Capítulo 4 (Parte 1) -Tarjeta Video

CFGS – Sistemas Telecomunicaciones e Informáticos MP 02 – Sistemas Informáticos y Redes Locales

CAPÍTULO 4 (Parte 1) – TARJETA DE VIDEO. 1.

FUNCIONAMIENTO.

La Tarjeta de Video es un elemento que permite al sistema mostrar los resultados de nuestras acciones en el monitor, de allí all í que sea tan importante para el equipo. En los últimos años, ha pasado a ser más que un mero agregado, como ocurría al principio de la era informática. Actualmente, en cambio, es una de las piezas más importantes de un PC, y representa un punto de especial atención para su montaje y mantenimiento. Comencemos por realizar un pequeño resumen de su historia, con el objetivo de comprender su funcionamiento y estar preparados para trabajar en equipos antiguos. El primer dispositivo de video fue creado por IBM bajo el nombre de adaptador de pantalla monocromo (Monochrome Display Adapter , MDA). Su funcionamiento implicaba el envío de señales para ubicar texto en la pantalla mediante una rejilla predeterminada. Sin embargo, al tratarse de un modo de sólo texto, los puntos no podían separarse individualmente, de manera que los gráficos no eran más que caracteres especiales que formaban algunas figuras simples en su entramado. El siguiente gran paso en la historia de las tarjetas de video, también dado por IBM, fue la creación del Hércules. Con la capacidad de direccionar individualmente cada punto y una resolución de 720 × 350 puntos, se volvió muy popular durante la década de 1980. La primera tarjeta de video con capacidad para mostrar colores en pantalla fue la CGA (Color Graphics Array , o Matriz de Gráficos a Color). Su nombre hace referencia a su profundidad de color de 4bits, capaz de entregar en pantalla 16 colores.

Aquí vemos una tarjeta CGA de IBM. Como podemos podemos ver, es muy distinta distinta de las actuales y posee una enorme cantidad de de integrados.

Luego, reafirmando su posición de liderazgo en el mercado, IBM produjo la EGA ( Enhaced Graphics Adapter , o Adaptador de Gráficos Mejorado), que introdujo la novedad de una paleta de 64 colores en total, de los cuales podía mostrar 16 al mismo tiempo, en una resolución de 640 × 350 píxeles. Al obtener un buen soporte para todas las aplicaciones existentes hasta el momento, esta tarjeta se popularizó con rapidez. El último estándar en aparecer fue el VGA ( Video Graphics Array , o Matriz de Gráficos de Video), que marcó un antes y un después en los gráficos de ordenador. Sus características fueron muy durables y heredadas por cada una de las siguientes generaciones de tarjetas de video. Su principal innovación fue la de ser el primer formato de video analógico (todos sus precursores eran digitales), lo que permitió tener un mayor control del color en pantalla. El VGA original soportaba 16 colores con una resolución de 640 × 480 píxeles, aunque también permitía emplear 256 colores al reducir la resolución a 320 × 200 puntos.

MP 02 – Capítulo 4 (Parte 1) - Tarjeta de Video.

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Este formato fue adoptado por muchos fabricantes que, incluso, llegaron a mejorar sustancialmente la capacidad del original. Esta tarjetas, denominadas ‘compatibles con VGA’, pronto estrenaron sus propios estándares, conocidos como SVGA ( Super VGA), UVGA (Ultra VGA) y XVGA (eXtended VGA), entre otras. En la actualidad, las limitaciones producidas por la memoria de las tarjetas de video han desaparecido, y producen excelentes resoluciones y profundidades de color. Además, el soporte de 3D está muy desarrollado, con lo cual los juegos resultan cada vez más realistas. Por último podemos decir que ciertas tarjetas están integrando sintonizadores de video, capacidades de captura y edición de video, salidas para TV (analógica y digital) y decodificadores dedicados para cierto tipo de películas. La diferencia entre cada uno de estos formatos radica en la velocidad de refresco y en sus capacidades integradas, ya que la resolución y la profundidad del color dependen, principalmente, de la memoria con la que cuente la tarjeta de video.

TNT y sus 32bits. El primer procesador gráfico en soportar una profundidad de color de 32bits fue el NVIDIA TNT2. Ofrecía una calidad de imagen notable para su época, aunque el rendimiento recibía un gran impacto.

1.1. Características Básicas. La tarjeta de video posee ciertos componentes básicos. El primero de ellos y, de hecho, el que puede sorprendernos más, es la BIOS. No es nada difícil comparar una tarjeta de video con una placa base, ya que ambas poseen componentes muy similares: los dos tienen memorias RAM, un procesador central e, incluso, interfaces (en el caso de la tarjeta de video, para comunicarse con la placa base, y en el caso de ésta, para comunicarse con aquella). Es por eso que las tarjetas poseen la misma BIOS ( Basic Input / Output System, o Sistema Básico de Entrada / Salida), que las placas base. Por supuesto, éste se encuentra notablemente modificado y no ofrece parámetros que puedan configurarse -como en el caso de las placas base-, sino que están fijos. Sin embargo, es posible hacer que la BIOS sea actualizada para obtener un mejor rendimiento, al optimizar su relación con los drivers de video o bien al activar capacidades del chip. Otros de los elementos de la tarjeta de video que es importante conocer es el Conversor Analógico-Digital de la memoria RAM o RAMDAC (Random Access Memory Digital-Analog ). Su función es traducir la imagen digital de la memoria RAM, conformada por ceros y Converter ). unos, en un formato analógico para los monitores. Como podemos imaginar, del tipo y la velocidad de la RAMDAC depende la calidad de imagen, y parámetros tales como la tasa de refresco, la resolución e, incluso, la calidad máxima de color.

Gracias a la tecnología VGA RAMDAC, R AMDAC, implementada implementada por IBM, hoy podemos ver la RAMDAC integrada, incluso, en un chipset. Todos los procesadores llevan disipadores de calor.


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En la actualidad, la RAMDAC corre a más de 350MHz, lo que evita problemas de cualquier tipo en relación a la calidad de imagen y otros factores. Cabe aclarar que está integrada en la GPU y no en chip separado, por lo cual la calidad de imagen no varía de un fabricante a otro (como ocurre con el rendimiento de la tarjeta, por ejemplo). Otro factor muy importante, y que puede decirnos mucho de la tarjeta, es la interfaz que ésta usa para adosarse a la placa base. Podremos ver una amplia gama de interfaces de tarjetas de video, que van desde el arcaico ISA hasta el más moderno PCI-E 16x. Por supuesto, la interfaz de comunicación de la tarjeta nos indica de qué época data e, incluso, cuál es su rendimiento. Las interfaces más antiguas, como ISA y VESA, son para placas exclusivamente 2D. Su rendimiento es muy escaso y pueden usarse para tareas de oficina. El PCI es un caso particular, dado que fue la interfaz más veloz a mediados de los ’90, pero también se siguió usando como interfaz de actualización para placas base antiguas. Aún hoy existen al menos un par de modelos de placas base basadas en PCI, aunque son de la gama baja. Por eso, podemos decir que, del tipo PCI, podemos encontrar tanto las primera aceleradoras de video, como tarjetas relativamente modernas (hasta GeForce4 MX).

Éste es el chip ATI RADEON X1300, una de las pocas GPUs modernas con soporte PCI.

El AGP, en cambio, proliferó entre 1998 y 2004. Dada su larga vida, existen muchísimos modelos de tarjetas de video, pero ésta suelen ser de alta complejidad y tener buenas capacidades 3D. El bus más moderno es PCI-E, que viene usando desde 2007. En esta interfaz encontraremos las tarjetas y los drivers más actualizados. Por supuesto, el slot de la placa base limitará en gran medida la expansión gráfica, ya que los distintos puertos no son compatibles entre sí, aunque en general, las distintas versiones del mismo puerto son compatibles y pueden actualizarse sin problemas (dejando de lado las nuevas características).

VGA BIOS: Útil compañero del Overclock. Muchos usuarios entusiastas del overclock usan la BIOS de video a su favor. Mediante unos programas, modifican las frecuencias de reloj e, incluso, las características del chip, y luego ‘ flashean’ con esta BIOS ‘retocada’ sus tarjetas, para obtener mejor rendimiento.

Velocidad de los puertos. Para darnos una idea de la diferencia de velocidad entre cada interfaz, el ancho de banda de PCI es de sólo 133MBps mientras que el de AGP va desde 266 hasta 2200MBps, y PCI-E llega, incluso, a los 4GBps.


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2.

EVOLUCIÓN DE LAS TARJETAS DE VIDEO .

1980 → MDA. Equipando a la IBM PC de capacidades gráficas, aparece el adaptador de pantalla monocromo (MDA), que contaba con 4KB de RAM.

1982 → Tarjeta Gráfica Hércules. La nueva invención de IBM permitía mostrar en pantalla texto y gráficos a la vez. Su soporte era de 80 × 25 caracteres en modo texto y 720 × 350 puntos en modo gráfico.

1983 → CGA – Color Graphics Adapter. La CGA, que utilizaba el mismo chip que la tecnología Hercules, soportaba distintas resoluciones y colores. Con el modo CGA, los tres colores primarios se combinaban.

1984 → Formato EGA. Ofrecía una resolución de 14 × 18 puntos en el modo texto, y de 640 × 200 ó 640 × 350 a 4bits en el modo gráfico, soportando 16 colores.


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1987 → Formato VGA. El estándar VGA (Video Graphics Array) ofrecía al mercado una paleta de 256 colores en una memoria de 256KB, lo que mejoraba la reali dad de las imágenes.

1990 → Super VGA. Con la aparición de SVGA, se comenzaron a utilizar múltiples chips y gran cantidad de memoria, lo que permitió alcanzar 16,8 millones de colores (color verdadero) y resoluciones de 1024 × 768.

1994 → El Acelerador Gráfico. La primera solución implementada para aumentar la velocidad de proceso de los gráficos en la placa de video fue agregar un circuito especial, denominado acelerador gráfico.

1998 → 3D. Aparecen las tarjetas de video 3D, con una nueva tecnología para manejar gráficos tridimensionales. Para lograrlo, dividían el gráfico en una serie de puntos o vértices en forma de coordenadas que se almacenaban en su RAM.


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1999 → GEFORCE 256. Aparece la primera GPU ( Graphics Process Unit ), término creado por NVIDIA para definir la capacidad de su nuevo chip de realizar complejos cálculos de textura e iluminación (tecnología Transform & Lightning). La GeForce 256 fue la primera GPU verdadera de la historia, al quitarle al procesador la pesada carga del cálculo de iluminación y texturas.

2004 → Procesamiento en Paralelo. NVIDIA lanza su tecnología SLI; y ATI responde con su Crossfire, que permite el procesamiento de un gráfico en paralelo con dos tarjetas de video.

Tarjetas NVIDIA SLI.

Tarjetas ATI Crossfire.

2007 → Formatos de Alta Definición. Con la aparición de grandes monitores (LCD y LED), aparecen formatos de video y sonido de alta definición. Las tarjetas de video integran decodificación por hardware de tales formatos.


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3.

TARJETA DE VIDEO: Detalles Elementales.

Como ya hemos mencionado, las tarjetas de video poseen un procesador gráfico (GPU), módulos de memoria, disipadores y refrigeradores.


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4.

MEMORIA DE VIDEO.

La memoria de video no es tan simple como parece, dado que se deben tener en cuenta muchísimos parámetros, y su influencia es enorme en el rendimiento del componente. La tarjeta de video tiene múltiples analogías con la placa base: parece un ordenador en miniatura; con la excepción del disco duro, muchos de los componentes están presentes en ella. Es tal la capacidad de procesamiento gráfico, que muchos ordenadores para cálculos científicos están dándole prioridad a la placa de video en vez de al procesador. De este modo, mediante el uso de programas especiales, es posible utilizarla para cálculos tan complejos, que el procesador del ordenador no puede tomarlos a la misma velocidad. Éstas son las razones por las cuales la memoria de la tarjeta de video debe ser lo mejor posible. La GPU tiene un requerimiento muy especial de ancho de banda, dado que debe realizar cálculos muy complejos y, lo que es aún más importante, entregar una cantidad de cuadros por segundo suficientes para que el usuario no vea lentitud en sus juegos. Hay tres factores que tienen impacto en el rendimiento de la tarjeta de video Procesador gráfico, Memoria RAM y Bus de Transmisión.

4.1. Memoria RAM de la tarjeta de video. Los factores que deben evaluarse en la memoria RAM de la tarjeta son tres: cantidad, velocidad y ancho de bus. Los tres tienen impacto en el rendimiento de la tarjeta, pero algunos son más importantes que otros. El factor que más consideran los usuarios inexpertos es la cantidad de memoria RAM. Debemos decir que ésta realmente no es tan importante como parece. La idea de que a mayor cantidad de RAM mejor es la tarjeta de video es antigua, dado que proviene de la época en la cual la memoria definía qué resolución y profundidad de colores soportaba la placa. El problema, sin embargo, no es que la cantidad de memoria ya no influya. El conflicto proviene porque los fabricantes se aprovechan de la ignorancia para promover modelos con más memoria de la que se necesita, de modo que sus placas parezcan mejores que las de la competencia. Se han implementado tecnologías en la gama baja denominadas Turbo Cache y Hyper Memory (de NVIDIA y AMD/ATI, respectivamente), que toman memoria RAM del PC para usar como búfer de video (algo similar a lo que hacen las placas base), pero esto tiene un efecto negativo en el rendimiento y las prestaciones. Podemos concluir, entonces, que en la gama media y baja, no es necesario adquirir placas que tengan gran cantidad de memoria RAM. La situación es distinta en la gama alta, donde pueden llegar a usar 640MB de RAM para realizar sus cálculos, sin ningún problema e incluso, demuestran mejora al usar 1GB. Otro factor muy importante es la velocidad de la memoria RAM. Este factor, en las gamas media y baja, es mucho más importante que la cantidad de memoria, las cuales van desde 533MHz hasta 800MHz en la gama baja, dado que con ellas pueden emplear los mismos tipos de chips que se usan en las memorias del PC, muy baratos y efectivos. En la gama media se están manejando valores de entre 800 y 1600MHz (siempre hablando sobre un bus de 128bits) y en la gama alta se llega hasta 2000MHz o más. Para lograr todo esto, se utilizan distintos tipos de memoria en relación a la prioridad del precio, desde la más económica DDR2 (la misma que usan los PCs), hasta la GDDR4, pasando por la GDDR2 y la GDDR3.


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Por eso, cuanta más alta sea la velocidad de reloj, mayor será el rendimiento. La fórmula para evaluar el ancho de banda provisto por la memoria RAM es:   () =   () ×   ()

Muchas veces, el diseño sugiere que en la gama media se utilice un ancho de bus de 128bits, pero para ahorrar dinero, los fabricantes lo reducen a 64bits. Así, al ver la lista de precios, el usuario poco precavido puede caer en la tentación de adquirir un modelo considerablemente más barato, sin saber que, en realidad, su rendimiento está muy lejos del original.

4.1.1. El Ancho de Bus. Este factor está en 64bits para la gama baja, 128 para la media, y 256, 320 y hasta 512bits para la gama alta. Si revisamos la fórmula anterior, nos daremos cuenta de que para aumentar el rendimiento de la memoria RAM es mucho más efectivo doblar el ancho de bus, dado que, de lo contrario, tendremos que multiplicar por dos la frecuencia de las memorias. Además, a la hora de realizar overclock , obtendremos un mejor rendimiento con un ancho de bus más alto. Entonces, ¿por qué se recortan los buses de la gama baja? El motivo es simple: a mayor ancho de bus, mayor cantidad de chips se requiere. Lo cierto es que cuantos menos chips se compren, más se puede ahorrar. Es el mismo caso que comprar una memoria de 1GB o dos de 512MB en dual channel . Como medidas de precaución, veamos algunos cuidados que debemos tener al hacer overclocking. En primer lugar, la memoria RAM de la placa suele tener un margen de seguridad del 10%, que puede utilizarse para aumentar su frecuencia. Sin embargo, pasado ese límite, las temperaturas empiezan a elevarse de manera considerable. Como la mayoría de las placas de video actuales no poseen disipación para la memoria RAM, es recomendable adquirir disipadores antes de hacer overclocking . Otro de los parámetros es que el ancho de bus no puede ni debe ser modificado. Muchas veces existen dos versiones de la misma tarjeta de video: una con un bus de 64bits y otra, con 128bits. En esos casos, algunos usuarios inexpertos intentan realizar una actualización de la BIOS con 128bits. Esto genera resultados desastrosos: no sólo la tarjeta fallará de inmediato al entrar en modo 3D, sino que, además, los chips de memoria RAM o la GPU misma corren un serio riesgo de salir dañados.

Modelos de Referencia. Son tarjetas creadas por los fabricantes de chips de video para generar frecuencias, anchos de buses y formatos de tarjetas estandarizadas. Los fabricantes de tarjetas pueden elegir seguirlos o no. Esto puede usarse para aumentar (o disminuir) el rendimiento de la placa en la medida de lo necesario.

Modelos Especiales. Muchas veces no se sigue el modelo de referencia. Como ejemplo podemos citar la Galaxy GeForce 7300 GT, que venía con una frecuencia de 500MHz para el núcleo y de 1400MHz para las memorias, contra los 350/667 estándar. A su vez, EVGA produjo modelos de 7300GT con el ancho de bus recortado a 64bits, lo que reduce su rendimiento en casi un 50%.


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5. ACELERADORAS DE VIDEO. En los últimos años, las tarjetas de video se han vuelto auténticos procesadores de gran potencia. Todo comenzó en 1996, cuando la industria gráfica venía de un prolongado crecimiento del estándar VGA, y Windows 95 había facilitado en gran medida ese desarrollo. Ya no era necesario pasar horas frente a una pantalla negra con algunos caracteres en blanco, sino que la gente tomaba cada vez con más naturalidad las mejoras en los colores o la posibilidad de ver imágenes con calidad de fotos en el PC. La firma 3DFX , que creó el primer chip acelerador de video, supo ver que estaba llegando la era 3D. No sólo la industria gráfica seguiría creciendo, sino que el próximo paso sería conquistar la tercera dimensión. Para acelerar todos los procesos 3D -tanto en edición de imagen como de juegos-, creó un chip llamado Voodoo, que necesitaba, además, una tarjeta de video extra que pudiese generar la imagen en el monitor. Su interfaz era PCI, y su memoria RAM, de apenas 4MB.

Esta es la Voodoo, aceleradora de vídeo de primera generación.

Esta primera creación hizo que, de repente, los juegos pudiesen tomar mucho más realismo. Sin embargo, junto con este auge de juegos cada vez más realistas se notó que las tarjetas debían actualizarse rápidamente para no generar un estancamiento. 3DFX unió varios chips en una placa con su serie Voodoo 5000, y también creó la tendencia

a introducir múltiples GPUs en la misma placa, lo que fue retomado a partir de 2006 por NVIDIA y ATI/AMD en sus series 7950GX y 1950XT, respectivamente. Antes de su desaparición a principios de 2000 -absorción por NVIDIA, más concretamente-, 3DFX había creado la Voodoo2, una acelerador mejorado; la Voodoo Banshee, que además no necesitaba una tarjeta de video extra; la Voodoo3, el primer chip que desarrolló el concepto de Anti Aliasing e, incluso el SLI. Este SLI no era el mismo que el de NVIDIA (incluso su sigla proviene de palabras distintas), pero sí fue la primera tecnología de procesamiento gráfico en paralelo.

Esta es la Voodoo2, aceleradora de vídeo de segunda generación. Podía configurarse en un modo SLI, que aumentaba el rendimiento considerablemente.


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A esto se sumó la revolución del TNT2, en 1999, que inauguró la profundidad de color en 32bits. Luego, en ese mismo año, apareció el GeForce256, la primera GPU verdadera, que con su tecnología T&L (Transform And Lightning, o Trasformación e Iluminación), liberó al procesador del complejo cálculo de texturas. Más adelante, la GeForce2 volvió a revolucionar el mercado con la aparición de los Vertex Shaders (procesadores de vértice), y luego, la GeForce3 volvió a hacerlo con los Vertex Shaders programables. Así siguió la revolución hacia el realismo, que continua hasta el día de hoy. Las GPUs progresan gráficos a altas velocidades, ya que aproximadamente cada 18 a 24 meses la industria gráfica se actualiza por completo. Esto ocurre porque las APIs (programas que traducen el código de los juegos a un protocolo que las tarjetas de video pueden procesar, de acuerdo con las características de cada una y del sistema operativo) producen una nueva versión en este tiempo. Hasta hace poco tiempo, un procesador gráfico estaba formado por tres bloques: el controlador de memoria RAM, la unidad de procesamiento de píxeles y la unidad de procesamiento de vértices. El controlador de memoria, que tal como en los procesadores de AMD está directamente integrado en el chip, define la velocidad a la que el procesador será capaz de comunicarse, como máximo, con la RAM. Determina al ancho máximo del bus y, además, define en gran medida la eficiencia de la placa. En general, el controlador de memoria está dividido en bloques individuales de un cuarto del tamaño del bus, para permitir que, ante un fallo del chip, éste pueda venderse con la mitad del controlador de memoria en los modelos económicos (recordemos que si el controlador es de 128bits, y se implementan memorias de 64, nos veremos limitados a esos 64bits). Por otro lado, está la unidad de procesamiento de píxeles, también conocida como pixel shader . Para comprender su funcionamiento, debemos saber que, a diferencia del procesador central, la GPU se ve muy beneficiada con el paralelismo. Un procesador actual sólo puede manejar dos o, como máximo, cuatro threads (procesos) a la vez, en el caso de un Quad Core. En cambio, una placa con chip simple puede manejar más de 320 hilos (canales) al mismo tiempo, por lo cual las aplicaciones gráficas están diseñadas para aprovechar ese paralelismo manejando varios píxeles simultáneamente en vez de hacerlo en serie. Por supuesto que esta arquitectura, para ser tan paralelizada, necesita una gran capacidad de manejar varios procesos a la vez. Para lograrlo, posee unas ‘tuberías’ ( pipelines) o líneas de proceso, en cada una de las cuales se procesa un píxel. Una placa modelo 7900GTX, por mencionar un modelo, puede procesar 24 píxeles a la vez en su unidad de pixel shaders . Esto nos da una idea del gran rendimiento que pueda obtenerse. Otro punto que cabe mencionar sobre la unidad de pixel shaders es su forma de trabajar a lo largo, además de a lo ancho. Por cada pipeline, la placa tiene al menos una TMU, que es una unidad encargada de producir la textura apropiada para el píxel. La cantidad de TMUs puede mejorar el rendimiento o mantenerlo, pero mejorando la calidad de imagen: no nos permitirá procesar más píxeles a la vez, pero sí, procesar en forma más eficiente cada uno. Tal como en el caso de la memoria RAM de la placa de video, existe una fórmula que permite obtener números que hablan sobre el rendimiento de la placa. En este caso, para obtener la tasa de relleno máxima (es decir, el máximo teórico de píxeles que pueden manejarse por segundo), debemos realizar la siguiente operación:   (í/) =  ú () × ú 

Tal como en el otro caso, la cifra obtenida es la máxima teórica y rara vez se llega a ella, al existir cuellos de botella que pueda tener la tarjeta, lo que genera una baja importante.


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Por último, debemos hablar sobre la unidad de Vertex Shaders o procesadores de vértice. En general, dentro de ella existe una menor cantidad de pipelines (dado que cada una es muy compleja y su coste es más alto) y desaparece el concepto de TMU, porque los vértices no requieren texturas, sino que forman el “esqueleto” de la imagen que se mostrará en pantalla para que, luego, los pixel shaders llenen esa imagen de colores y texturas, y la presenten al usuario. Hoy día, las unidades de procesamiento de vértice corren a una velocidad distinta de la del núcleo en las tarjetas NVIDIA. Esto permite un mejor rendimiento, ya que esta unidad suele ser la más saturada. Por supuesto, a este esquema de la GPU debemos sumarle la RAMDAC que viene integrada ella. Pero las tarjetas DirectX 10 funcionan bajo su propio protocolo. Esta versión de la API de Microsoft resulta revolucionaria, dado que une las unidades de pixel y vertex shaders para crear unified shaders o procesadores unificados. La idea de esto es evitar la saturación de la unidad de procesamiento de vértices y el desperdicio de ciclos de reloj en los pixel shaders mientras esperan a que los procesadores de vértice realicen su trabajo. Pero de todos modos, tiene un impacto en el rendimiento, porque al unificar los vértices, éstos requieren más tiempo en ser procesados que una unidad clásica, es decir, que la arquitectura DirectX es más ancha pero menos profunda, lo que penaliza en muchas ocasiones. La GPU tiene un papel preponderante en el rendimiento gráfico del ordenador, cumpliendo la misión de procesar todo lo relativo a videos de alta definición, juegos, edición de video, programas de arquitectura, y otros. En estos casos, la tarjeta no puede ser reemplazada por un procesador más veloz, dado que sus diferentes arquitecturas hacen que la penalización sufrida por el procesador sea tal, que ni siquiera pueda usarse, y nos veamos relegados al cuello de botella que representa la tarjeta de video. Por último, queda por hablar sobre la capacidad de las placas de video para formar un sistema de procesamiento en paralelo. Existen dos sistemas para tales fines: SLI y CrossFire, de NVIDIA y AMD/ATI, respectivamente. Aunque son soportados por casi todas las tarjetas, es necesario tener una placa base que soporte mecánicamente dos slots PCI-E 16x; además, se aconseja poseer dos tarjetas gráficas idénticas para obtener el mejor rendimiento. En general, y como suele ocurrir ante una avance tecológico, es recomendable optar por las tarjetas más modernas para asegurar un mejor rendimiento en el futuro, pero siempre tenindo en cuenta las características de ambas tecnología y sabiendo que la nueva, simpre necesita un tiempo para asentarse en el mercado. En la actualidad, existe una amplia variedad de aceleradoras gráficas, y debemos conocer sus características para elegir la más decuada.

Mayor Resolución, Menor Rendimiento. Cabe aclarar que, cuanto mayor sea la resolución que necesitemos, mayor será la cantidad de pixeles que deberá procesar la tarjeta de video. Es por eso que, al utilizar una resolución más alta, tendremos que bajar el nivel de detalle, para mantener la misma cantidad de cuadros por segundo.


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5.1. Clave a tener en cuenta. 1) GPU. Al momento de elegir una tarjeta aceleradora gráfica, debemos considerar la capacidad de procesamiento de la GPU y la velocidad con la que trabaja su memoria de video. 2) Estándar. En la actualidad, es recomendable adquirir tarjetas con interfaz PCI-E, ya que es el estándar de todas las placas base, y las AGP han quedado rezagadas. 3) Salidas. Otro aspecto fundamental son las salidas; por ejemplo, si posee la VGA convencional, DVI, salida de súper video, etc. Las tarjetas de gama media y alta tienen las tres. 4) Slot Adecuado. Antes de adquirir una tarjeta de video, debemos revisar la placa base para saber si cuenta con un slot PCI, SGP o PCI-E. Si no lo verificamos, podríamos elegir una que no fuera compatible. 5) Drivers. Otro de los aspectos importantes de las tarjetas aceleradoras son los controladores adecuados, porque sin ellos, estos dispositivos no pueden rendir al máximo de su potencia. 6) Garantía. Las tarjetas aceleradoras de video son dispositivos generalmente costosos, motivo por el cual siempre necesitamos exigir una garantía por el producto en cuestión.


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6. ADQUIRIR LA TARJETA DE VIDEO ADECUADA. Ahora que hemos visto las distintas partes de una tarjeta de video y cómo influyen en el rendimiento del equipo, sabemos que no todas sirven para el mismo uso. La pregunta que debemos plantearnos es: ¿para qué va a utilizarse la tarjeta de video? Es obvio que si que si el PC tan sólo se va a usar para ver videos y fotos, efectuar tareas de oficina y navegar por internet, no se requerirá una tarjeta de gama alta. De hecho, en estos casos la opción más económica es una integrada. Las ofertas de la gama más baja no suelen ser atractivas debido a su escaso poder: en general, es más conveniente optar por una tarjeta de la gama media/baja en presupuestos acotados. Estas tarjetas suelen tener un precio similar a la de la placa base y ofrecen un rendimiento muy bueno, mejor que las de gama baja, y una excelente durabilidad. Si el ordenador será usado para juegos o para tareas de edición de vídeo, lo ideal será buscar una tarjeta específica. Si el presupuesto lo permite, las tarjetas de la gama media y media/alta, resultan muy tentadoras. Éstas suelen ofrecer un rendimiento excelente a resoluciones de hasta 1280 × 1024, lo que nos da la posibilidad, incluso, de usar los detalles de cada juego al máximo. En cuanto a la gama alta, no es conveniente, porque sus precios son prohibitivos y, en general ofrecen un rendimiento que está lejos de ser superior. ¿Y qué ocurre con los ordenadores que utilizan programas de arquitectura y diseño? Aunque en estos casos, por supuesto, la tarjeta debe ser de buena calidad, no es tan importante como tener un procesador veloz y una gran cantidad de memoria RAM. Es por eso, que en los presupuestos acotados, podemos optar por una tarjeta no muy cara y, destinar una mayor parte del dinero al sistema central de proceso. Las mejores marcas de tarjetas de video suelen ser las mismas que las productoras de placas base. Las garantías suelen ir desde los seis meses hasta tres años, dependiendo del lugar en donde las compremos y su marca. Hay dos aspectos que debemos tener presentes, ya que muchas veces, en la publicidad o al consultar precios en un establecimiento, vemos que ciertos productos son OEM o BOX y, tal vez, no sepamos cuál es la diferencia entre ellos: •

OEM. Estas siglas provienen de Original Equipment Manufacturers o, Ensamblados de Equipos Originales. No se encuentra en todos los productos, y engloba a los dispositivos que deberían venderse sólo a las empresas encargadas del montaje de ordenadores. Por ejemplo, cuando adquirimos una tarjeta de video OEM, ésta viene dentro de una bolsa antiestática, junto a un CD con drivers, manuales y algún cable adaptador para salida de TV o similar.


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BOX. A diferencia de la anterior, aquí las tarjetas vienen en una caja y, además de los CDs y los drivers, incluyen varios discos con aplicaciones y utilitarios extra. También traen un extenso manual de usuario, varios adaptadores y accesorios. Los productos de este tipo están destinados a usuarios finales.

Entonces, ¿qué producto elegir? Antes que nada, la diferencia económica entre ellos es bastante apreciable a favor de las OEM. Pero por otro lado, las BOX incluyen otros accesorios, como software de diagnóstico y más adaptadores. Sin embargo, hay que aclarar que el rendimiento es el mismo en ambos casos.

6.1. Procesamiento Dual. Ya se ha mencionado, que en la actualidad, la máxima expresión en procesamiento de gráficos se da a través de una tecnología llamada CrossFire o SLI. Si decidimos adoptar esta forma de procesamiento, debemos saber que, por un lado, precisamos una placa base que soporte dos tarjetas en paralelo PCI-E 16x. Además necesitamos una fuente capaz de alimentarlas, ya que requieren conectores especiales que los modelos genéricos no poseen.


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INSTALACIÓN DE UNA TARJETA DE VIDEO.

El proceso de instalación de la tarjeta de video requiere seguir una serie de pasos como la configuración de la BIOS y la instalación de drivers. Pero, además debemos tener en cuenta que el formato de la interfaz de la tarjeta sea el mismo que el slot de la placa base; de lo contrario, serán incompatibles. Paso 1. Retiramos la tarjeta de video de su envoltorio de plástico, teniendo mucho cuidado en tomarla por los bordes para evitar cargas eléctricas.

Paso 2. Localizamos el slot correspondiente en la placa base (en este caso, PCI Express) y colocamos la tarjeta en él sin presionar con mucha fuerza; recordemos la fragilidad de estos componentes.

Paso 3. La instalación de una tarjeta de video con interfaz AGP es similar, sólo que se hace sobre un slot de este tipo, que posee características físicas bien diferenciadas, como los tabique de posición.

Paso Erróneo. Lo único que no debemos hacer es realizar presión en exceso, para no dañar la placa base ni la tarjeta de video.


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INSTALACIÓN TARJETA DE VIDEO SISTEMA SLI O CROSSFIRE.

La creación de un sistema de procesamiento de gráficos en paralelo requiere de ciertas características que no se encuentran en el hardware convencional. Es decir, necesitamos tarjetas de video, placas base y una fuente de alimentación especial para implementar esta tecnología de última generación. Paso 1. El primer paso consiste en habilitar el sistema de gráficos múltiples. Para hacerlo, ingresamos en la BIOS y seleccionamos la opción correspondiente, o configuramos el júmper o el conector propietario de la placa base para tal fin.

Paso 2. Lo primero que debemos tener en cuenta es si la placa base tiene dos slots PCI Express 16x para poder conectar ambas tarjetas en paralelo, como vemos en la imagen.

Slots PCI Express 16x

Paso 3. Luego, colocamos una de las tarjetas en uno de los slots PCI Express 16x; recordemos respetar los tabiques de posición.


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Paso 4. Una vez tengamos la placa conectada al slot y amurada a la torre, colocamos los cables de alimentación extra, necesaria para funcionar; de lo contrario, el sistema no mostrará video en el monitor.

Paso 5. Debemos observar que en la parte superior de cada una de las placas hay unos conectores en donde se posiciona el puente que hará que éstas funcionen en paralelo.

Paso 6. Luego, colocamos el puente mencionado anteriormente. Sin él, las placas no podrán comunicarse entre sí.

Paso Erróneo. Si olvidamos colocar el puente que une ambas tarjetas de video, no podremos aprovechar toda la potencia del procesamiento gráfico Dual.


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Paso 7. Finalmente colocamos la otra placa de video en el slot PCI Express 16x libre y le conectamos el puente, como se puede ver en la imagen.

Paso 8. En esta imagen podemos observar los conectores de alimentación para cada una de las tarjetas de video. Podemos darnos cuenta de que no son del tipo Molex o SATA, sino que tienen otro formato, con seis contactos.

Atención. Es necesario destacar que las tarjetas que instalemos deber ser iguales y tener las mismas características. De lo contario, pueden surgir incompatibilidades, y hasta pérdida de video.


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9.

INSTALACIÓN DE LOS DRIVERS DE VIDEO.

Afortunadamente, en la actualidad el proceso de instalación de los drivers resulta muy simple y automatizado. Algunos sistemas operativos poseen una amplia base de datos para reconocer muchas de las tarjetas de video. Sin embargo, en ocasiones es preciso instalar lo controladores del fabricante para que el dispositivo funcione correctamente. Paso 1. Cuando el sistema operativo detecte el nuevo hardware, buscará el mejor controlador para ese dispositivo. En este caso, vemos que ha reconocido una tarjeta de video, pero con los controladores estándar.

Paso 2. Hacemos doble clic sobre la línea del controlador estándar y presionamos [Actualizar controlador]. Luego, nos pedirá que especifiquemos la ruta en la cual está el driver; presionamos [Siguiente].


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Paso 3. El proceso de instalación durará unos minutos, dependiendo de las prestaciones del equipo. En el Administrador de dispositivos, podremos ver el controlador con el nombre completo de la tarjeta de video.

OPCIÓN MANUAL. En la actualidad, los CDs con drivers poseen un archivo que se ejecuta de manera automática. Sólo tenemos que elegir cuál es el controlador que queremos instalar.


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10.

CONFIGURACIÓN DE DRIVERS.

Todos los dispositivos que componen un PC necesitan drivers para ser reconocidos por el sistema y poder funcionar correctamente. Como hemos visto, la instalación de drivers resulta automatizada y muy simple. En la actualidad, ni siquiera es muy complicado montar un sistema de gráficos múltiple, en contraste con lo que ocurría en los primeros días del SLI. La configuración de la división de ancho de banda de los puertos PCI-E se puede realizar ahora desde la BIOS y no hay que recurrir, como en los primeros tiempos, al uso de frágiles conectores de la placa base que podían romperse con facilidad. Para comenzar a analizar las opciones que nos brindan los drivers, debemos primero hablar de las resoluciones y las profundidades de color disponibles. Como se ha visto en el proceso de instalación, el driver que Windows (el sistema operativo del ejemplo) suele instalar es completamente genérico y, por eso, no permite el uso de resoluciones elevadas. Incluso, en muchos casos, no es capaz de detectar el tipo de tarjeta de video en lo más mínimo y nos limita a una profundidad de color de 8bits (paleta de 256 tonos). Cuando se instala el driver, entonces, accedemos a la resolución máxima soportada por la tarjeta (que suele ser de 2560 × 1980 píxeles) y también a puntos de configuración más precisos para soportar tanto los formatos estándar de 3:4 como los monitores de 16:9. La profundidad de color, obviamente, llegará hasta 32bits, el máximo perceptible. Otra de las funciones a las que podemos acceder teniendo el driver de video es la del panel de control, tanto en el caso de NVIDIA como en el de ATI. Éste es muy completo, y ofrece todo tipo de configuraciones para modificar la tonalidad de imagen a nuestra preferencia. Además, nos da la posibilidad de utilizar opciones particularmente útiles para el técnico reparador, tales como el overclock por software e, incluso, la medición de la temperatura de la GFPU, para evaluar que los fallos no provengan de esta fuente. En el caso de las tarjetas de video Radeon HD, se suman a este panel de control opciones para la configuración del audio de alta definición integrado. Además de lo que hemos visto, el panel de control del driver posee la peculiaridad de que nos permite elegir el modo de renderización para DirectX y OpenGL, por lo cual podemos seleccionar nuestras opciones según nuestra necesidad más inmediata: velocidad o calidad de imagen. En cuanto a los sistemas de múltiples procesadores gráficos, debemos poner especial cuidado en la elección del modo de trabajo. Básicamente, podemos elegir entre una gama de opciones para realizar la tarea, como veremos a continuación. El modo clásico de trabajo de estos sistemas (llamado SFR) es la división de la pantalla al medio (horizontal), de manera que cada placa maneja una mitad. Si bien esto permite una división 50/50 de la cantidad de píxeles y simplifica la tarea realizada por el procesador, lo cierto es que genera un bajo rendimiento, dado que, en muchas ocasiones, tendremos una mitad superior de la pantalla mostrando gráficos con escasos detalles que deben ser procesados por una GPU; y la otra mitad, mostrando objetos con texturas complejas. Pese a su rendimiento, debemos decir que este sistema favorece la compatibilidad con juegos antiguos, ya que realiza una división de la imagen mucho más limpia y simple que los otros medios. Existe una variante de este sistema con un rendimiento mejorado (aunque, también, con una compatibilidad reducida), en la que la pantalla se divide en dos verticalmente. Así, cada tarjeta deberá procesar una mitad, que tiene una mayor tendencia a ser simétrica pero que, en ciertas ocasiones, no lo es.


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La mejor opción a nivel rendimiento es la AFR, que intercala líneas de píxeles enteros entre cada una de las placas. Como podemos imaginar, éste es el sistema que hace trabajar a ambas tarjetas de la manera más pareja y, por supuesto, el que nos permitirá obtener un mayor rendimiento y un mejor aprovechamiento de los recursos. Por supuesto, su compatibilidad con juegos antiguos estará mucho más limitada que en los ejemplos anteriores. Por útimo, existe una cuarta opción denominada SLIAA, que no aumenta el rendimiento en absluto, pero permite una impresionante mejora de la calidad visual, al hacer que ambas tarjetas trabajen en conjunto para producir el suavozado de líneas (denominado Antialiasing, de donde proviene AA). Si bien debemos tener un par de tarjetas muy poderosas para usar este método, su calidad visual es inmejorable. Cabe aclarar que cada uno de estos modos (que fueron lanzados en principio por NVIDIA) está disponible en las tarjetas ATI con CrossFire: incluso, estas últimas disponen de una mayor cantidad de métodos de división de trabajo.

10.1. Elección del Driver. Aunque puede parecer un trabajo muy simple, la elección de drivers debe tomarse con mucha seriedad, ya que nuestras decisiones afectarán el rendimiento en forma negativa o positiva. La primera parte de la elección es el tipo de driver que instalaremos para el sistema operativo. Existen controladores para todos los sistemas existentes; sin embargo, cabe aclarar que en el caso de los sistemas operativos nuevos, los drivers suelen estar en un proceso de optimización que se encuentra en sus principios, hasta que funcionan sin problemas. Dentro de cada una de las opciones para sistemas operativos, existen varias versiones de drivers. Windows suele instalar un controlador genérico y, por eso, no permite el uso de resoluciones elevadas. Incluso, en muchos casos no es capaz de detectar el tipo de tarjeta de video en lo más mínimo y nos limita a una profundidad de color de 8bits (paleta de 256 tonos).

Cada tarjeta de video tiene sus propios drivers y, además, tiene aplicaciones que sólo pueden ponerse en marcha con sus controladores originales.

Como bien sabemos, debido al rápido avance tecnológico, los drivers se actualizan, como poco, dos veces por mes. En general, cada nueva revisión trae consigo una mayor velocidad, y se han visto mejora de rendimiento de hasta un 50% al utilizar nuevos drivers, en comparación con los usados en el momento del lanzamiento. Por supuesto, pareciera que lo ideal es tener el último modelo de controladores disponibles.


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Existen muchos sitios desde los cuales podemos descargar los controladores para las diferentes tarjetas de video, pero en el único donde están garantizados es en el oficial. La escasa vida de los componentes en el mercado hace que éstos carezcan de soporte una vez que se los deja de lado, y por ende, los controladores se optimizan para los nuevos modelos y provocan pérdidas de rendimiento. Esto se debe a la optimización de los drivers para sobrellevar lo mejor posible los fallos de la arquitectura de la GPU más moderna, que rara vez tiene los mismos problema que la de la generación anterior. Por eso, lo mejor es averiguar qué driver específico nos brindará el mejor rendimiento con nuestra tarjeta de video. Cada nueva revisión de los drivers trae consigo una mayor velocidad, y se han visto mejoras de rendimiento de hasta un 50% al utilizar nuevos controladores, en comparación con los usados en el momento del lanzamiento.

Como podemos observar, los drivers de las tarjetas de video poseen aplicaciones que van más allá del funcionamiento básico del dispositivo. Además, permiten un amplio abanico de posibilidades gráficas.


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11.

CUIDADOS DE LA TARJETA: En Instalación y Configuración.

Hasta el más experto usuario puede enfrentarse con un serio problema al cometer un error durante la instalación del hardware. Este proceso es relativamente simple; aun así, no está de más recordar los cuidados básicos que debemos tener, y sumarles algunos exclusivos de estos dispositivos. Para empezar, debemos descargarnos de estática antes de entrar en contacto con ella. De no hacerlo, corremos serio riesgo de provocar una descarga de estática en algún circuito integrado. De más está decir que, también, se tendrá que cortar el suministro eléctrico del PC. Por otro lado, intentaremos no sostener la placa desde su dispositivo de refrigeración, ya que si bien puede parecer la pieza más resistente del conjunto, debemos recordar que debajo de ella se encuentra el frágil núcleo de la GPU, que puede dañarse ante golpes o arañazos. Al sostener la placa, y ante la necesidad de ejercer presión, lo ideal es tomar la tarjeta desde su parte posterior (la que no posee los conectores para la torre) y alguna zona del PCB donde no haya componente alguno. Por supuesto, esto no se aplica a las tarjetas de la gama más alta cuyo PCB completo se haya recubierto por un enorme dispositivo de refrigeración: en esos casos se debe tomar la tarjeta desde dicho disipador, ya que está anclado en diversas zonas. Otro cuidado que debemos tener es asegurarnos de que el ventilador de la tarjeta funcione al conectarla. Recordemos que estos dispositivos son extremadamente sensibles al calor, y un error como este hará que la GPU se queme y dañe la tarjeta. También podemos verificar que, en caso de adquirir una placa que sólo tenga un disipador pasivo, el flujo de aire de la torre resulte suficiente. Si hay pocos ventiladores o si la temperatura de la tarjeta sube a niveles drásticos, lo ideal es adosar un ventilador de 60 o 70mm, como el que poseen los procesadores Pentium 3 en adelante para refrigerar al disipador. Podemos conectarlo directamente a la fuente o bien adosar su conectar con sensor de velocidad a un conector de la placa base o al que integran algunas placas de video. Con respecto al calor, un punto esencial en este aspecto son las memorias RAM. Estas rara vez se encuentran disipadas en modelos de gama media para abajo, y suelen ser componentes expuestos a altas temperaturas (en especial, al aplicar overclocking). Es por eso que, antes de finalizar nuestro trabajo, debemos exigir la tarjeta y, después de apagar y desconectar el PC del suministro eléctrico, tocar un chip de memoria RAM para evaluar su temperatura. Hay que evitar a toda costa el contacto con cualquier punto de soldadura. La superficie de la placa es rica en reguladores de tensión y capacitores que pueden dañarse seriamente si realizamos un puente entre sus patas. En cuanto a los drivers, es preciso averiguar por Internet cuál es el modelo más apropiado para nuestra tarjeta. Además, debemos asegurarnos de no utilizar los controladores de otro sistema operativo por parecido que sea, porque eso acarrea una pérdida de rendimiento y, posiblemente, de funciones. Si por algún motivo, nuestra tarjeta sin ventilador alcanza temperaturas muy altas y no es posible aumentar el flujo de aire dentro de la torre, existen alternativas comerciales que poseen heatpipes y grandes disipadores, que resultan muy eficientes para refrigerar la tarjeta sin usar ventiladores.


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12.

CUIDADOS DE LAS PLACAS DE VIDEO.

Estos componentes son sumamente delicados, y debemos tomar algunos consejos para que funcionen correctamente y, sobre todo, para extender su vida útil. Paso 1. Tengamos en cuenta que el tamaño de ciertos ventiladores a veces dificulta su instalación o hace que la tarjeta ocupe dos slots del PC.

Paso 2. Si nuestra tarjeta es OEM con ventilador atornillado y no disipa correctamente, podemos adquirir uno y colocarlo con cuidado sobre el procesador.

Paso 3. Es fundamental no obstruir el ventilador con cables sueltos y evitar que queden colgando delante del ventilador, ya que un movimiento de ellos puede trabarlo y hacer que la tarjeta funcione de manera incorrecta.


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Paso Erróneo. Nunca debemos permitir que el ventilador quede presionado por otros disipadores o elementos internos del PC, ya que se trabaría y no refrigeraría como corresponde.


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Capítulo 4 (Parte 1) -Tarjeta Video

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