Aceleradoras graficas

¿Qué es una aceleradora grafica?
1.Las aceleradoras gráficas o tarjetas gráficas son memorias de expansión para una computadora las cuales se encargan de procesar los datos de video en 2 y 3D para transformarlos en información comprensible y representable para los dispositivos de salida como monitores o televisores y liberar de este trabajo al CPU y agilitarlo en otras funciones de mayor importancia para el mismo.
2.Dispositivo que da al ordenador la capacidad mostrar imágenes en pantalla. Las prestaciones de una tarjeta gráfica suelen depender de la cantidad de puntos y de colores que es capaz de mostrar, de su rapidez, y de la cantidad de memoria de que dispone (a mayor cantidad de memoria, será capaz de mostrar imágenes con más puntos y/o más colores). La tarjeta gráfica debe ir en consonancia con la pantalla o monitor.

¿Cuáles son los componentes de una aceleradora grafica?
La Aceleradora grafica al igual que la computadora donde residirá está formada por un gran conjunto de piezas.
Componentes de una aceleradora:

1. GPU (Graphics Processing Unit o procesador grafico)
2. Memoria de video GDDR o DDR
2.1 aceleradora con memoria propia:
2.2 aceleradora con memoria dedicada en RAM:
2.3 aceleradora con memoria compartida (TurboCaché o HyperMemory):
3. RAMDAC
4. salidas (VGA, DVI, SV, HDMI)
5. interface con la placa madre
6. dispositivos de refrigeración
7. alimentación de energía
8. API para gráficos

1. El GPU o co-procesador grafico está dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y por ello optimizar para el CPU los cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de las más importantes cosas a tener en cuenta en una aceleradora grafica de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo (que hasta el 2006 oscilaban entre 250mhz y 750mhz) y el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.

2. Las memorias de una aceleradora son muy importantes a la hora de pedir levantar un programa o juego que requiera un cierto tamaño por parte de dichas memoria EJ: los juegos que hoy por hoy piden 256mb estos 256mb son de las RAM de la aceleradora. Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de vídeo o VRAM. Su tamaño oscila entre 128 MB y 2 GB. La memoria empleada hasta hoy está basada en tecnología DDR, destacando DDR2, GDDR3, GDDR4 y GDDR5. La frecuencia de reloj de la memoria se encuentra entre 400 MHz y 3,6 GHz.

2.1 Aceleradoras con memoria propia:
Se trata de gráficas que incorporan toda su memoria en la propia tarjeta. Este sistema es el utilizado por todas las tarjetas gráficas ISA, VESA, PCI y AGPy por muchas PCIe. En este tipo de tarjetas gráficas la totalidad de la memoria está en la propia tarjeta.

2.2 Aceleradoras con memoria dedicada en RAM:
Esta forma de incorporación de memoria a una aceleradora grafica ya sea en un motherboar de un PC hogar o una laptop está dada por el hecho de que dichas aceleradoras están onboard (integradas al motherboar) y En este tipo de aceleradoras la propia BIOS aparta la RAM que va a ser utilizada como memoria gráfica.
Este es el motivo por el que, si tenemos una placa base con una gráfica integrada de 128MB y una memoria RAM instalada de 1024MB el sistema nos va a indicar que tenemos 896MB de memoria RAM, si bien la BIOS nos va a reconocer 1024MB (que es el total de memoria RAM que tenemos instalada). Este tipo de memoria está controlada por el Northbridge de la placa base, al igual que la gráfica y el resto de la RAM, aunque en el caso de sistemas basados en AMD 64 la RAM es controlada directamente por el procesador.

2.3 Aceleradoras con memoria compartida (TurboCaché o HyperMemory):
Se trata de dos sistemas muy similares, por no decir casi idénticos, desarrollados en el caso de TurboCaché por NVidia y en el caso de HyperMemory por ATI.

En un principio se desarrollaron para poder ofrecer gráficas de altas prestaciones, pero a un precio económico (la memoria GDDR es muy cara), y consiste básicamente en que la memoria de la aceleradora se reparte entre memoria del tipo GDDR incluida en la tarjeta gráfica y memoria principal del pc utilizada de forma dinámica, pero con el tiempo se está utilizando en casi todas las gráficas, ya que es una forma económica de ofrecer gráficas con una cantidad grande de memoria.

Esto quiere decir que, por ejemplo, una GeForce 6200LE de 256MB de memoria en realidad tan solo tiene 64MB de memoria GDDR, siendo los 192GB restantes en base a la utilización de memoria RAM.
El que lo haga de forma dinámica quiere decir que, al contrario de lo que ocurre con las gráficas con memoria dedicada en RAM, en las que desde un principio se reserva la memoria RAM asignada a la gráfica y la deja sin posibilidad de ser utilizada para otros fines (de hecho no se contabiliza en la memoria del sistema), la gráfica tiene asignada una cantidad máxima de memoria RAM que puede utilizar, pero tan sólo la va a utilizar cuando realmente la necesite y siempre y cuando en ese momento esté disponible. Esta cantidad de memoria RAM viene definida en su tamaño máximo por las características de la tarjeta gráfica, y no suele ser controlable por el usuario.

Esta tecnología es aplicable solo a las gráficas PCIe y a algunas gráficas integradas en placa base, pero de gama alta, que tienen su propia memoria GDDR y además utilizan esta tecnología. Pero debemos tener en cuenta una cuestión: Aunque disponemos de bastante memoria, el ancho de banda de esta no es el mismo, ya que el ancho de banda que tenemos en un puerto PCIe 16x (que es el utilizado para las tarjetas gráficas) es de 4GB/s en cada dirección. Esto hace que el procesador de la gráfica tenga que repartir la carga entre los distintos tipos de memoria y ejecutar aquellos procesos que necesiten un ancho de banda mayor en la memoria de la propia tarjeta (GDDR), que tiene un ancho de banda muy superior, dejando a la memoria en TurboCaché o HyperMemory aquellos que precisen de un menor ancho de banda. Volvemos a repetir que tampoco en estos casos tiene ninguna relevancia la diferencia entre los tipos de memoria, ni se presenta ningún tipo de incompatibilidades.
Lo que sí que tiene es una influencia bastante grande en el rendimiento final de la tarjeta gráfica, ya que cuanta mayor sea la cantidad de memoria en tarjeta (GDDR) mayores van a ser las prestaciones de ésta. A igualdad de memoria (pongamos 512MB) va a tener unas mayores prestaciones la gráfica en la que estos 512MB sean íntegramente a base de memoria GDDR integrada en la propia tarjeta gráfica que aquella que utilice alguna tecnología TurboCaché o HyperMemory. Este es uno de los motivos por los que algunas gráficas con procesador de la misma serie tienen un rendimiento igual o superior a otras en las que la cantidad de memoria es superior, pero recurren a estas tecnologías, teniendo realmente menos memoria GDDR. Una buena gráfica con 256MB, todos GDDR, puede tener un mejor rendimiento que otra con 512GB, pero de los que tan solo 128GB son GDDR, recurriendo a la RAM para los 384MB restantes.
3. El RAMDAC es un conversor de digital a analógico de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, nunca con menos de 60). Dada la creciente popularidad de los monitores digitales y que parte de su funcionalidad se ha trasladado a la placa base, el RAMDAC está quedando obsoleto.
4. Las salidas de una aceleradora grafica son las que conectan a la aceleradora con los dispositivos de salida visual al usuario como el monitor o televisores. Las más utilizadas hoy por hoy son las salidas VGA y DVI después encontramos las salidas de SV súper video para la conexión de televisores TCR y ahora mas recientemente las salidas HDMI tecnología de audio y vídeo digital cifrado sin compresión en un mismo cable para la conexión de televisores LCD.
5. la interface con el motherboar es el puerto o conexión que tiene la tarjeta a la mother la variaciones entre ellos son los buses de trasferencia de información.
Los más usados hoy son los PCI-E que es la tecnología que sustituyo al puerto AGP.
6.las aceleradoras generan grandes cantidades de calor y por ello requieren de un sistema de refrigeración. Para este cometido se emplea un sistema de disipadores y ventiladores para que dicha tarjeta no sufra de malos funcionamientos.
7. toda aceleradora grafica que necesite para funcionar de un poder menor a 150w es alimentada por el conector PCI-E pero con las aceleradoras de ahora esto es casi que imposible por eso las aceleradoras que consumen por arriba de los 150w son alimentadas por un cable que sale directo de la fuente PCI-E power el cual le da energía a la Aceleradora.
8. A nivel de programador, trabajar con una tarjeta gráfica es complicado; por ello, surgieron interfaces que abstraen la complejidad y diversidad de las tarjetas gráficas. Los dos más importantes son:
• Direct3D: lanzada por Microsoft en 1996, forma parte de la librería DirectX. Funciona sólo para Windows. Utilizado por la mayoría de los videojuegos comercializados para Windows.
• OpenGL: creada por Silicon Graphics a principios de los años 1990; es gratuita, libre y multiplataforma. Utilizada principalmente en aplicaciones de CAD, realidad virtual o simulación de vuelo. Está siendo desplazada del mercado de los videojuegos por Direct3D.

Hecho por Luis Porres

Referencias:

Configurar equipos
wikipedia