quelli generati realmente, e come risultato avremo un gameplay più fluido.

Un video ufficiale di nVidia in cui vengono mostrate le potenzialità del DLSS

• SLI (NvLink)/CrossFire: parliamo di due metodi che permettono di far funzionare all’unisono più schede video nello stesso momento. Le schede collegate in SLI o CrossFire contribuiranno entrambe alla generazione dei frames e alla potenza di calcolo generale. Questa tecnologia soffre di un forte diminishing return: questo significa che all’aumentare delle schede in questa configurazione, non si ha un netto aumento delle prestazioni, e questo la rende sempre più marginale e in disuso. Difatti, la nuova serie RTX 4000 di nVidia non supporta più tale tecnologia.

Assemblo Consiglia

Come già visto nel nostro articolo “I presupporti per un PC bilanciato”, la GPU è un componente che lavora a stretto contatto con CPU e risoluzione del monitor, pertanto deve essere opportunamente bilanciata anche in base allo scopo d’utilizzo.

Di seguito elenchiamo i modelli che più corrispondono alla risoluzione indicata in tabella e servono come riferimento generale. Contatta il Team di Assemblo Computer che sarà a tua disposizione per consigliarti il modello che fa più al tuo caso anche in base alle disponibilità del momento sul mercato e al tuo budget economico.

Tutte le risoluzioni sotto al 1080p sono da considerarsi ad appannaggio delle iGPU o di modelli di famiglie non più attuali e non saranno menzionate in questo articolo.

Risoluzione 1080p

nVidia GeForce GTX1660 Super 6GB GIGABYTE GV-N166SD6-6GD

AMD Radeon RX 6600 8GB GDDR6 Sapphire Plus

Risoluzione 1080p/1440p

nVidia GeForce RTX 3060 12GB GDDR6 MSI Gaming X

AMD Radeon RX 6650XT 8GB GDDR6 Powercolor Red Devil

Risoluzione 1440p

nVidia GeForce RTX 3070 8 GB GDDR6 Zotac ZT-A30700E-10PLHR

AMD Radeon RX 6700 XT 12GB GDDR6 MSI Gaming X

Risoluzione 1440p/4K

nVidia GeForce RTX 3080 10GB GDDR6X EVGA Ftw3 Ultra Gaming 10G-P5-3897-Kl

AMD Radeon RX 6800 XT 16GB GDDR6 MSI GAMING Z TRIO

Risoluzione 4k

nVidia GeForce RTX 4080 16 GB GDDR6X AORUS MASTER

AMD Radeon RX 6950 XT 16GB GDDR6 Gigabyte Gaming OC

Risoluzione 4k/8k

nVidia GeForce RTX 4090 24GB GDDR6X MSI SUPRIM X