Trajetas graficas

Tarjetas Gráficas

Tecnológico de Antioquia

Facultad de Ingeniería.

Arquitectura de hardware y software.

Esteban Tamayo Lescano

Sergio Rúa arenas

Jasson Herrera Garzón

Juan Felipe Ávila Patiño

2021.

Tarjetas Gráficas

La tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo de un componente que viene integrado en la placa base del PC o se instala a parte para ampliar sus capacidades. Concretamente, esta tarjeta está dedicada al procesamiento de datos relacionados con el vídeo y las imágenes que se están reproduciendo en el ordenador.

Uno de los aspectos por los que las tarjetas gráficas cobran más importancia es por lo exigente que puede ser el procesado de datos visuales en los videojuegos y la edición de vídeo o fotografía. En estos casos, sobre todo en la edición de vídeo de altas resoluciones y la de juegos de última generación, suele tocar recurrir a una tarjeta gráfica externa lo más potente posible.

¿Y por qué? Pues porque las tarjetas gráficas que vienen integradas en los procesadores están pensadas para las tareas más comunes del ordenador, como la navegación por internet o los procesados de imagen más sencillos. Para tareas más pesadas, el procesador necesitará una potencia gráfica, y para ofrecerla y no sobrecargarlo es por lo que se deriva el procesado a las tarjetas externas si las hubiera.

El corazón de la tarjeta gráfica es la GPU o Unidad de procesamiento gráfico, un circuito muy complejo que integra varios miles de millones de transistores diminutos y varios núcleos que tienen capacidad de procesamiento independiente. De la cantidad y capacidad de estos núcleos dependerá la potencia, un aspecto que es importante debido al esfuerzo de cálculo tan grande necesario para generar los gráficos que ves en el ordenador.

Así como los procesadores centrales de los ordenadores, las CPU, están diseñados con pocos núcleos, pero altas frecuencias de reloj, las GPU tienden al concepto opuesto, contando con grandes cantidades de núcleos con frecuencias de reloj relativamente bajas. La mayoría de los núcleos se dirigen al procesamiento de vértices y de píxeles.

Luego tienes la memoria gráfica de acceso aleatorio o GRAM, que son chips de memoria que almacenan y transportan información entre sí. Esta memoria no es algo que vaya a determinar de forma importante el rendimiento máximo de una tarjeta gráfica, aunque si no es suficiente puede acabar lastrando y limitando la potencia de la CPU.

Y luego tienes el convertidor digital-analógico de memoria de acceso aleatorio, también conocido como RAMDAC. En este caso, es un conversor de señal digital a señal analógica, y se encarga de coger las señales digitales que genera la tarjeta gráfica y convertirlas en un tipo de señal que puede interpretar el monitor al que está conectado el ordenador. Dependiendo de su capacidad, se podrá convertir la señal para adaptarla a diferentes velocidades de refresco.

La tarjeta gráfica es uno de los elementos que más posibilidades tiene para ser overclockeado, aumentando así su rendimiento (y consumo y temperatura) para poder exprimir todavía más esos circuitos. De igual manera, se pueden utilizar para hacer underclocking, que es la técnica inversa y mediante la cual se rebajan sus temperaturas, consumo y rendimiento. También existen maneras de rebajar el ruido de los ventiladores configurando una curva personalizada para los mismos.

Una tarjeta gráfica sirve como output para el usuario, de manera que este puede ver la interacción con el equipo a tiempo real. Un ordenador puede encenderse sin tarjeta gráfica alguna (dedicada o integrada) pero no mostrará nada por la pantalla y, por ende, no sabremos qué estamos haciendo.

Los dos usos principales de las tarjetas gráficas dedicadas son jugar y edición de vídeo, que es precisamente en esos ámbitos donde más potencia de cálculo se requiere. Las tarjetas gráficas dedicadas suelen categorizarse atendiendo a su modelo, y ello conlleva el dividirlas en tres gamas principales; de entrada, media y alta. Dependiendo de la categoría de la tarjeta gráfica, podrá sacar unos juegos u otros al máximo detalle, además de tener en cuenta la resolución de la pantalla (donde interviene especialmente la capacidad de la memoria) y la frecuencia de refresco de esta. Actualmente, con técnicas como G-Sync o FreeSync es posible ajustar los FPS de salida de la gráfica a los Hz de salida del monitor, eliminando así tediosos problemas como el Tearing y el input-lag (que deriva de evitar el Tearing activando la sincronización vertical).

En resumen, una tarjeta gráfica (dedicada o integrada) es indispensable para el uso de un ordenador, mientras que las dedicadas son más usuales en ordenadores con requisitos altos de potencia. De igual manera, es posible (y habitual) encontrar ordenadores portátiles con tarjetas gráficas dedicadas, ya que los portátiles gaming están a la orden del día.

Gamas de las tarjetas gráficas NVIDIA

NDVIDIA es una de las marcas que más tarjetas gráficas crea en el mercado, por lo que su catálogo es bastante complejo para alguien que no está familiarizado con sus productos.

Primero que todo vamos a ver las líneas de producto que tiene NVIDIA:

• GeForce GTX-RTX: es la nomenclatura que identifica a las tarjetas gráficas NVIDIA de consumo general.
• GeForce TITAN: son una especie de híbrido que se dirige tanto al mercado de consumo general como al sector profesional.
• NVIDIA Quadro: esta nomenclatura se utiliza en las tarjetas gráficas profesionales de NVIDIA. Orientadas sobre todo a diseñadores, creativos, arquitectos y a aquellos que rendericen en 3D.
• NVIDIA Tesla: también se utiliza en productos profesionales de NVIDIA, aunque éstos están más orientados al sector científico y a las tareas de aprendizaje profundo.

Antes de conocer las generaciones hay que hacer 3 aclaraciones:

• GT: se refiere a modelos de baja potencia y bajo consumo, cuyo rendimiento es inferior al de las GTX.
• GTX: se refiere a los modelos que ofrecen un rendimiento lo bastante bueno como para jugar con garantías.
• RTX: introducido recientemente. Se refiere a modelos de alto rendimiento que son compatibles con trazado de rayos (raytracing).

Entre las GTX y las RTX existen las generaciones, las cuales dan a entender lo nuevas o viejas que están las tarjetas gráficas:

• GTX 200: basadas en la arquitectura Tesla (65 nm y 55 nm) y compatibles con DirectX 10. Están obsoletas.

• GT 300: fueron un renombre de las anteriores. Tuvo una disponibilidad muy limitada y también están obsoletas.

• GTX 400: basadas en la arquitectura Fermi (40 nm) y compatibles con DirectX 11 y DirectX 12. Aún son capaces de ofrecer un rendimiento aceptable incluso en juegos actuales.

• GTX 500: están basadas en la arquitectura Fermi (40 nm) de segunda generación, y por tanto son compatibles con DirectX 11 y DirectX 12. Rendimiento aceptable en juegos actuales.

• GTX 600: están basadas en Kepler (28 nm). Son compatibles con DirectX 11 y DirectX 12. Ofrecen un rendimiento aceptable en juegos actuales.

• GTX 700: es una generación complicada. Las GTX 750 y GTX 750 TI están basadas en Maxwell de primera generación, y las GTX 760 y superiores en una revisión menor de Kepler. Todas utilizan el proceso de 28 nm y ofrecen todavía un buen rendimiento en juegos, sobre todo en los modelos superiores. Compatibles con DirectX 11 y DirectX 12.

• GTX 800: estuvo limitada a portátiles. En general se trató de un renombre basado en Kepler y Maxwell. Estuvieron fabricadas en proceso de 28 nm, y son compatibles con DirectX 11 y DirectX 12.

• GTX 900: esta generación es bastante reciente y todavía se vende en algunos minoristas. Está basada en Maxwell de segunda generación y fabricada en 28 nm. Compatible con DirectX 11 y 12 y capaz de ofrecer un rendimiento excelente en juegos actuales, sobre todo en los modelos más potentes (GTX 970 y superiores).

• GTX 10: conocida también como GTX 1000. Es una generación actual, basada en Pascal y fabricada en proceso de 16 nm y 14 nm, según modelo. Compatible con DirectX 11 y DirectX 12, y capaz de mover sin problemas juegos actuales.

• RTX 20: también conocida como RTX 2000. La generación más reciente de NVIDIA, fabricada en proceso de 12 nm y compatible con DirectX 11, DirectX 12 y trazado de rayos. Lo más potente que existe en el mercado.

Las gamas de las tarjetas gráficas de NVIDIA se representan con un número, que nos permite diferenciar la gama en la que está, si su modelo es gama baja, media o alta:

• Números 3, 2 y 1: se refieren a tarjetas gráficas de gama baja. Como por ejemplo la GTX 1030.
• Número 5: en este caso se refiere a tarjetas gráficas de gama media-baja. Como por ejemplo la GTX 1050.
• Número 6: se utiliza para referirse a tarjetas gráficas de gama media. Como por ejemplo la GTX 1060.
• Números 9, 8 y 7: indican que estamos ante un modelo de gama alta. Como, por ejemplo, la RTX 2070 y la RTX 2080 son tarjetas gráficas de gama alta.

Existen otros factores que NVIDIA usa para referirse a que ese modelo en concreto es superior a aquél con el que comparte numeración.

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