UD2 Componentes fundamentales de los sistemas microinformáticos 18

Introducción a las tarjetas gráficas dedicadas

Resumen de la sección: En esta sección se introduce el concepto de las tarjetas gráficas dedicadas, que son aquellas que contienen la mayor cantidad de potencia gráfica. Se diferencia de los controladores gráficos integrados en la CPU, ya que las tarjetas gráficas dedicadas están fuera de la CPU y tienen mayor capacidad de procesamiento gráfico.

Características de las tarjetas gráficas dedicadas

• Las tarjetas gráficas dedicadas son circuitos impresos que contienen una GPU (unidad de procesamiento gráfico) y se conectan al PC mediante un puerto PCI-Express x16.

• Estas tarjetas ofrecen mayor capacidad de procesamiento gráfico en comparación con los controladores integrados en la CPU.

• Son más adecuadas para aplicaciones que requieren mucha potencia gráfica, como gaming, estaciones de trabajo y edición de vídeo.

Controlador gráfico integrado vs Tarjeta gráfica dedicada

• Los controladores gráficos integrados en la CPU tienen una GPU dentro del microprocesador y suelen ser más limitados en términos de potencia y espacio.

• Las tarjetas gráficas dedicadas tienen un chip GPU separado, lo cual les permite tener mayor capacidad y rendimiento.

• Aunque los controladores integrados ofrecen ventajas económicas al no requerir una tarjeta externa, las tarjetas dedicadas brindan mejores prestaciones para mostrar imágenes complejas y renderizar juegos o vídeos.

Componentes principales de una tarjeta gráfica

• La GPU es el chip principal encargado del procesamiento gráfico y controla las prestaciones de la tarjeta.

• La tarjeta gráfica también incluye un disipador para enfriar el chip, así como circuitos adicionales para llevar la señal fuera de la tarjeta y permitir una comunicación eficiente con la CPU.

• Además, suelen tener una memoria propia independiente del sistema, lo que acelera el renderizado de imágenes.

Fabricantes líderes en tarjetas gráficas

• Los dos fabricantes líderes en el mercado son NVIDIA y AMD.

• Las placas del circuito impreso añaden sistemas de refrigeración, cantidades de memoria y velocidades de buses para mejorar las prestaciones de las tarjetas gráficas.

Funciones y ventajas de las tarjetas gráficas dedicadas

Resumen de la sección: En esta sección se explican las funciones principales de las tarjetas gráficas dedicadas y se destacan sus ventajas en términos de rendimiento y coste económico.

Funciones principales

• La GPU es el chip encargado del controlador gráfico, procesamiento y renderizado de imágenes complejas.

• Las tarjetas gráficas dedicadas manejan instrucciones vectoriales definidas por geometría poligonal para mostrar imágenes en 3D con texturas.

Ventajas frente a los controladores integrados

• Las tarjetas gráficas dedicadas ofrecen mejores prestaciones en términos de resolución, velocidad de frames por segundo y renderizado.

• Permiten mostrar gráficos complejos en juegos, edición de vídeo e ingeniería.

• Aunque los controladores integrados tienen una comunicación directa con la CPU y acceso a la RAM del sistema, las tarjetas dedicadas superan en potencia y rendimiento.

Componentes y fabricantes

• Las tarjetas gráficas dedicadas incluyen una GPU, un disipador para enfriamiento y circuitos adicionales para la comunicación con la CPU.

• Los principales fabricantes son NVIDIA y AMD, quienes ofrecen diferentes modelos de tarjetas gráficas con distintas características.

Componentes y funciones de las tarjetas gráficas dedicadas

Resumen de la sección: En esta sección se detallan los componentes principales de las tarjetas gráficas dedicadas y sus funciones específicas.

Componentes principales

• La GPU es el chip gráfico que realiza las funciones de controlador gráfico y aporta las prestaciones principales.

• Además del chip GPU, las tarjetas gráficas tienen circuitos adicionales para llevar la señal fuera de la tarjeta, buses de comunicación y una memoria interna independiente del sistema.

Funciones específicas

• La GPU se encarga del procesamiento gráfico, renderizado de imágenes complejas y aceleración del renderizado mediante su propia memoria interna.

• Las tarjetas gráficas dedicadas permiten mostrar imágenes en 3D con texturas a partir de instrucciones vectoriales definidas por geometría poligonal.

Fabricantes líderes

• NVIDIA y AMD son los principales fabricantes de tarjetas gráficas dedicadas.

• Estos fabricantes añaden sistemas de refrigeración, cantidades de memoria y velocidades de buses para mejorar el rendimiento general de las tarjetas.

Fabricación de tarjetas gráficas

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo funcionan las tarjetas gráficas y cómo se fabrican.

Proceso de fabricación

• Los fabricantes de tarjetas gráficas compran los chips gráficos (Nvidia o AMD) y los ensamblan en sus propias tarjetas.

• Cada fabricante tiene su propio diseño y características para mejorar el rendimiento, como velocidades de bus y memorias diferentes.

Arquitectura de las GPU

• Las GPU están compuestas por miles de núcleos pequeños que se encargan de renderizar imágenes y geometría.

• Nvidia los llama "CUDA cores" y AMD los llama "Stream processors".

• Algunas tarjetas gráficas pueden tener dos GPU para aumentar la potencia gráfica.

Características técnicas

• Las tarjetas gráficas tienen una gran cantidad de núcleos, frecuencias de funcionamiento, unidades de texturas y geometría, entre otras características.

• También tienen resoluciones máximas que admiten y diferentes tipos de conectores para mostrar señales en distintas resoluciones.

Ejemplos de tarjetas gráficas

Resumen de la sección: Se presentan ejemplos concretos de tarjetas gráficas disponibles en el mercado.

Ejemplo 1: Sapphire Radeon RX 500 Series

• Marca: Sapphire

• Modelo: Radeon RX 500 Series

• GPU con 2.304 Stream Processors

• Tecnología 14 nanómetros

• Resolución máxima de 3.840 (4K) a 120 hercios

• Conectores: DisplayPort, Dual Link DVI, HDMI

Ejemplo 2: Gigabyte GeForce GTX 2070

• Marca: Gigabyte

• Modelo: GeForce GTX 2070

• GPU con múltiples disipadores y ventiladores

• Resolución máxima de 2560 (2K)

• Conectores: DisplayPort, HDMI

Consideraciones finales sobre tarjetas gráficas

Resumen de la sección: Se mencionan aspectos importantes a tener en cuenta al elegir una tarjeta gráfica.

• La mayoría de las tarjetas gráficas admiten resoluciones de hasta 4K, pero no todas ofrecen un rendimiento óptimo.

• Es importante considerar cómo se mueven esas resoluciones y la tasa de refresco por cada conector.

• Existen muchas marcas y modelos con diferentes características, por lo que es necesario investigar y comparar antes de tomar una decisión.

Resolución y memoria en tarjetas gráficas

Resumen de la sección: En esta sección se discute la importancia de la resolución y la memoria en las tarjetas gráficas.

Resolución de pantalla

• Los juegos en 4K existen, pero es necesario considerar que las texturas deben ser movidas desde una resolución inferior.

• Para jugar en 4K, es recomendable tener una tarjeta gráfica compatible con esta resolución.

Memoria de video (VRAM)

• Las tarjetas gráficas tienen su propia memoria independiente de la RAM del sistema.

• La memoria de video (VRAM) almacena imágenes, texturas y elementos geométricos necesarios para el renderizado.

• Las imágenes 3D están compuestas por figuras geométricas como triángulos y polígonos.

• La cantidad de VRAM necesaria depende de la resolución y complejidad de las imágenes a mostrar.

Renderizado y texturas

• El renderizado consiste en generar rápidamente las imágenes para que se vean fluidas en pantalla.

• Las figuras geométricas se guardan en la memoria para que la GPU pueda acceder a ellas durante el renderizado.

• Las texturas dan color, relieve y detalles a los polígonos, creando una imagen más realista.

Generación del renderizado

Resumen de la sección: Se explica cómo funciona el proceso de generación del renderizado en los juegos.

• El renderizado consiste en componer figuras geométricas para crear un relieve tridimensional.

• Cada objeto está definido por su geometría y número de polígonos.

• Las tarjetas gráficas con mayor potencia ofrecen un mejor renderizado.

• Se muestra un ejemplo de una imagen compuesta por más de 500,000 polígonos.

Memoria de video y texturas

Resumen de la sección: Se explica la importancia de la memoria de video y las texturas en el renderizado.

• La memoria de video almacena la geometría necesaria para el renderizado.

• Las texturas dan color, relieve y detalles a los polígonos.

• Cada pixel dentro de un polígono contribuye a crear una imagen con relieve y detalles.

Importancia de la memoria en resoluciones altas

Resumen de la sección: Se discute la importancia de la memoria en resoluciones altas y su impacto en el rendimiento.

• La cantidad necesaria de memoria depende de la resolución deseada.

• Para trabajar a 1080p, se recomienda tener al menos 4 GB de VRAM.

• Para resoluciones más altas como 1440p o 4K, se sugiere contar con 6 a 8 GB de VRAM.

• La velocidad del bus, acceso a memoria y transferencia también son importantes para el rendimiento en resoluciones altas.

Importancia del renderizado en GPU

Resumen de la sección: Se destaca que el rendimiento del renderizado está principalmente determinado por la GPU.

• La velocidad del bus y acceso a memoria son importantes, pero lo más relevante es el rendimiento de la GPU en términos de frames por segundo.

• La memoria de video no es decisiva en cuanto a los frames por segundo, pero sí es importante para resoluciones altas y renderizado rápido de texturas.

Mejores prestaciones de las tarjetas gráficas

Resumen de la sección: En esta sección se habla sobre las mejoras en las prestaciones de las tarjetas gráficas, como el aumento en los canales GDR y THM que se utilizan en casos específicos.

Características a tener en cuenta

• La memoria de video está dentro de la propia tarjeta y permite un acceso rápido por parte de la GPU.

• Se deben considerar la frecuencia nominal y máxima del núcleo de la GPU.

• La frecuencia nominal es la frecuencia normal de funcionamiento, mientras que la frecuencia máxima o "boost" es una frecuencia más alta que se alcanza mediante overclocking controlado.

Ventajas del overclocking controlado

• Permite acelerar el funcionamiento de la GPU sin sobrecalentamiento.

• La GPU puede aumentar automáticamente su frecuencia máxima cuando no hay mucha carga, lo cual mejora el rendimiento al concentrarse en ciertos núcleos o streams.

Importancia de las frecuencias

• Las frecuencias son útiles para comparar tarjetas gráficas de la misma generación o arquitectura.

• Sin embargo, no son referencias válidas para comparar tarjetas gráficas de diferentes generaciones debido a diferencias internas en el diseño.

Control del sobrecalentamiento y rendimiento

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo el control del sobrecalentamiento contribuye al rendimiento óptimo de una tarjeta gráfica.

Control del sobrecalentamiento mediante frecuencias

• El overclocking controlado evita que la GPU trabaje en márgenes muy altos de frecuencia, lo cual podría causar sobrecalentamiento.

• Al aumentar la frecuencia solo en algunos núcleos, se logra un rendimiento mayor sin exceder los límites de temperatura.

Importancia del control del sobrecalentamiento

• Evita bloqueos y mal funcionamiento de la GPU debido al exceso de calor.

• Las frecuencias más altas permiten un mejor rendimiento, pero deben ser controladas para evitar problemas térmicos.

Comparación entre tarjetas gráficas y parámetros técnicos

Resumen de la sección: En esta sección se habla sobre cómo comparar tarjetas gráficas y qué parámetros técnicos son relevantes.

Comparación entre tarjetas gráficas

• Las frecuencias no son referencias válidas para comparar tarjetas gráficas de diferentes generaciones o arquitecturas.

• Es importante considerar otros parámetros técnicos para una comparación precisa.

Parámetros técnicos relevantes

• Unidades de renderizado: cantidad de operaciones de renderizado que puede realizar.

• Termal Design Power (TDP): potencia en vatios que produce como temperatura.

• Consumo energético: proporcional al calor generado por la GPU.

• Conectores adicionales: algunas GPUs requieren conectores adicionales para alimentar los ventiladores y disipar el calor.

Calentamiento y consumo energético

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo el calentamiento y el consumo energético están relacionados en las tarjetas gráficas.

Relación entre calentamiento y consumo energético

• El calor generado por la GPU es proporcional al consumo energético.

• El Termal Design Power (TDP) indica la cantidad de calor que se genera.

• El consumo energético afecta la elección de la fuente de alimentación necesaria para la GPU.

Alimentación de la GPU

• Las GPUs a menudo requieren conectores adicionales para alimentar los ventiladores y disipar el calor.

• Además del PCI Express, se necesita una fuente de alimentación adicional para suministrar corriente a la GPU.