Sistemas de Computo & Redes: Tarjetas Gráficas

La tarjeta gráfica tambien es conocida como tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, pero en si es una tarjeta de expansión para computadoras, esta se encarga de procesar los datos provenientes del CPU y los transforma en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, tal como un monitor o una televisión. En otras palabras, la tarjeta gráfica es un componente de un PC diseñado para mostrar imagenes en algun medio de visualización, a continuación se muestra una.

En un principio, la tarea principal de las tarjetas gráficas fue la de enviar píxeles a la pantalla, así como también una variedad de manipulaciones gráficas simples:

Mover bloques (como el del cursor del ratón)
trazado de rayos
trazado de polígonos

La mayoria de las tarjetas gráficas son dispositivos independientes conectados a la placa base a tráves de los buses ISA, PCI, VESA o AGP y proximamente el PCI-Expess, pero a manera que las tarjetas se van actualizando ahora hay una gran variedad de tarjetas donde van integradas en la placa base, y estas son capaces de acelerar la creación de imágenes tridimensionales como se ven en los juegos y reproducción de vídeos.

Las tarjetas gráficas integradas producen un rendimiento inferior en relación a las tarjetas gráficas normales, esto se debe a que tienen chipsets mas báratos y comparten la memoria del sistema con la dedicada, asi que para conseguir un rendimiento mas alto, las no integradas son la mejor opción. Estas tarjetas gráficas mas avanzadas, son usadas para mostrar aplicaciones 3D y juegos, estas contienen unos motores de procesamiento llamados GPU's (unidad de procesamiento grafico). Aunque lo normal es que tengan una sola salida, y por lo tanto sólo puedas usar una única pantalla, cada vez es más común ver adaptadores de este tipo capaces de conectarse hasta a cuatro de manera simultanea.

Los componentes de una tarjeta gráfica son:

Unidad de procesamiento gráfico ( GPU, Graphical Processing Unit),es el corazón de la tarjeta de gráficos y procesa las imágenes de acuerdo a la codificación utilizada, este 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.
Memoria de video, su función 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.

Las conexiones de una tarjeta gráfica son:

La interfaz VGA estándar: La mayoría de las tarjetas gráficas tienen un conector VGA de 15 clavijas (Mini Sub-D, con 3 hileras de 5 clavijas cada una); por lo general estas son de color azul. Este conector se utiliza principalmente para las pantallas CRT. Este tipo de interfaz se usa para enviar 3 señales analógicas a la pantalla. Dichas señales corresponden a los componentes rojos, azules y verdes de la imagen.
La interfaz de video digital (DVI, Digital Video Interface) se encuentra en algunas tarjetas gráficas y se utiliza para el envío de datos digitales a los distintos monitores que resultan compatibles con esta interfaz. De esta manera, se evita convertir los datos digitales en analógicos o los analógicos en digitales.
- Interfaz S-Video: En la actualidad, son cada vez más numerosas las tarjetas gráficas que incluyen un conector S-Video. Esto permite visualizar en una pantalla de televisión lo mismo que se observa en el ordenador. Por este motivo, generalmente se lo suele llamar conector "Salida de TV".

Modelos de tarjetas gráficas según su integración

Discretas. Estas son las más comunes que puedes encontrar en un PC de sobremesa. Se conectan directamente a la placa base a través de un puerto de expansión. Es también común encontrar configuraciones con varias tarjetas como las que puedes conseguir

Integradas en placa base. Muy común en los laptops y netbocks, la funcionalidad ahora nos la da un chip que se encuentra sobre la placa base y aunque pueden contener algo de memoria normalmente usaran la RAM del equipo.

Integradas en el propio procesador. Se encuentran en los nuevos micros los cuales hacen uso de la memoria RAM del equipo. Esta claro que este es el futuro pero estamos ante los primeros pasos de esta tecnología.

Modelos según el cable de conexión al monitor

VGA. Desarrollado por IBM. Muy sensible tanto a interferencias como a la longitud del cable. Su mayor desventaja es que no incluyen la señal de audio. Necesitas un cable adicional para conectarlo a un televisor y ver videos o películas.

DVI. Primer estándar para PC plenamente digital. De esta forma se le hace mayor resistente a las interferencias. Existen varios conectores bajo este nombre con diferentes características y algunos incluso son capaces de llevar audio.

HDMI. Las pantallas de mayor resolución hacen necesario un conector que pueda llevar la señal sin perdidas de calidad. En este caso la señal de audio esta incorporada.

Display Port. Capaz de incluir audio y video. Puede utilizarse para conexionar varios monitores e incluir señales de 3d estereoscópico que no es más que dos señales, una diferente por cada ojo para crear el efecto tridimensional.

Thunderbolt. Esta basado en Displayport, en concreto en el mini display port. Puedes conectar los dispositivos PCI Express externos con las mismas prestaciones que si estuvieran en el interior de la caja.

Las tarjetas gráficas más recientes tienen procesadores fabricados para manipular gráficos complejos en 3D, acontinuacion se muestra un diagrama de estas tarjetas.

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, es por esto que ahora las tarjetas gráficas suelen incluir un "setup engine", que permite controlar los últimos dos pasos mencionados anteriormente.

Aunque el bus AGP no mejora las imágenes 2D, las tarjetas que utilizan ese bus poseen un mejor rendimiento, esto se debe a que el bus AGP está conectado directamente a la memoria RAM, lo que le causa 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.

Como se ha mencionado el mundo de las tarjetas gráficas no solo cambia mucho a traves de los años, estas cambian de mes a mes, por lo que sus precios son muy variables. Algunos de los factores que se toman en cuenta para los precios son los siguientes: