Come scegliere la Scheda Grafica per Linux

Scheda Grafica

In linguaggio tecnico, la scheda grafica è un dispositivo elettronico progettato per la creazione di immagini in un frame buffer, destinato all’output su un monitor. Le schede grafiche moderne hanno al loro interno una GPU (Graphics Processing Unit) come le schede madri di un PC hanno una CPU o microprocessore come cuore del sistema. Le GPU e le schede grafiche vengono utilizzate ad esempio in sistemi come smartphone, console di gioco e computer. In un computer una GPU può essere presente su scheda video o incorporata sulla scheda madre, mentre in alcune CPU sono incorporate nel die della CPU stessa.

Le differenze principali tra una GPU incorporate nel die della CPU o incorporata sulla scheda madre e una scheda video dedicata sono:

Prestazioni

  • GPU incorporata: Prestazioni limitate, condivide la RAM di sistema con la CPU. Adatta per utilizzi di base.
  • Scheda video: Chipset GPU potente progettato per grafica 3D e applicazioni intensive. Fino a 100 volte più veloci.

Memoria

  • GPU incorporata: Usa la RAM di sistema, al massimo poche GB condivisi con la CPU
  • Scheda video: Ha memoria GDDR dedicata e indipendente, anche 8-16 GB.

Upgrade

  • GPU incorporata: Legata alla CPU o alla motherboard. Non sostituibile individualmente.
  • Scheda video: Facilmente sostituibile in caso di guasto o per aumentare le prestazioni quando necessario.

Poi c’è un ulteriore handycap per le GPU incorporate sullo stesso die della CPU legato allo smaltimento del calore perché condivide il dissipatore con la CPU creando un ulteriore surriscaldamento sotto un carico di lavoro pesante. Questa soluzione è assolutamente inadatta, ad esempio, per chi vuole giocare o elaborare velocemente grafica 3D o processi multimediali. Invece, le schede video dedicate hanno un loro sistema di raffreddamento indipendente con dissipatori e fino a 3 ventole e quindi possono operare con grandi carichi di lavoro e dare il massimo delle prestazioni video su un computer. Le schede video più potenti consumano e dissipano una notevole quantità di energia e calore, spesso assai più grande di quanto consuma la CPU o il computer nel suo complesso.

Una scheda video dedicata contiene centinaia di core o unità di elaborazione progettate per eseguire in parallelo le operazioni matematiche necessarie per il calcolo della grafica 3D e multimedia. Elabora vertex, texture, pixel, geometry ed effetti visivi ed è a tutti gli effetti come una seconda CPU dedicata all’elaborazione video. Dispone di una memoria dedicata ad alta velocità (GDDR5 o GDDR6) per poter accedere velocemente a texture 3D ad alta risoluzione e assets grafici di grandi dimensioni. La larghezza di banda arriva a centinaia di GB/s.

Quindi in sintesi, le GPU integrate sono compromessi accettabili per utilizzi di base e contenimento dei costi ma le schede video dedicate su slot PCIe le superano di gran lunga nelle prestazioni grafiche in assoluto e sono una scelta obbligata per i giochi, le applicazioni CAD e 3D, l’editing video, lo sviluppo software 3D, l’intelligenza artificiale, il calcolo scientifico, il mining di criptovalute e in generale in tutto ciò che richiede grafica computazionalmente pesante.

Il mercato delle GPU per schede grafiche è oggi appannaggio di 2 grandi aziende americane, AMD e NVIDIA. La prima produce anche CPU in competizione con INTEL ed è diventata una protagonista anche nel mercato delle GPU dedicate quando AMD ha acquisito la canadese ATI Technologies nel 2006, in uno storico accordo del valore di 5.4 miliardi di dollari che è servito a consolidare le 2 aziende. Quindi nel 2006 AMD assorbì ATI in blocco con l’intenzione di competere in maniera più efficace con l’arcirivale NVIDIA, combinando CPU e GPU dedicate sotto un unico brand. Ci sono voluti alcuni anni per assimilare team e tecnologie ma la fusione ha messo le basi per i recenti successi di AMD nel settore delle GPU.

Come scegliere la Scheda Grafica per Linux

Dopo questa premessa tecnica e storica adesso arriviamo al punto su come scegliere la scheda grafica per Linux. Non consideriamo le schede grafiche recentemente introdotte da Intel perché ancora immature per coprire tutte le esigenze di una piattaforma GNU/Linux seppur supportate per gli usi più comuni. Quindi la scelta tra schede grafiche ricade sui 2 player storici di GPU ovvero AMD e NVIDIA. La scelta della scheda grafica per Linux non è sempre chiara, entrambe le aziende hanno punti di forza e debolezze. Ecco un confronto sommario dei loro pregi e difetti:

AMD

PRO:

  • Driver open source integrati nel kernel Linux
  • Ottima stabilità e prestazioni, specie con giochi Linux
  • Supporto nativo per tecnologie open source come Vulkan
  • Costi generalmente inferiori a parità di prestazioni

CONTRO:

  • Meno ottimizzata per applicazioni professionali
  • Limitato supporto per encoder video (es. NVENC)
  • Meno scelta per fasce di alte di prestazioni

NVIDIA

PRO:

  • Leadership prestazioni nel segmento high-end
  • Ottimizzata per carichi di lavoro GPGPU con CUDA
  • Encoder NVENC di qualità video integrato
  • Ampia scelta di modelli professionali

CONTRO:

  • Driver proprietari e aggiornamenti dipendenti da NVIDIA
  • Instabilità a volte con i nuovi kernel o le distribuzioni GNU/Linux
  • Prezzi generalmente superiori
  • Per l’uso con i giochi può richiedere tweak addizionali

Quindi la scelta dipende dall’uso prevalente e dal budget. Con Linux, se si punta al gaming open source e ai costi ridotti, AMD è un po’ avvantaggiata mentre NVIDIA vince per applicazioni professionali specifiche.
In sintesi, AMD offre un’esperienza Linux più open source, stabile e semplice mentre NVIDIA ha prestazioni al top di gamma ma con qualche complessità addizionale nella gestione dei driver, quel “può richiedere tweak addizionali”. Infatti i driver proprietari NVIDIA su Linux a volte possono presentare problemi di compatibilità con alcuni giochi, soprattutto quelli che utilizzano le librerie OpenGL e Vulkan. Può essere necessario settare variabili d’ambiente o opzioni di lancio aggiuntive per far funzionare correttamente un gioco. Ad esempio forzando una particolare versione di OpenGL o abilitando/disabilitando v-sync. Queste modifiche alla configurazione per far girare i giochi (e non solo) vengono chiamate in gergo “tweaks”.

Quindi in parole povere, i driver NVIDIA proprietari richiedono occasionalmente alcuni aggiustamenti e personalizzazioni extra alle impostazioni di un gioco rispetto a quelli AMD con driver open source per gestire problemi di compatibilità.

Abbiamo visto che NVIDIA ha un encoder video NVENC integrato nelle schede video NVIDIA dalla serie Kepler in poi. Ecco una spiegazione di quale sia il potenziale vantaggio su AMD in ambiti specifici. L’encoding video è il processo di compressione e conversione di video raw in formati finali come H264, HEVC, AV1 etc. Questo processo di “encoding” richiede molta potenza computazionale. Le GPU NVIDIA hanno un encoder video integrato chiamato NVENC appunto, che sfrutta l’elevata potenza delle schede per accelerare in hardware l’encoding video, alleggerendo il carico sulla CPU. NVENC può comprimere e convertire flussi video in tempo reale utilizzando le risorse dedicate nel chip grafico stesso presente sulla scheda video. Supporta tutti i principali codec (H264, HEVC) e standard video (4K, HDR).

Quindi in sintesi, NVENC è un’encoder video integrato nell’ASIC delle schede grafiche NVIDIA specializzato che accelera enormemente operazioni come la conversione, compressione e streaming video senza sovraccaricare la CPU.

È molto utile ad esempio per lo streaming live su Twitch/Youtube o per velocizzare l’export di video in editing su Linux.

Quindi se il vostro ambito di lavoro è il video editing allora la scelta migliore ricade sulle schede grafiche top di gamma di NVIDIA.

Discorso a parte per i giochi

Per quanto riguarda i problemi di compatibilità con alcuni giochi, soprattutto quelli che utilizzano le librerie OpenGL e Vulkan, che sono possibili con le schede video con GPU NVIDIA, bisogna sapere che Vulkan è una API grafica open source per l’interazione tra CPU e GPU nel rendering ed elaborazione 3D. È gestita dal Khronos Group ed è stata rilasciato nel 2016 ed è stata creata come un successore di OpenGL.

Rispetto ad OpenGL ed anche Direct3D, una collezione di API per lo sviluppo semplificato di videogiochi per sistema operativo Microsoft Windows nata negli anni ’90 che fa parte della API grafica proprietaria DirectX, i principali vantaggi di Vulkan sono:

  • Completamente open source e liberamente implementabile
  • Prestazioni grafiche superiori grazie a utilizzo diretto delle risorse hardware
  • Supporto multipiattaforma tra Windows, Linux, Android etc
  • Accesso a funzionalità moderne come il ray tracing in tempo reale
  • Minor carico di lavoro durante il rendering delle scene 3D
  • Compatibilità con l’eterogeneità dell’hardware moderno

Vulkan è quindi un’alternativa open source e cross-platform a Direct3D che ricordo è di Microsoft e ad oggi arrivata alla versione 12. Direct3D è ormai di un design datato, con accumulo di funzionalità nel corso degli anni ed è una interfaccia ad alto livello tra app e driver con prestazioni buone ma con uso relativamente elevato della CPU. Inoltre Direct3D è fortemente ottimizzato per la piattaforma Windows e Xbox mentre Vulkan è una architettura moderna e pulita, progettata per ridurre il sovraccarico della CPU e dare il controllo diretto alla GPU sulla scheda video con l’efficienza grafica massima e minimi colli di bottiglia grazie alla gestione diretta della scheda grafica e dei driver. Può essere implementata su Linux, Windows, macOS, Android e praticamente su tutte le piattaforme hardware supportate dal mercato. In pratica Vulkan è il meglio attualmente disponibile.

In sintesi, mentre Direct3D ha una lunga storia ed è strettamente legato a Windows e Xbox, Vulkan rappresenta un approccio più moderno, efficiente e cross-platform all’interazione tra CPU e GPU per la grafica 3D. Può considerarsi il futuro.

Le principali aziende che supportano e contribuiscono allo sviluppo di Vulkan sono Arm, AMD, Intel, Nvidia, Qualcomm e altri leader del settore hardware e software.

I produttori di giochi valutano vari fattori quando decidono se supportare Vulkan o Direct3D nei loro titoli. Direct3D ha una diffusione enorme grazie a Windows. Supportarlo assicura compatibilità con la stragrande maggioranza dei PC. Vulkan invece ha una base installata minore, anche se in crescita. Molti giochi importanti utilizzano motori come Unreal e Unity che supportano entrambe le API, anche se Direct3D mantiene un vantaggio storico. Vulkan è più efficiente e performante su hardware recente ma richiede ottimizzazione del codice, ma è anche cross-platform, e consente porting più semplici su Mac, Linux e sistemi mobile. Utile per espandere il mercato oltre Windows. Infine gli ingegneri grafici hanno solide competenze Direct3D mentre la curva di apprendimento Vulkan è più ripida ma la situazione è in netto miglioramento.

In sintesi, la decisione dipende da priorità come base utenti di riferimento, obiettivi prestazionali, portabilità, costi etc. Ma col miglioramento di strumenti, motori e competenze Vulkan, la bilancia tende a spostarsi a suo favore nel lungo termine, specie al di fuori dell’ecosistema Windows e in special modo per il mondo Linux. Inoltre nel mondo Linux esiste un applicativo, WINE, creato per far girare programmi Windows e i giochi per Windows che usano Direct3D, effettuando una traduzione da DirectX/Direct3D ad OpenGL/Vulkan.

Tutto questo per asserire che nel mondo Linux la scelta migliore per giocare e semplificarsi la vita ricade sulle schede grafiche con GPU di AMD.

Una lista di schede grafiche suggerite

In base a tutto quello esposto finora e a quello che è più specifico per i propri scopi su Linux, ecco una serie di consigli per gli acquisti relativamente a schede video con GPU AMD e schede video con GPU NVIDIA per aggiornare il vostro PC o sostituire la vostra vecchia scheda grafica. Aggiungo un ultimo ma non meno importante appunto per chi volesse aggiungere per la prima volta una scheda grafica dedicata al proprio PC. Verificate le caratteristiche dell’alimentatore del PC in termini di potenza erogata e di cavi di collegamento e considerate i valori di potenza richiesti dalla scheda grafica da inserire e dei cavi di alimentazione eventualmente necessari per alimentarla. Se dovesse succedere che l’alimentatore non riesce a fornire l’energia richiesta dalla scheda grafica allora il PC potrebbe non avviarsi o avviarsi ma poi non avviare le applicazioni grafiche o peggio ancora creare strani e misteriosi errori o blocchi del PC mentre ci si lavora o gioca!

AMD

Le GPU AMD Radeon offrono eccellenti prestazioni, stabilità e compatibilità con i giochi Linux grazie ai driver open source integrati nel kernel Linux.

XFX Radeon RX 6900 XT – Ottima per giocare in 4K. Supporta Vulkan, OpenGL e altre API grafiche.

ASUS Dual Radeon RX 6600 – Perfetta scheda 1080p. Combina convenienza e potenza.

MSI Radeon RX 6400 AERO ITX – Entry level per eSports gaming. Design compatto, ideale per contenuti multimediali.

NVIDIA

Le NVIDIA GeForce e Quadro offrono eccellente supporto ai workflow professionali e al gaming tramite i driver proprietari e tecnologie come CUDA, OptiX e NVENC.

MSI GeForce RTX™ 4060 Ti VENTUS 3X – Ottime prestazioni per i giochi

MSI Nvidia RTX 3060 VENTUS 2X – Equilibrio prestazioni/prezzo per giocare in 1080p.

Zotac Gaming GeForce RTX 3050 Twin Edge – Scheda compatta ideale per PC gaming.

Come puoi vedere le opzioni valide non mancano sia per GPU di AMD che per GPU di NVIDIA, in base alle tue necessità e al budget a disposizione e su Amazon puoi trovare molte altre offerte oltre quelle qui sopra indicate.

Il vantaggio di un acquisto su Amazon è che hai 15 giorni di tempo per installare e provare la tua scheda grafica (così come qualsiasi altro prodotto) e verificare se soddisfa le tue aspettative. In questo periodo, tra Black Friday e Natale, Amazon ha esteso il diritto di reso oltre i canonici 15 giorni e prorogato fino al 31 Gennaio 2024. Nel caso decidessi che l’acquisto fatto non è ciò che cercavi allora potrai effettuare un reso a spese di Amazon e ottenere un rimborso in Buoni Amazon con cui acquistare una nuova e diversa scheda grafica da provare o qualunque altra cosa (in realtà ci sono poche eccezioni). Inoltre puoi trovare ottime occasioni in Amazon Seconda Mano a questo link.

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