tarjetas de video
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR Y LA EDUCACION
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL SIMON RODRIGUEZ
CATEDRA: ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR.
FACILITADOR: DANIEL CARNEIRO.
TECNOLOGIA RELACIONADA PARA COLOCAR Y UNIR TARJETAS DE VIDEO
Participantes:
Hidalgo José C.I: 16.474.897
Osman Aladejo C.I: 6.116.030
Caracas, Abril de 2012.
TARJETAS DE VIDEO.
Antecedentes:
Inicialmente los ordenadores solo se limitaban a ingresar y mostrar datos por
tarjetas perforadas, mediante teclado o primitivas impresoras, que aburrido!, hasta
que un día alguien pensó : ¿Por qué no juntamos de manera alguna especie de
televisor al computador ? para observar la evolución de los procesos y es así que
surgen los monitores, pero estos debían recibir la información de un dispositivo
llamado: tarjeta de video.
Definición:
Una tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo es una tarjeta de circuito impreso encargada
de transformar las señales eléctricas que llegan desde el microprocesador en
información comprensible y representable por la pantalla del ordenador.
Normalmente lleva chips o incluso un procesador de apoyo para poder realizar
operaciones gráficas con la máxima eficiencia posible, así como memoria para
almacenar tanto la imagen como otros datos que se usan en esas operaciones.
Dos aspectos importantes al considerar el potencial de una tarjeta gráfica son la
resolución que soporta la tarjeta y el número de colores que es capaz de mostrar
simultáneamente, en la actualidad la mayoría de las tarjetas soportan resoluciones
de 1024 x 768 con 24 bits de colores.
Tarjeta gráfica PCIS3 Virge:
Tarjeta gráfica nVIDIANV43 AGP (Geforce 6600GT) con disipación del calor por ventilador:
Características:
- Procesador Gráfico: El encargado de hacer los cálculos y las figuras, debe
tener potencia para que actúe más rápido y de mejor rendimiento.
- Disipador: Muy importante para no quemar el procesador, ya que es
necesario un buen sistema de disipación del calor. Sin un buen disipador el
procesador gráfico no aguantaría las altas temperaturas y perdería
rendimiento incluso llegando a quemarse.
- Memoria de video: La memoria de video, es lo que almacena la
información de lo que se visualiza en la pantalla. Depende de la resolución
que queramos utilizar y de la cantidad de colores que deseemos presentar
en pantalla, a mayor resolución y mayor número de colores más memoria
es necesaria.
- RAMDAC: Conversor analógico-digital (DAC) de la memoria RAM,
empleado en las tarjetas gráficas para transformar la señal digital con que
trabaja el ordenador en una salida analógica que pueda entender el
monitor.
La resolución y el número de colores:
La resolución es el número de puntos que es capaz de presentar por pantalla una
tarjeta de vídeo, tanto en horizontal como en vertical. Así, "800x600" significa que
la imagen está formada por 600 rectas horizontales de 800 puntos cada una. Para
que nos hagamos una idea, un televisor (de cualquier tamaño) tiene una
resolución equivalente de 800x625 puntos.
En cuanto al número de colores, resulta evidente: los que puede presentar a la
vez por pantalla la tarjeta. Así aunque las tarjetas EGA sólo representan a la vez
16 colores, los eligen de una paleta de 64 colores.
La combinación de estos dos parámetros se denomina modo de vídeo; están
estrechamente relacionados: a mayor resolución, menor número de colores
representables, y a la inversa. En tarjetas modernas (SVGA y superiores), lo que
las liga es la cantidad de memoria de vídeo (la que está presente en la tarjeta, no
la memoria general o RAM). Algunas combinaciones posibles son:
Memoria de vídeo Máxima resolución (en 2D) Máximo número de colores
512 Kb 1024x768 a 16 colores 256 a 640x480 puntos
1 MB 1280x1024 a 16 colores 16,7 millones a 640x480
2 MB 1600x1200 a 256 colores 16,7 millones a 800x600
4 MB 1600x1200 a 65.536 colores 16,7 millones a 1024x768
Memoria de vídeo:
Su tamaño influye en los posibles modos de vídeo (cuanta más exista, más
opciones tendremos); además, su tipo determina si conseguiremos buenas
velocidades de refresco de pantalla o no. Los tipos más comunes son:
- DRAM: en las tarjetas más antiguas, ya descatalogadas. Malas
características; refrescos máximos entorno a 60 Hz.
- EDO: o "EDO DRAM". Hasta hace poco estándar en tarjetas de calidad
media-baja. Muy variables refrescos dependiendo de la velocidad de la
EDO, entre 40 ns las peores y 25 ns las mejores.
- VRAM y WRAM: bastante buenas, aunque en desuso; en tarjetas de
calidad, muy buenas características.
- MDRAM: un tipo de memoria no muy común, pero de alta calidad.
- SDRAM y SGRAM: actualmente utilizadas mayoritariamente, muy buenas
prestaciones. La SGRAM es SDRAM especialmente adaptada para uso
gráfico, en teoría incluso un poco más rápida.
Conectores: PCI, AGP:
La tarjeta gráfica, como añadido que es al PC, se conecta a éste mediante un slot
o ranura de expansión. Muchos tipos de ranuras de expansión se han creado
precisamente para satisfacer a la ingente cantidad de información que se
transmite cada segundo a la tarjeta gráfica.
- ISA: el conector original del PC, poco apropiado para uso gráfico; en cuanto
llegamos a tarjetas con un cierto grado de aceleración resulta insuficiente.
Usado hasta las primeras VGA "aceleradoras gráficas", aquellas que no
sólo representan la información sino que aceleran la velocidad del sistema
al liberar al microprocesador de parte de la tarea gráfica mediante diversas
optimizaciones.
- VESA Local Bus: más que un slot un bus, un conector íntimamente unido al
microprocesador, lo que aumenta la velocidad de transmisión de datos. Una
solución barata usada en muchas placas 486, de buen rendimiento pero
tecnológicamente no muy avanzada.
- PCI: el estándar para conexión de tarjetas gráficas (y otros múltiples
periféricos). Suficientemente veloz para las tarjetas actuales, si bien algo
estrecho para las 3D que se avecinan.
- AGP: tampoco un slot, sino un puerto (algo así como un bus local), pensado
únicamente para tarjetas gráficas que transmitan cientos de MB/s de
información, típicamente las 3D. En cualquier caso, el conector sólo puede
limitar la velocidad de una tarjeta, no la eleva, lo que explica que algunas
tarjetas PCI sean muchísimo más rápidas que otras AGP más baratas o
peor fabricadas.
Adecuación al uso del ordenador:
Evidentemente, no es lo mismo elegir una tarjeta gráfica para trabajar en Word en
un monitor de 15" que para hacer CAD en uno de 21". Nótese que siempre hago
referencia al monitor con el que van a trabajar, porque una tarjeta muy buena no
puede demostrarlo en un mal monitor, ni a la inversa.
- Ofimática: tarjetas en formato PCI o AGP, con microprocesadores buenos
en 2D, sin necesidades 3D específicas; capaces de 1024x768; con unos 2
ó 4 MB; y con buenos refrescos, entorno a 70 u 80 Hz. Un ejemplo típico
"de marca" es la Matrox G200, o bien cualquiera basada en el chip i740.
- Juegos y CAD en 3D: con micros especiales para 3D, con mucha memoria
(entre 8 y 32 MB), generalmente de marca y preferiblemente AGP. Por
ejemplo, las tarjetas basadas en chips TNT2 o Voodoo3.
- Imágenes y CAD en 2D: con chips de 64 ó 128 bits, memorias ultrarrápidas,
capaces de llegar a 1600x1200 puntos a 70 Hz o más, con 4 MB o más.
Cualquiera con un superchip, SGRAM/SDRAM y un RAMDAC de 225 MHz
o más.
Los componentes de una tarjeta de video son:
• Una Unidad de procesamiento gráfico (GPU, Graphical Processing Unit),
que es el corazón de la tarjeta de gráficos y que procesa las imágenes de
acuerdo a la codificación utilizada. La GPU es un procesador especializado
con funciones relativamente avanzadas de procesamiento de imágenes, en
especial para gráficos 3D. Debido a las altas temperaturas que puede
alcanzar un procesador gráfico, a menudo se coloca un radiador y un
ventilador.
• La función de la memoria de video es la de almacenar las imágenes
procesadas por el GPU antes de mostrarlas en la pantalla. A mayor
cantidad de memoria de video, mayor será la cantidad de texturas que la
tarjeta gráfica podrá controlar cuando muestre gráficos 3D. El término búfer
de trama se utiliza para referirse a la parte de la memoria de video
encargada de almacenar las imágenes antes de mostrarlas en la pantalla.
Las tarjetas de gráficos presentan una dependencia importante del tipo de
memoria que utiliza la tarjeta. Su tiempo de respuesta es fundamental en lo
que respecta a la rapidez con la que se desea mostrar las imágenes. La
capacidad de la memoria también es importante porque afecta el número y
la resolución de imágenes que puede almacenarse en el búfer de trama.
• El Convertidor digital-analógico de RAM (RAMDAC, Random Access
Memory Digital-Analog Converter) se utiliza a la hora de convertir las
imágenes digitales almacenadas en el búfer de trama en señales
analógicas que son enviadas a la pantalla. La frecuencia del RAMDAC
determina a su vez la frecuencia de actualización (el número de imágenes
por segundo, expresado en Hercios: Hz) que la tarjeta gráfica puede
soportar.
• El BIOS de video contiene la configuración de tarjeta gráfica, en especial,
los modos gráficos que puede soportar el adaptador.
• La interfaz: Este es el tipo de bus que se utiliza para conectar la tarjeta
gráfica en la placa madre. El bus AGP está especialmente diseñado para
controlar grandes flujos de datos, algo absolutamente necesario para
mostrar un video o secuencias en 3D. El bus PCI Express presenta un
mejor rendimiento que el bus AGP y en la actualidad, casi puede decirse
que lo ha remplazado.
Tarjetas aceleradoras 3D:
El campo del 3D es bastante reciente, y cada vez más importante. Algunas PC
cuentan con más poder de cómputo que ciertas estaciones de trabajo.
En líneas generales, el cómputo de gráficos en 3D es un proceso que puede
dividirse en cuatro etapas:
• secuencia de comandos: presentación de elementos
• geometría: Creación de objetos simples
• configuración: transformación de los objetos a triángulos 2D
• Renderizado: aplicación de textura a los triángulos.
Cuanto más rápido la tarjeta aceleradora 3D pueda computar estos pasos por sí
misma, mayor será la velocidad con la que se mostrará en pantalla. En un
principio, los primeros chips sólo podían renderizar y le dejaban el resto de la tarea
al procesador. Desde entonces, las tarjetas gráficas suelen incluir un "setup
engine", que permite controlar los últimos dos pasos mencionados anteriormente.
Por ejemplo, un procesador Pentium II de 266 Mhz que computa los tres primeros
pasos, procesa 350.000 polígonos por segundo; cuando computa tan sólo dos,
puede llegar a procesar hasta 750.000 polígonos por segundo. Esto demuestra
cuánta es la carga que las tarjetas gráficas alivian en los procesadores.
Este tipo de bus también es un factor importante. Aunque el bus AGP no mejora
las imágenes 2D, las tarjetas que utilizan ese bus (en lugar de utilizar el PCI)
poseen un mejor rendimiento. Esto se debe a que el bus AGP está conectado
directamente a la memoria RAM, lo que le otorga a su vez un ancho de banda
mayor al del bus PCI.
En la actualidad, estos productos de alta tecnología necesitan ser fabricados con
la misma calidad que los procesadores, como un ancho de canal de entre 0.25 µm
y 0.35 µm.
TARJETAS ACTUALES:
- Radeon 9200 Video Card:
Fabricante: ATI
Memoria Instalada: 128MB DDR-SDRAM (DDRRAM)
Velocidad RAMDAC: 400MHz.
Resolución: 1024x768 (XGA); 1152x864; 1280x1024; 1600x1200 (UXGA); 640x480 (SVGA); 800x600 (SVGA).
Numero de colores de profundidad a máxima resolución: 16.7 millones (32-bit)
Velocidad de Refresco a máxima resolución: 85Hz.
- Sapphire Radeon 9200SE Video Card:
Fabricante: Sapphire
Memoria Instalada: 128MB DDR-SDRAM (DDRRAM)
Tipo de ranura: AGP
Resolución: 2048x1536
Numero de colores de profundidad a máxima resolución: 16.7 millones
(24-bit)
- Asus N6200/TD 256MB Video Card:
Fabricante: Asus.
Memoria Instalada: 256MB DDR-SDRAM.
Tipo de ranura: AGP.
Resolución: 2048x1536.
Velocidad RAMDAC: 400MHz.
Procesador Gráfico: NVIDIA GeForce 6200.
- MSI GeForce NX6600LE 256MB Video Card:
Fabricante: MSI.
Memoria Instalada: 256MB DDR II-SDRAM.
Tipo de ranura: AGP.
Máxima resolución: 1900x1200.
Velocidad RAMDAC: 400MHz.
Chip Set: NVIDIA GeForce NX 6600 LE.
La Tecnología SLI.
Esta tecnología llamada Scan Line Interleave fue lanzada en1998por 3df x y usada
en los aceleradores gráficos.
NVidiare introdujo la tecnología en el 2004para usarla en las nuevas
computadoras que utilizan PCI Express. Utilizando SLI es posible duplicar el poder
de procesamiento gráfico de una computadora al agregar una segunda tarjeta
idéntica a la primera. Se pueden utilizar dos tarjetas desde el inicio o tener una
que soporte SLI y agregar la segunda cuando se necesite más poder de
procesamiento. Aun así hay ocasiones en las que el procedimiento es más caro
que comprar una tarjeta de vídeo nueva. Scan Line Interleave fue el primer intento
de combinar el poder de procesamiento de dos tarjetas de video, éstas se
conectaban mediante un pequeño cable que permitía compartir información de
sincronía. Feature conector era una tecnología para sistemas VGA y SVGA que
permitía que una tarjeta de expansión accediera directamente a la memoria
principal de la tarjeta de vídeo (sin utilizar el bus del sistema).La implementación
de NVIDIA requiere una tarjeta madre con dos puertos PCIe x16. Las dos tarjetas
se interconectan por un pequeño conector de circuito impreso. El software
distribuye la carga de dos formas posibles. La primera, conocida como Split Frame
Rendering (SFR) analiza la imagen a desplegar en un cuadro y divide la carga
equitativamente entre los dos GPUs. La segunda forma se llama Alternate Frame
Rendering (AFR) y cada cuadro es procesado por un GPU de manera alternada,
es decir un cuadro es procesado por el primer GPU y el siguiente por el
segundo .Cuando se despliega un cuadro la imagen se manda a través de la
conexión SLI hasta el GPU principal, que lo envía a la salida. Idealmente esto
reduciría el tiempo de procesamiento a la mitad, sin embargo, el tiempo real es un
poco mayor. En sus anuncios NVIDIA dice que el desempeño del sistema
aumenta en un factor de 1.9 x con esta configuración. Normalmente se usan
tarjetas de vídeo idénticas. ATI lanzó una tecnología similar llamada CrossFire.
Scalable Link Interface (SLI) es un método para conectar dos o más tarjetas de
vídeo (tarjeta gráfica) y que produzcan una sola señal de salida. Es una aplicación
de procesamiento paralelo para gráficos por computadora, que incrementa el
poder de procesamiento disponible para gráficos. Una versión inicial de esta
tecnología llamada Scan Line Interleave fue lanzada en 1998 por 3dfx y usada en
los aceleradores gráficos Voodoo 2. NVidia reintrodujo la técnología en el 2004
para usarla en las nuevas computadoras que utilizan PCI Express.
Utilizando SLI es posible duplicar el poder de procesamiento gráfico de una
computadora al agregar una segunda tarjeta idéntica a la primera. Se pueden
utilizar dos tarjetas desde el inicio o tener una que soporte SLI y agregar la
segunda cuando se necesite más poder de procesamiento. Aun así hay ocasiones
en las que el procedimiento es más caro que comprar una tarjeta de vídeo nueva.
Scan Line Interleave fue el primer intento de combinar el poder de procesamiento
de dos tarjetas de video, éstas se conectaban mediante un pequeño cable que
permitía compartir información de sincronía. Feature conector era una tecnología
para sistemas VGA y SVGA que permitía que una tarjeta de expansión accediera
directamente a la memoria principal de la tarjeta de vídeo (sin utilizar el bus del
sistema).
La implementación de NVIDIA requiere una tarjeta madre con dos puertos PCIe
x16. Las dos tarjetas se interconectan por un pequeño conector de circuito
impreso. El software distribuye la carga de dos formas posibles. La primera,
conocida como Split Frame Rendering (SFR) analiza la imagen a desplegar en un
cuadro y divide la carga equitativamente entre los dos GPUs. La segunda forma se
llama Alternate Frame Rendering (AFR) y cada cuadro es procesado por un GPU
de manera alternada, es decir, un cuadro es procesado por el primer GPU y el
siguiente por el segundo.
Cuando se despliega un cuadro la imagen se manda a través de la conexión SLI
hasta el GPU principal, que lo envía a la salida. Idealmente esto reduciría el
tiempo de procesamiento a la mitad, sin embargo, el tiempo real es un poco
mayor. En sus anuncios NVIDIA dice que el desempeño del sistema aumenta en
un factor de 1.9 x con esta configuración. Normalmente se usan tarjetas de vídeo
idénticas.
ATI lanzo una técnología similar llamada CrossFire.
Actualmente ya no es necesario para hacer uso de la funcionalidad SLI que las
tarjetas gráficas sean exactamente iguales y del mismo suministrador, siempre
que se empleen las últimas versiones de los controladores gráficos suministradas
por los fabricantes o diseñadores de chips: La única condición necesaria a cumplir
es que las GPUs (Graphical Processing Units) de las tarjetas sean idénticas.
Ni siquiera la cantidad de memoria debe ser la misma para todas las tarjetas
aunque se recomienda que lo sea, ya que el excedente de memoria no se utiliza
en el funcionamiento conjunto (de modo similar a lo que ocurre con el excedente
de capacidad en funcionamiento RAID con discos de distintas capacidades), por lo
que no se obtendría todo el valor posible de la inversión realizada en la
adquisición de la tarjeta. Las tarjetas gráficas pueden incluso estar
"overclockeadas" de distinta manera sin que ello afecte al funcionamiento en modo
SLI.
La configuración SLI no resultará en un incremento apreciable del rendimiento
para aquellas de las potencialidades de las GPUs y que estén por tanto limitadas
básicamente por la CPU del sistema (en inglés, "CPU bound
Las aplicaciones que hacen uso intensivo de funciones gráficas y que fueron
escritas para beneficiarse de la velocidad de proceso de las GPUs (la gran
mayoría de las aplicaciones gráficas modernas, incluidos los modernos juegos
para ordenador), pueden ver incrementado su rendimiento en un máximo teórico
del 100% (2X ó el doble) haciendo uso de la modalidad SLI.
Multi-GPUs.
Si se desea conectar cuatro monitores, jugar uno de los juegos con los gráficos
más impresionantes en muy alta definición, o simular la colisión de dos galaxias,
posiblemente desees colocar 2 o más tarjetas de video a tu PC.
Para lograr esto hoy en día solo existen dos tecnologías disponibles:
CrossFire de ATI o Scalable Link Interface de NVidia.
Actualmente solo es posible conectar en paralelo tarjetas de video del mismo
fabricante y requieres de una tarjeta madre que soporte alguna de estas
configuraciones.
Características de Software
APIs:
Las APIs o Interfaces para Programación de Aplicaciones, sirven a los
desarrolladores de software para tomar ventaja de la aceleración que ofrecen las
GPUs. Muchos programas y juegos son escritos usando estas APIs, pero para que
tu aplicación realmente sea acelerada (o en algunos casos, pueda correr)
necesitas que la GPU soporte el API y la versión indicada de ésta. Los APIs
utilizados actualmente son:
NombreVersión más
recienteDescripción
Direct3D 11
Parte del API de Microsoft DirectX, orientada a la
aceleración de gráficos en 3D, utilizada
principalmente en videojuegos para Windows
OpenGL 4.0API del grupo Khronos para aceleración 2D y 3D, utilizada principalmente en videojuegos para Windows, Linux, Mac, teléfonos celulares y otros
OpenCL 1.1API del grupo Khronos para aceleración de software en general para GPUs, utilizada principalmente en simulaciones físicas
DirectX Video Acceleration
2.0
Parte del API de Microsoft DirectX para la aceleración de codecs de video, actualmente tecnologías como Pure Video y UVD utilizan esta API.
Video Acceleration API
0.3API de sistemas Unix para la aceleración de codecs de video
Si se tiene un juego que pide DirectX 10, pero tu tarjeta solo soporta DirectX 9, es
posible que el juego no corra, o no sea acelerado al 100%, lo cual significa que el
desempeño podría ser lento.
Drivers:
Los drivers o controladores son pequeños elementos de software que permiten
que tu sistema operativo reconozca algún dispositivo de hardware y pueda
utilizarlo. Es necesario un controlador por cada componente de hardware de tu
equipo.
En las tarjetas de video, los drivers juegan un papel muy importante no solo para
que tu sistema reconozca la tarjeta, sino para que logres obtener la aceleración
del API que necesitas (Si se compra una tarjeta de video y deseas utilizar algún
sistema operativo como Unix o Linux, es necesario que revises el soporte de los
drivers, pues actualmente el soporte de aceleración de codecs de video o 3d
puede ser mala o nula en algunos GPUs).
La calidad de los drivers varía considerablemente y en ocasiones contienen
errores que no permiten que el GPU acelere correctamente las aplicaciones que
deseas. En estas situaciones es recomendable probar con la última versión de
drivers ( o en algunos casos, las versiones anteriores) que puedes descargar
directamente de la página de los fabricantes:
Estos drivers están en continuo desarrollo, agregando soporte para nuevos GPUs,
corrección de errores y mejoras. Es recomendable actualizar los drivers de vez en
cuando. En ocasiones pueden hacer que la tarjeta gráfica funcione de forma más
rápida y eficiente.
AMD Cross Firex:
Es también la mejor manera de ayudar a extender la vida útil del sistema.
Hardware adicional (e.g.Blu-ray, HD o monitor 10-bit, sintonizador de TV) y / o
software (e.g.aplicaciones multimedia) son necesarios para la activación completa
de algunas de las características. No todas las funciones pueden ser compatibles
con todos los componentes o sistemas - consulte con su componente o fabricante
del sistema para las capacidades de un modelo específico y las tecnologías de
apoyo.
Cross Firex ™ requiere una placa base Cross Firex de AMD ™ Ready, una Cross
Firex ™ Bridge Interconnect (para cada tarjeta gráfica adicional) y puede requerir
una fuente de alimentación especializada.
Cross Firex ™ configuración dual o triple: