Guía completa sobre tarjetas gráficas

La tarjeta gráfica es el componente más importante para cualquier gamer y cualquier persona que quiera un equipo potente para jugar, diseñar, realizar cálculos aritméticos… Así pues, es interesante conocer todos los detalles técnicos de una tarjeta gráfica, vamos a explicar lo máximo posible y lo más sencillo posible, empecemos:

Detalles técnicos, su significado (en inglés, pues así se suelen presentar):

• Name: Nombre de la tarjeta gráfica, en AMD, suele poner únicamente la serie, y no el modelo.
• GPU: Nombre del procesador gráfico, como si fuese un CPU normal, las GPU también tienen nombre, como si fuese un Intel Core i7, pero uno espefícico de gráfica.
• Technology: Tecnología de fabricación en nanómetros, se refiere al proceso de fabricación del procesador de la gráfica, su tecnología, cuanto más pequeño (menos nanómetros, nm) menos calor desprende y más potencia puede tener.
• Release Date: Mes y año en el que salió al mercado la gráfica.
• BIOS Versión: La versión de la vBIOS que tengamos instalada en nuestra gráfica.
• Device ID: Código para saber el modelo de la tarjeta gráfica, es una referencia.
• ROPs/TMUs: Un ROP es un sub-procesador encargado de trascribir a la memoria los datos de los píxeles, es decir, el encargado de llevar las texturas a la vRAM. Un TMU es otro tipo de sub-procesador que aplica las texturas a los píxeles, cuanto más rápido se rellenen los píxeles más FPS obtendremos en los juegos.
• Pixel rate: Es la frecuencia de los ROPs, vamos, la velocidad con los que los ROPs transcriben los datos.
• Shaders: También son sub-procesadores, se usan para generar objetos 3D (Vertex) y para las texturas (Pixel).
• Memory type: Generación de la memoria gráfica, lo actual es GDDR5, pero podemos encontrar gráficas antiguas con GDDR3.
• Memory Size: Cantidad de memoria vRAM, vamos, los GB de RAM de la gráfica, cuanta más, más texturas podremos almacenar en ella.
• Driver Versión: La versión de los drivers de la gráfica instalados en nuestro equipo.
• GPU Clock: Frecuencia del procesador gráfico, es decir, la frecuencia del CPU de la gráfica.
• Memory Clock: Frecuencia de la vRAM.
• AMD CrossFireX y Nvidia SLI: Sistemas multi-tarjetas, cuando hay más de una tarjeta gráfica en un equipo, se denomina CFX si son AMD y SLI si son Nvidia.
• Die Size: Tamaño que ocupa el procesador de la gráfica en el PCB de ésta, es decir, el tamaño del procesador gráfico.
• Transistors: Un procesador gráfico suele estar compuesto por millones de diminutos transistores. Estos actúan como unidades muy básicas de procesamiento, capaces de llevar a cabo todas las operaciones, es decir, son mini procesadores, que, si ponemos millones juntos, crean mucha potencia de cálculo.
• Subvendor: Empresa que fabrica la tarjeta gráfica (Gigabyte, Asus…)
• Bus interface: Generación y velocidad del PCI al que está conectado la gráfica.
• DirectX Support: La generación de DirectX que admite la gráfica.
• Texture Fillrate: Velocidad, medida en Texel/s, a la que la tarjeta gráfica rellena las texturas necesarias. Si esta velocidad es lenta, mientras jugemos notaremos que se van rellenando las texturas, lo que molesta bastante.
• Bus Width: Es el tamaño del bus de la tarjeta gráfica. Cuantos más Bit, más ancho de banda tiene, pero no necesariamente es más potente, pero tiene más margen. Por poner un ejemplo, es más fácil y cómodo conducir por una autopista que por un camino de piedras, aunque la velocidad sea la misma.
• Bandwidth: Velocidad de la vRAM en Gb/s, cuanto más alta, más rápido se comunica el procesador gráfico y la vRAM.

Muy extenso el tema de las tarjetas gráficas. Las definiciones anteriores son las mediciones que nos da el programa GPU-Z, bastante técnicas. Vamos a definir algunas otras definición, alguno ya explicado antes, pero ahora de forma más extensa.

• Memoria gráfica (vRAM): La memoria RAM de una tarjeta gráfica sirve principalmente para almacenar las texturas que ésta maneja y procesa, por este motivo debe ser suficiente para albergar aquellas más extensas a fin de evitar problemas de rendimiento. Pero hay que tener muy en cuenta que la memoria NO es lo más importante, o al menos no es el único aspecto por el que deberíamos dejarnos llevar. Las características importantes en una memoria son: capacidad, frecuencia de trabajo, y ancho del bus. La memoria más adecuada será la que tenga estos tres componentes equilibrados, de nada sirve una gran capacidad con un ancho de bus muy pequeño. Una tarjeta con más memoria que otra no es necesariamente mejor, ya que influyen muchos otros aspectos, especialmente el siguiente que vamos a citar.
  • Capacidad: La capacidad de la memoria determina el número máximo de datos y texturas procesadas, una capacidad insuficiente se traduce en un retardo a espera de que se vacíen esos datos. Sin embargo es un valor muy sobre valorado como estrategia recurrente de márketing para engañar al consumidor, tratando de hacer creer que el rendimiento de una tarjeta gráfica se mide por la capacidad de su memoria.
  • Interfaz de memoria: También denominado Bus de datos, es la multiplicación resultante del de ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Es una característica importante y determinante, junto a la velocidad de la memoria, a la cantidad de datos que puede transferir en un tiempo determinado, denominado ancho de banda. Una analogía al ancho de banda se podría asociar al ancho de una autopista o carriles y al número de vehículos que podrían circular a la vez. La interfaz de memoria se mide en bits.
  • Velocidad de memoria: Es la velocidad a la que las memorias pueden transportar los datos procesados, por lo que es complemento a la interfaz de memoria para determinar el ancho de banda total de datos en un tiempo determinado. Continuando la analogía de la circulación de los vehículos de la autopista, la velocidad de memoria se traduciría en la velocidad máxima de circulación de los vehículos, dando resultado a un mayor transporte de mercancía en un mismo periodo de tiempo. La velocidad de las memorias se mide en Hertzios (su frecuencia efectiva) y se van diseñando tecnologías con más velocidad.
• Procesador gráfico (GPU): Este componente vendría a ser el equivalente al procesador de un ordenador, en definitiva se trata del núcleo de la tarjeta, su cerebro, el que calcula y procesa todas las instrucciones que deben ser ejecutadas. Éste es el componente más importante, de él depende en gran medida el rendimiento, y es en el que debemos centrar nuestra atención. Su arquitectura es fundamental. Al igual que los procesadores normales, éstos también sufren un desarrollo muy rápido para adaptarse rápidamente a las exigencias del mercado. Las dos marcas principales que desarrollan GPU son ATI y NVIDIA.
• Pipelines: Se trata de las rutas de datos por las que fluyen las instrucciones en la GPU, en los pipelines se realizan cálculos, accesos a memoria, y otras operaciones. Por tanto, cuantos más pipelines tenga una tarjeta mejor para su rendimiento. La cantidad de pipelines depende de la arquitectura de la GPU, por eso la GPU es el elemento que reviste mayor importancia.
• SLI y CFX: Así se llaman las tecnologías de NVIDIA y AMD, respectivamente, que permiten conectar dos tarjetas gráficas en un mismo ordenador con el objetivo de aumentar el rendimiento gráfico; sólo existe para el bus PCIe. Si bien parece algo milagroso y a simple vista pueden resultar muy prometedoras, en mi opinión la inversión que suponen hoy en día no está justificada. No sólo hemos de adquirir una placa base con soporte para dichas tecnologías, que es lo de menos, sino que tenemos que comprar dos tarjetas gráficas relativamente buenas, al menos no de gama baja, para poder darle uso. Además de la elevada inversión, que puede oscilar entre los 200€ y 500€ o más, el resultado nunca será de el doble de potencia y así lo demuestran los análisis existentes. El aumento de rendimiento existe, pero no es muy elevado frente a otras opciones.
• ROP: Se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como Antialiasing.
• Shaders: Es elemento más notable de potencia de una GPU, estos shaders unificados reciben el nombre de núcleos CUDA en el caso de nvidia y Procesadores Stream en el caso de AMD. Son una evolución natural de los antiguos pixel shader (encargados de la rasterización de texturas) y vertex shader (encargados de la geometría de los objetos), los cuales anteriormente actuaban de forma independiente. Los shaders unificados son capaces de actuar tanto de vertex shader como de pixel shader según la demanda, aparecieron en el 2007 con los chips G90 de Nvidia.
• Punto de coma flotante: Medido en Flops, Gflops actualmente, son las operaciones que realiza la tarjeta gráfica por segundo, es decir, 1 flop es una operación en 1 segundo, por lo tanto, si una gráfica tiene 10 Glops, hace 10.000 operaciones por segundo.

Ahora vamos a explicar brevemente, pues tampoco tiene gran dificultad, las entradas y salidas de vídeo de las tarjetas gráficas más conocidas:

• D-Sub: Sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor. Se conecta mediante pines.
• DVI: Sustituto del anterior, pero digital, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI 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, por ello no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe hacerse manualmente en caso de monitores.
• DisplayPort: Puerto para tarjetas gráficas creado por VESA y rival del HDMI, transfiere vídeo a alta resolución y audio. Sus ventajas son que está libre de patentes, y por ende de regalías para incorporarlo a los aparatos, también dispone de unas pestañas para anclar el conector impidiendo que se desconecte el cable accidentalmente. Cada vez más tarjetas gráficas van adoptando este sistema, aunque a día de hoy, sigue siendo su uso minoritario, existe una versión reducida de dicho conector llamada Mini DisplayPort, muy usada para tarjetas gráficas con multitud de salidas simultáneas, como pueden ser 5.

Ahora hablemos de refrigeración, muy breve, pues solo existen 4 métodos:

• Disipador: dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso); compuesto de un metal muy conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que a mayor demanda de refrigeración, mayor debe ser la superficie del disipador.
• Ventilador: dispositivo activo (con partes móviles); aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire cercano. Es menos eficiente que un disipador, siempre que nos refiramos al ventilador sólo, y produce ruido al tener partes móviles.
• Heatpipes: Actualmente, las tarjetas gráficas utilizan disipadores y ventiladores, 2 tipos de disipadores y varios ventiladores. Principalmente, las tarjetas gráficas tienen un disipador muy grande pasivo, y por dentro de él, unas barras de cobre por las que pasa gas (dependiendo del modelo, diferentes tipos de gases), y luego, 1, 2 o 3 ventiladores para disipar todo el calor.

• Refrigeración líquida: La refrigeración líquida o watercooling es una técnica de enfriamiento utilizando agua en vez de disipadores de calor y ventiladores (dentro del chasis), logrando así excelentes resultados en cuanto a temperaturas, y con enormes posibilidades en overclock. Se suele realizar con circuitos de agua estancos.

También es importante algún otro aspecto como la calidad de los capacitadores, así como las resistencias y alguna cosa más. Cuando abrimos una tarjeta gráfica, generalmente vemos esto:

• Resistores: Pequeños componentes que se encargan de elevar o disminuir la tensión eléctrica entre memoria, transistores, fases etc.
• Capacitador sólido: Es un condensador de larga vida útil compuesto de polímero, moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.
• Capacitador común: Es un condensador compuesto de un electrolito que cumple la misma función que un capacitador sólido pero con menor rendimiento y menor duración que un capacitador sólido.
• Fases de alimentación: Chips que controlan los voltajes de las partes de la gráfica, cuantas más fases (y de mayor calidad), más overclocking podremos hacer (sin tener en cuenta la temperatura). Pueden ser analógicas y digitales, las digitales son mucho mejores, por lo que son mucho más potentes y no hace falta tantas como analógicas.

Tipos de tarjetas gráficas:

• Para multimedia: Gráficas de baja potencia, solo para reproducir vídeos, películas y poco más.
• Para gaming: Gráficas de gran potencia para generar los mejores gráficos posibles.
• Low profile: Son gráficas de poco tamaño, suelen ocupar 1 solo slot y con disipadores muy pequeños.
• ECO: Suelen referirse a gráficas low profile que, además, se les ha bajado la frecuencia para que se calienten menos.
• Profesionales: Gráficas muy potentes fabricadas para una finalidad, o diseño 3D, o computación, o lo que sea, pero solo sirven para una cosa en concreto.

Alimentación de las tarjetas gráficas:

• Las tarjetas gráficas pueden obtener la alimentación a través del propio slot PCIe o mediante conectores PCie de 6 u 8 pines provenientes de la fuente de alimentación
  • En líneas generales, la gama baja se alimenta exclusivamente del slot PCIe, la gama media con 1 o 2 conectores PCIe de 6 pines y la gama alta con 2 conectores PCIe 6-8 pines.
  • El uso de una u otra alimentación implica directamente un mayor o menor consumo, siendo la gráfica el componente con mayor consumo habitualmente.
  • Debemos asegurarnos de que nuestra fuente ofrece suficiente amperaje en la línea de +12V para soportar la gráfica.

Y hasta aquí llegamos, hemos intentado explicarlo lo mejor posible, así como lo más completo que hemos podido, el tema de las tarjetas gráficas da para mucho tiempo, pues es un componente extremamente importante en que cada centímetro está perfectamente diseñado.

Esperamos que lo hayáis entendido bien y si tenéis cualquier duda, no dudéis en preguntar.