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Slot per alloggiare le schede grafiche.

• AGP (Accelerated Grafic Port). Ormai in disuso, questo alloggiamento ha costituito la prima soluzione deducata per schede grafiche. Attualmente è statao sostituito dallo slot PCI-Express 16x. La velocità massima raggiunta dallo slot AGP è stata 2,1GB/s (slot 8x).
• PCI-Express 16X (Peripheral Component Interconnect Express). La sigla ricorda il classico slot di espansione PCI, ma quello PCI Express è uno slot seriale di nuova generazione in grado di comunicare con il sistema ad una velocità doppia rispetto a quello dell'AGP. A seguito della prima revisione sono state rese disponibili ulteriori due revisioni, PCI-Express 2.0 (banda doppia rispetto al PCI-Express 1.0) e PCI-Express 3.0 (ancora banda doppia rispetto al PCI-Express 2.0).

L'avvento del bus PCI Express ha garantito la possibilità di realizzare sistemi con 2 o più schede video al fine di raddoppiare la potenza grafica! Oggi molte motherboards sul mercato dispongono di 2 o più alloggiamenti PCI-E 16x (in taluni casi possono non disporre di 16 linee elettriche anche se il connettore resta fisicamente di tipo 16x).

Le "tecnologie" disponibili per far si che più schede grafiche possano lavorare in parallelo sono 2: SLI (Scan Line Interleave) di nVidia e il CrossFire di AMD.

Componenti principali di una scheda grafica

GPU (Graphics Processing Unit)
Spesso quando si parla di scheda grafica sentiamo parlare anche di GPU (Graphics Processing Unit). La GPU è il chip grafico saldato sulla scheda che si occupa di svolgere i calcoli per gestire la grafica 3D. Ma non solo. Le moderne GPU si occupano di calcolo parallelo massivo, di gestione della fisica, della geometria e anche della conversione video. Inizialmente questi chip prevedevano moduli interni dedicati ognuno a compiti diversi (Pixel shader per disegnare i pixel, Vertex shader per collocare i vertici delle scene e via discorrendo)

Memoria video
La memoria video RAM (Random Access Memory) della scheda video funge da serbatoio dei dati. La GPU opera insieme alla memoria video scrivendo/leggendo le informazioni necessarie per la visualizzazione delle immagini sullo schermo. In caso di memoria insufficiente a causa, ad esempio, della gestione di un pesante video game di ultima generazione la scheda video prenderà "in prestito" la memoria del sistema. In questo frangente la fluidità del gioco subirà un brusco calo a causa non solo della differenza di velocità fra RAM di sistema e memoria video ma anche a causa della più limitata band dati del bus di sistema (AGPo PCI-E 16x) rispetto al bus interno Memoria video/GPU.

La memoria video consigliata oggi per non avere rallentamenti con i videogame attuali è 1GB. Le schede grafiche più avanzate utilizzano moduli di memoria GDDR5 ma ce ne sono ancora, specie nella fascia bassa del mercato, di modelli con memorie GDDR3. Le GDDR5 offrono miglioramenti riguardo più basse tensioni di funzionamento e frequenze più elevate.

L'ampiezza del bus delle memorie viene spesso trascurata dall'utente inesperto nell'acquisto di una nuova scheda video. Tale ampiezza determina la velocità di comunicazione fra la GPU e la memoria video e se non sufficiente potrebbe costituire il vero collo di bottiglia di una scheda. In base alla fascia di appartenenza oggi abbiamo VGA con bus a 64-bit (fascia bassa), 128- o 192-bit (fascia media), 256-bit o superiore (fascia alta).

PCB
Il PCB (Printed circuit board) è la "piastra" dove sono saldati tutti i componenti della VGA. E' realizzata con materiali isolanti e molto resistenti, come vetronite o altre fibre di vetroresina.

BIOS
Il BIOS (Basic Input-Output System) racchiude le informazioni utili alla scheda video per operare a determinati settaggi (id VGA, frequenze, tensioni, latenze memorie). Il bios di una VGA in geneale non va aggiornato. Chi sostituisce il bios di una VGA deve essere cosciente del rischio che corre e di norma lo fa perché vuole overcloccare o overvoltare uno o più componenti della scheda.

Connettori di alimentazione aggiuntiva
In generale una scheda grafica, specie di fascia alta, prevede uno o più connettori di alimentazione che forniscono corrente ulteriore rispetto a quella che arriva dal bus AGP o PCI Express. Le schede più vecchie utilizzano connettori MOLEX a 4-pin mentre quelle di nuova generazione utilizzano connettori PCI Express a 6 e/o 8 pin.

Connettori di uscita video
Il pannello delle connessioni utili a pilotare uno o più monitor può includere i seguenti tipi di connettori:

• VGA: connettore di uscita analogico a 15 pin utilizzato comunemente in display CRT ed LCD
• DVI (Digital Video Interface): connettore di uscita video digitale progettato per monitor LCD al quale si può comunque applicare un semplice adattatore per piltare anche display con ingresso VGA D-Sub.
• HDMI (High Definition Multimedia Interface): connettore di uscita video / audio digitale progettato per monitor LCD e pannelli in alta definizione il quale trasporta sia i segnali video che quelli audio (c'è chi lo identifica come l'evoluzione digitale della vecchia SCART).
• DP (Display Port): connettore di uscita video digitale progettato per monitor LCD di nuova generazione.

VRM
Acronimo di Voltage Regulator Module, è uno step attravero il quale la tensione di 12V erogata dall'alimentatore viene ridotta ai 5/1.5V per poi essere utilizzata dalla VGA. È una circuiteria molto importante poiché da essa ne deriva la stabilità dell'intero apparato grafico in questione; la riduzione delle differenze di potenziale (V) genera calore: c'è quindi bisogno di aumentare la superficie dissipante applicando heatsink appropriati (ATTENZIONE: se non si sa quali possano essere i VRM nella propria scheda video, è necessario controllare prima in internet la loro posizione nel PCB - sono comunemente disposti in fila -, l'errato posizionamento di heatsink può causare il danneggiamento di alcuni componenti!). Questi piccoli congegni sono conosciuti anche come power phases, e li si possono trovare anche sulle schede madri (e su alcune periferiche).


Glossario

Segue un glossario relativo ai termini che fanno parte del mondo delle schede grafiche e della generazione delle scene 3D.

Alpha Blending
Una tecnica di elabrazione grafica che simula trasparenza o traslucenza di un oggetto in una scena 3D per creare effetti visivi come fumo, vetro o acqua. I pixel all'interno del frame buffer di un sistema grafico comprendono 3 componenti (rosso, verde e blu) e talvolta anche un componente per il canale alpha. L'informazione del canale alpha memorizza il grado di trasparenza, dall'opaco al completamente trasparente.

Anti-Aliasing
Qualsiasi tecnica, in un sistema grafico, per ridurre l'impatto visivo dell'alias, cioè dei "gradini" sui bordi degli oggetti.

API (Application Programming Interface, Interfaccia per la Programmazione di Applicazioni)
Una interfaccia di programmazione standardizzata che permette agli sviluppatori di scrivere le loro applicazioni in maniera standard e senza una specifica conoscenza dell'implementazione hardware. Il beneficio è che una singola applicazione può girare su un vasto insieme di piattaforme hardware senza il bisogno di essere riscritta per ciascuna di quelle piattaforme. Il driver software dell'hardware intercetta le istruzioni API e le traduce in istruzioni specificamente "confezionate" per l'hardware specifico. Le API come DirectX e OpenGL possono anche emulare in software le funzionalità hardware per assicurare che l'applicazione funzioni anche se su una piattaforma hardware manca una capacità specifica per quella funzione.

Bump Mapping
Una tecnica di ombreggiatura che utilizza texture multiple ed effetti di luce per simulare superfici corrugate o dissestate. Il bump mapping è utilissimo poichè conferisce ad una superficie 3D l'apparenza di irregolarità e altri dettagli superficiali, come le fossette su una pallina da golf, senza aumentarne la complessità geometrica. Alcuni tipi comuni di bump mapping sono l'Emboss Bump Mapping, il Dot3 Bump Mapping, l'Environment Mapped Bump Mapping (EMBM) e il True Reflective Bump Mapping. Di queste la tecnica più efficace è il Dot3 bump mapping.

Clipping
Nella fase di costruzione geometrica di una immagine 3D vengono rimossi ("tagliati"), i poligoni non visibili all'osservatore, perchè troppo lontani o perchè coperti da altri poligoni.

Direct3D
La porzione dedicata alla grafica 3D delle API DirectX di Microsoft. Molti sviluppatori di giochi e applicazioni usano questa API per scrivere il loro software. Gli sviluppatori del software (solitamente videogiochi) scrivono istruzioni orientate al Direct3D e il driver grafico le traduce alla GPU cosicchè possano essere renderizzate e mostrate sul monitor.

DirectX
Una API a livello di astrazione hardware prodotta da Microsoft che viene integrata nei sistemi operativi Windows. Lo standard DirectX include Direct3D, DirectDraw, DirectSound, DirectVideo, DirectPlay e DirectInput.

Driver
Software che permette la comunicazione tra una periferica hardware e il resto del PC. Un driver viene frequentemente aggiornato per migliorare la velocità, la qualità e abilitare nuove funzioni.

Filtro Anisotropico
Un avanzata tecnica di filtraggio delle texture che migliora la qualità dell'immagine nelle scene con oggetti che si estendono dal primo piano verso lo sfondo. Per esempio una strada che si estende verso l'orizzonte sarà più realistica dopo un filtraggio anisotropico.

Frame Buffer
Memoria dedicata al processore grafico e utilizzata per depositare i pixel renderizzati in attesa che essi vengano mostrati sul monitor.

Frame Rate - FPS (Frame Per Second, Fotogrammi Al Secondo)
La velocità con cui il processore grafico renderizza nuove frame (fotogrammi) o intere schermate di pixel. Videogiochi e benchmarks usano questa unità di misura per indicare la velocità di una GPU. Una GPU più veloce sarà in grado di renderizzare più fotogrammi al secondo, con il risultato di una animazione più fluida e più interattiva con l'utente.

Lighting
Nella grafica 3D "lighting" è utilizzato per calcolare l'angolo con cui un oggetto è colpito dalla luce. Lighting viene utilizzato nei giochi per creare scene dall'aspetto realistico con maggiore profondità invece di un aspetto piatto tipico dei cartoni animati.

Mip Mapping
Tecnica di texturizzazione che fa uso di più copie della stessa texture a diverse risoluzioni, in modo da utilizzare quella più adatta alla dimensione della superficie da trattare.

OpenGL
L'OpenGL è una libreria grafica composta da circa 250 funzioni (istruzioni). Utilizzando queste istruzioni il programmatore ha la possibilità di accedere ai drivers OpenGL che il produttore della scheda video ha implementato. Questa architettura software consente di sfruttare le potenzialità di accelerazione grafica della scheda video (hardware) in modo da ottenere una accelerazione nella gestione di complessi contesti grafici 2D o 3D animati in tempo reale. La fluidità del movimento che si raggiunge risulta di gran lunga superiore a quanto si potrebbe ottenere attraverso il solo calcolo del processore. La geometria del modello in una applicazione DVR non puù superare in media i 150.000 poligoni, la fluidità del movimento in tempo reale puù raggiungere anche i 60-70 frames al secondo, entrambe questi parametri dipendono comunque dalla potenza scheda video e del processore del computer su cui viene installata l'applicazione.

Pixel
Picture element, l'unità base, il punto che compone un'immagine. Un pixel si definisce attraverso le sue coordinate e il suo colore.

Refresh
Indica il tempo necessario affinchè la visualizzazione di una immagine sia completata sullo schermo del monitor. Il refresh si misura in hertz: se la frequenza di refresh è di 60hz, l'immagine viene completata sullo schermo in 1/60 di secondo.

RAMDAC
RAM Digital to Analog Converter, chip che converte l'immagine finita, da sequenze di bit in forme d'onda analogiche e la invia al monitor per essere visualizzata.

SHADER
E' un piccolo programma che la CPU invia direttamente alla GPU e che permette a quest'ultima di eseguire una data operazione grafica molto velocemente. Allàinterno delle moderne GPU esistono unità Pixel e Vertex shader, che si occupano di lavorare una sui pixel e l'altra sui vertici componenti una scena 3d. Da quando sono state introdotte queste unità, con relativo supporto API, la grafica 3d in realtime ha subito un grande miglioramento visivo, paragonabile in intensità a quello avuto dall'integrazione delle unità T&L.

Tearing
Se si svincola la visualizzazione di una immagine dal V-Sync, allora le immagini vengono inviate sul monitor appena pronte, anche se quella precedente è ancora in fase di completamento. Questo si traduce in un effetto di "tearing", cioè immagini spezzettate in orizzontale.

Transform&Lighting (T&L)
E' una delle prime fasi di costruzione geometrica di una immagine 3D: traslazione, trasformazione e rotazione dei triangoli (poligoni) più illuminazione. Richiede una grossa mole di calcoli in virgola mobile, svolti solitamente dalla FPU (floating point unit) della CPU di sistema. Attualmente i chip grafici supportano la gestione di tali funzioni (T&L) in hardware, sgravando la cpu da tali calcoli e migliorando nettamente le prestazioni.

Texture
Immagine bidimensionale che viene "incollata" sugli oggetti 3D, per dare loro un aspetto realistico.

Triple Buffering
Un passo oltre il buffering doppio (Double Buffering), che utilizza un retro-buffer addizionale per elaborare la prossima immagine, con il risultato di un'animazione più fluida. Con il buffering triplo la GPU può iniziare il rendering del terzo frame mentre il primo viene mostrato e il secondo sta attendendo di essere mostrato. Il buffering triplo evita che la GPU si trovi senza lavoro mentre attende che i frame già renderizzati vengano inviati al monitor.

V-Sync
Sincronizzazione della frequenza verticale del monitor con il completamento della visualizzazione del frame da parte del chip video. Ad ogni frame video corrisponde un aggiornamento delle schermo, oppure più d'uno. La disattivazione del V-Sync può comportare l'effetto di "tearing".

Z-Buffer
L'area della memoria grafica utilizzata per scrivere l'informazione Z (profondità) riguardo agli oggetti renderizzati. Il valore Z-buffer di un pixel è utilizzato per determinare se esso è dietro o davanti un altro pixel. I calcoli Z evitano che gli oggetti sullo sfondo sovrascrivano, all'interno del frame buffer, gli oggetti in primo piano.