tarjetas gráficas - IES Juan de la Cierva. Vélez
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TARJETAS GRÁFICAS Una tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo, es una tarjeta de expansión, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Algunas tarjetas gráficas han ofrecido otras funcionalidades como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación o incluso conectores Firewire, de ratón, o joystick. Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los PC, también las tienen las videoconsolas. Historia El antecedente de lo que son hoy en día las tarjetas gráficas, lo podemos encontrar en la MDA (Monochrome Display Adapter), desarrollada por IBM en 1981, trabajaba en modo texto y era capaz de representar 25 líneas de 80 caracteres en pantalla. Sólo podía trabajar con una página de memoria y se usaba con monitores monocromo, de fósforo verde. A partir de ahí se sucedieron diversas controladoras para gráficos, resumidas en la tabla adjunta. Año Modo texto Modo gráficos Colores Memoria MDA 1981 80*25 - 1 4 KiB CGA 1981 80*25 640*200 4 16 KiB HGC 1982 80*25 720*348 1 64 KiB EGA 1984 80*25 640*350 16 256 KiB IBM 8514 1987 80*25 1024*768 256 - MCGA 1987 80*25 320*200 256 - VGA 1987 720*400 640*480 256 256 KiB SVGA 1989 80*25 1024*768 256 1 MiB XGA 1990 80*25 1024*768 65K 2 MiB VGA tuvo una aceptación masiva, lo que llevó a varias compañías a seguir trabajando para mejorar la resolución y el número de colores. Así nació el estándar SVGA (Super VGA). con 2 MB de memoria VRAM, y resoluciones de 1024 x 768 pixels con 256 colores. Apple Macintosh se especializó en aplicaciones profesionales, integrando casi siempre la GPU en sus placas base. En 1995 con la aparición de las primeras tarjetas 2D/3D. En 1997, 3dfx lanzó el chip gráfico Voodoo, con una gran potencia de cálculo, así como nuevos efectos 3D. A partir de ese punto, se suceden una serie de lanzamientos de tarjetas gráficas que van superándose en potencia, haciendo que el puerto PCI donde se conectaban se quedara corto de ancho de banda. Intel desarrolló el puerto AGP (Accelerated Graphics Port) que solucionaría los cuellos de botella que empezaban a aparecer entre el procesador y la tarjeta. Desde 1999 hasta 2002, NVIDIA dominó el mercado de las tarjetas gráficas con la gama Geforce. Se mejoran los algoritmos 3D y la velocidad de los procesadores gráficos y se incorporaron las memorias DDR a las tarjetas gráficas. La mayoría de videoconsolas de sexta generación y sucesivos utilizan chips gráficos derivados de los más potentes aceleradores 3D de su momento. Los Apple Macintosh incorporan chips de NVIDIA y ATI desde el primer iMac, y los modelos PowerPC con bus PCI o AGP pueden usar tarjetas gráficas de PC con BIOS no dependientes de CPU. En 2006 y en adelante, NVIDIA y AMD (que se compró a ATI) se reparten el mercado8 con sus series de chips gráficos GeForce y Radeon, respectivamente. COMPONENTES La GPU (graphics processing unit), es un procesador dedicado al procesamiento de gráficos. Aligera la carga de trabajo del procesador central y está optimizada para el cálculo en coma flotante, típico de las funciones 3D. Las principales características son: frecuencia de reloj del núcleo, (entre 825-1200 MHz) el número de procesadores el número de pipelines encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles. La Memoria gráfica de acceso aleatorio Son chips de memoria y pueden ser de dos tipos Dedicada: exclusivas para la GPU Compartida: cuando se utiliza memoria en detrimento de la memoria RAM Las prestaciones de la memoria gráfica se expresan en 3 características: Capacidad Interfaz de Memoria o bus de datos Velocidad de Memoria Estas dos últimas características dan idea del ancho de banda de la tarjeta, que es la tasa de datos que pueden transportarse en una unidad de tiempo (GB/s) CONEXIONES Las más comunes son: SVGA/Dsub-15: Estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT DVI: Sustituto del anterior, digital. Se conecta mediante pines y Evita la distorsión y el ruido y no es capaz de transmitir audio. HDMI: Tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. No está pensado inicialmente para monitores, sino para Televisiones. DVI – Dsub 15 – HDMI Interfaces con la placa base, por orden cronológico: Interfaces con la placa base Bus Anchura (bits) Frecuencia (MHz) Ancho de banda (MB/s) Puerto ISA XT 8 4,77 8 Paralelo ISA AT 16 8,33 16 Paralelo MCA 32 10 20 Paralelo EISA 32 8,33 32 Paralelo VESA 32 40 160 Paralelo PCI 32 - 64 33 - 100 132 - 800 Paralelo AGP 1x 32 66 264 Paralelo AGP 2x 32 133 528 Paralelo AGP 4x 32 266 1000 Paralelo AGP 8x 32 533 2000 Paralelo PCIe x1 1*32 25 / 50 100 / 200 Serie PCIe x4 1*32 25 / 50 400 / 800 Serie PCIe x8 1*32 25 / 50 800 / 1600 Serie PCIe x16 1*32 25 / 50 1600 / 3200 Serie PCIe x16 2.0 1*32 25 / 50 3200 / 6400 Serie Hay placas madres que permiten conectar dos tarjetas gráficas y mejorar aún más el desempeño de la computadora, como lo muestra la siguiente imagen: Refrigeración Las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas debido a su velocidad por lo que los dispositivos refrigerantes son fundamentales: Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso); compuesto de un metal muy conductor del calor, extrae este de la tarjeta Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Produce ruido al tener partes móviles. (Los dos dispositivos son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto). Refrigeración Líquida: La refrigeración líquida o watercooling sustituye a disipadores de calor y ventiladores facilitando el overclock. Alimentación Las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Por lo que incluyen un conector que permite una conexión directa entre la fuente de alimentación y la tarjeta, sin tener que pasar por la placa base, y, por tanto, por el puerto PCIe. Fabricantes En el mercado de las tarjetas gráficas hay que distinguir tres tipos de fabricantes: Diseñadores de GPU: diseñan y generan exclusivamente la GPU. Los dos más importantes son: o AMD, anteriormente conocida como ATi o nVIDIA o Intel, si hablamos de GPUs integradas en el chipset Fabricantes de GPU: Son quienes fabrican y suministran las unidades extraídas de las obleas de chips a los ensambladores. TSMC y Global Foundities son claros ejemplos. Ensambladores: integran las GPUs proporcionadas por los fabricantes con el resto de la tarjeta, de diseño propio. De ahí que tarjetas con el mismo chip tengan formas o conexiones diferentes o puedan dar ligeras diferencias de rendimientos, en especial tarjetas gráficas modificadas u overclokeadas de fábrica.
