¿Qué es una Tarjeta Gráfica? Si alguna vez se ha realizado esta pregunta, le podemos decir que la tarjeta gráfica es uno de los componentes de los ordenadores gaming. Esta tarjeta se utiliza en computadoras portátiles para poder ejecutar los juegos de última generación de PC, así que no deje de leer este artículo en dónde le diremos para que sirven este tipo de tarjetas.

Qué es una tarjeta gráfica

¿Qué es una Tarjeta Gráfica?

Una tarjeta gráfica es una tarjeta de tipo expansivo que se conecta a la tarjeta madre de una computadora y que debe ejecutar el procesamiento de datos que es enviado de la Unidad Central de Procesamiento, para que estos puedan tener un formato de información de fácil comprensión que se pueda enviar a un periférico de salida que en este caso sería un monitor, proyector o televisor. Se puede presentar que en una instalación de una tarjeta gráfica que se coloque separada se puedan ampliar las capacidades de una computadora y que esta pueda ejecutar de manera directa los datos que se deban representar en vídeos o imágenes.

Estas tarjetas suelen usar una unidad de procesamiento gráfico o GPU, pero que no debe confundirse con la Tarjeta gráfica. La tarjeta gráfica también recibe el nombre de: Adaptador de pantalla o de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o simplemente Tarjeta de vídeo. Muchas de ellas pueden ayudar a hacer una sintonización de canales de televisión, capturar vídeos, decodificar formatos de MPEG y ser conectores de Firewire de mouse, lápices ópticos y de joystick.

Las tarjetas más comunes son las que están disponibles para computadoras que sean compatibles con IBM PC, ya que son las de mayor popularidad, pero no son de su dominio exclusivo para estos computadores porque se pueden usar en Apple, Spectravídeo, videoconsolas, Nintendo, PlayStation y Xbox.

Historia de las Tarjetas Gráficas

Desde que comenzó la revolución por la tecnología de las computadoras los avances en todos sus componentes han sido constantes, lo que podemos tener ahora como computadora está muy lejos de los primeros ordenadores que surgieron en el siglo pasado. El hombre siempre ha buscado crear un mundo virtual que cada vez sea más detallado para que las personas puedan estar inmersos en él sin necesidad de salir de su casa. Los primeros equipos de la Intel como fueron el 4004 y 8008, ya tenían incluidas tarjetas gráficas o algo que funcionaba parecida a ellas.

Estas primeras tarjetas solo podían hacer interpretaciones de códigos para que se plasmaran en una pantalla en formato de texto plano con 40 u 80 columnas y en u solo color. La primera tarjeta gráfica con este nombre fue la MDA (Monocrome Data Adapter) o Adaptador de datos monocromático, tenía una tarjeta RAM de 4 KB con la que podía hacer representaciones de gráficos en forma de texto plano. Estas primeras tarjetas después fueron sustituidas por las Tarjetas Gráficas CGA (Color Graphics Adapter) o Adaptadores gráficos de color en el año 1981, fueron elaboradas por la IBM.

IBM fue quien inició su comercialización, con ella se lograba representar 4 colores de manera simultánea una paleta interna con resolución de 320 x 200 y en modo de texto podía llegar a una resolución de 640 x 200 en columnas de 80 x 25. El siguiente modelo fue la HGC o Hercules Graphics Card, una nueva tarjeta de tipo monocromático que podía tener una resolución de 720 x 348, y que trabajaba conjuntamente con la CGA para tener dos salidas de vídeo diferentes. Después se da el salto hacia las tarjetas con gráficos enriquecidos o EGA (Enharced Graphics Adpapter) que surgen en 1984.

Esta sería la primera tarjeta de tipo gráfico como se conocen hoy día, porque podía trabajar con 16 colores y llegar a resoluciones 720 x 540. En 1987 se deja a un lado al conector ISA de vídeo para comenzar a usar el puerto VGS (Video Graphics Array) al que también llamaban Sub 15-D, el cual era analógico y que se ha usado hasta hace poco en CRT y paneles TFT. Estas tarjetas ayudaron a que la paleta de colores aumentara a 256 y la memoria VRAM subiera a 256 Kb, en esta misma época comenzaron a desarrollarse ampliamente los juegos de vídeo de alta complejidad.

En 1989 las tarjetas gráficas dejaron de usar paletas de colores para usar la profundización de colores y lo logran con el nuevo estándar VESA que se conectaba a la placa base y el bus se ampliaba a 32 bits con lo que se podía trabajar con millones de colores y resoluciones de 1024 x 768 pixeles. El estándar VESA tenía la particularidad de ser muy grande por lo que en 1993 elaboraron el formato PCI que se conoce actualmente. Este permitió que las tarjetas fuesen más reducidas en tamaño y en su fabricación se unieron otras empresas más como: Creative, Matrox, 3dfx y Nvidia.

Qué es una tarjeta gráfica

Desde esa época comenzaron a salir las primeras obras que se referían a la aceleración 3D con resoluciones de 800 x 600 pixeles de Microsoft y Silicon Graphics. El bus CPI se comenzó a reducir y crear tarjetas que podían tener un direccionamiento de 16 bits y gráficos en 3D, saliendo la primera Bus AGP (Advance Graphics Port). Este bus tenía una interfaz parecida al CPI pero con un aumento de bus a 8 canales adicionales por lo que la comunicación con la memoria RAM se efectuaba rápidamente. En el año 2004 se sustituyó por el PCIe, quedando las empresas Nvidia y ATI como las primeras en fabricación de tarjetas gráficas.

El modelo que marcó la nueva era en tarjetas fue la GeForce 256 de Nvidia que tenía la tecnología T&L con cálculos de iluminación y geometría. Esta misma después se convertiría en el primer acelerador de gráficos en 3D poligonales que eran totalmente compatibles con Direct3D. Hasta que comenzaron a hacer acercamientos a la tarjeta Radeon, que es al que se mantiene en uso en los juegos digitales de hoy día, en un principio fabricados por ATI, pero que después pasaron a AMD por la compra de la empresa.

El nuevo bus permitió que se hicieran tasas de transferencia de 4 gigabytes en subida y en bajada, en un comienzo se conectaban a la placa base por medio el puente norte y usaban la memoria RAM para el vídeo con la denominación de Turbo Caché o Hyper Memory, pero a ese puente después de le añadieron 16 carriles de la PCIe para que tuviera una comunicación directa con el CPU. Aquí comienza la nueva era ATI Radeon HD y la Nvidia GeForce, como principales exponentes de tarjetas gráficas gaming para todos los ordenadores del mercado.

Tipos Antiguos de Tarjetas Gráficas

Como hemos mencionado anteriormente, la tecnología ha logrado muchos avances en materia de tarjetas gráficas los modelos más antiguos que podemos mencionar son los siguientes:

Tarjeta MDA

La Monochrome Display Adapter (MDA) fue un adaptador de pantallas monocromático creado por la IBM para ser una memoria de 4 KiB que solo se podía usar en monitores TTL cuyas características de color solo eran en ámbar y verde. No disponía de gráficos y la única resolución que tenía era de modo de texto de 80 x 25 y caracteres de 14 x 9 puntos, además tampoco podía configurarse de manera adicional. Esta tarjeta solo podía usar el controlador de vídeo para hacer una lectura desde la memoria ROM a la matriz de puntos, de lo que se deseaba visualizar y que después fuera enviada al monitor como una información de serie.

Qué es una tarjeta gráfica

En si la tarjeta no era nada sorprendente si se considera que las computadoras antiguas no tenían grandes aplicaciones para poder aprovechar un sistema de vídeo, porque todo se limitaba a textos, su puerto de comunicación se conectaba a una impresora.

Tarjeta CGA

La Color Graphics Adapter o adaptador de gráficos en color surge en el año 1991, y también fue diseñada y comercializada por IBM, por lo que su uso fue muy amplio. Está a diferencia de la anterior permitía matrices de puntos de 8 x 8 puntos en las pantallas de 25 filas y 80 columnas, aunque por lo general solo se usaba la 7 x 7 para hacer representación de los caracteres. No permitía hacer subrayados por lo que debía acudir a diferentes tonalidades o intensidades de cada carácter. Tenía un modo de gráfico con resoluciones de 640 x 200 pixeles. Su memoria era de 16 KiB, pero solamente era compatible con monitores RGB y Compuestos.

En capacidad era superior a la MDA, pero los usuarios preferían esta debido a que la distancia entre los puntos de la rejilla potencial de los monitores CGA era mayor. Su tratamiento de color era de modo digital, con tres bits y una más para hacerlas intensidades. Con ella se podía conseguir un máximo de 8 colores con dos formas de intensidades en cada uno para conseguir un total de 16, que no eran reproducibles en algunas resoluciones. Su mayor defecto o desventaja era su efecto nieve, un problema de tipo aleatorio que consistía en la aparición de nieve, puntos blancos o brillantes que hacina que las imágenes se distorsionaran.

Diseñadores de Tarjetas Gráficas

En la actualidad existen tres empresas que diseñan y comercializan tarjetas gráficas, la primera de ellas son los Diseñadores de GPU que son AMD (esta empresa anteriormente se llamaba ATI Technologies) y NVIDIA. Aunque Intel también merece un puesto en este escalón con su GPU integrada con Chipset de la placa base. Después están los Fabricantes de GPU, que son quienes se encargan de fabricar y hacer el suministro de las unidades u obleas de chips a los que hacen el ensamblaje y las que más destacan en este aspecto son la TSMC y GlobalFoundries.

Por último se encuentran los ensambladores que son lo que hacen la integración de las GPU que proporcionan los fabricantes y las tarjetas y que imprimen su propio sello, es por eso que estos últimos tienen un chip que tiene conexiones diferentes para obtener mejores rendimientos sobre todo con tarjetas gráficas modificadas o subidas de fábrica.

Partes y Hardware de una Tarjeta Gráfica

Una tarjeta gráfica debe identificarse de acuerdo a sus elementos y tecnología, para cuando se desea adquirir una, por eso es importante que usted conozca cuales son estas partes porque la tecnología ha avanzado mucho y seguirá avanzando.  Una tarjeta gráfica está compuesta de un núcleo central y dentro de ella se encuentran diferentes núcleos que realizan diversas funciones este núcleo central se llama GPU (Graphics Processing Unit) o Unidad de Procesamiento Gráfico.

De la cantidad y la capacidad de cada uno de sus núcleos va a depender cuál será la potencia de la tarjeta, lo que es el aspecto fundamental para que se haga la generación de gráficos que se pueden visualizar en el ordenador. El GPU es un procesador que solo se usa o dedica para el procesamiento de gráficos, con el fin de minimizar el esfuerzo de trabajo de un procesador central, por lo que siempre está optimizada para hacerle cálculo de como flotante que se usa en funciones de 3D.

La mayor parte de las características o especificaciones de una tarjeta gráfica hacen referencia al GPU, que es una de las partes de mayor importancia y lo que determina su verdadero rendimiento. El GPU tiene como elementos sombreadores o Shaders. Estos sombreadores en una tarjeta Nvidia vienen siendo los núcleos que se llaman CUDA  o CUDA Cores que son lo que hacen los cálculos en coma flotante de manera general, en una tarjeta AMD se les denomina Stream Proccesors o Procesadores de Flujo. También cuenta con Tensor Cores y RT Cores que son núcleos que tienen por finalidad procesar instrucciones de mayor complejidad y en tiempo real.

Estos vienen siendo la evolución natural de los que eran los antiguos sombreadores de píxeles y sombreadores de vértices. Los shaders unificados pueden actuar en forma de vértices de píxeles de acuerdo a la carga de trabajo que tenga la GPU.  Además la GPU también cuenta con los denominados ROP que son los elementos que se encargan de hacer las representaciones de los datos que se procesan en el GPU y servir de filtro para hacer los suavizados o antialising.

Memoria GRAM

En la tarjeta gráfica la memoria GRAM (Memoria Gráfica de acceso Aleatorio) que son chips de memoria que hacen la misma función que la Memoria RAM en un CPU, almacena las texturas y los elementos que se deben procesar en una GPU y hacer el transporte de la información entre ambas, en si no es determinante le tipo de memoria GRAM para el rendimiento de una tarjeta gráfica pero si tienen especificaciones muy reducidas limitan la potencia de la GPU. Estas pueden ser de dos tipos:

  • Dedicadas: cuando la tarjeta gráfica o la propia GPU tienen de manera exclusiva para ellas este tipo de memorias, y que es la mejor manera para obtener resultados eficientes en el rendimiento.
  • Compartida: cuando se usa una memoria en menoscabo de la memoria de acceso aleatorio o RAM.

Esta puede venir con capacidad, que es número máximo de datos y texturas que se pueden procesar. Una capacidad que no sea la suficiente se puede traducir en un retraso en el vaciado de los datos. En la actualidad, de más de 6 GB siendo una tarjeta de gama media-alta. Esta memoria es de tipo DDR, y su frecuencia efectiva es el doble de la frecuencia de reloj. Actualmente la mayoría de las tarjetas usan tecnología GDDR6, mientras que las memorias RAM son de DDR4. Las DDR6 tienen más velocidad y pueden llegar a frecuencias de hasta 14000 MHz es decir unos 14 gigabytes, así como su reloj  alcanzar los 7000 MHz y un ancho de banda mucho mayor de hasta 384 bits.

Otra de sus características es la Interfaz de Memoria o lo que se llama el bus de datos, que consiste en la multiplicación que resulta del ancho de bits en cada chip por el número de las unidades presentes. Es una de las características de mayor importancia y que junto a la frecuencia de la memoria hace que se determine cuál es la cantidad de datos que se pueden transferir en un tiempo determinado para indicar cuál es el ancho de banda. Esta interfaz de memoria se mide a través de bits.

La frecuencia de memoria es la que puede hacer el transporte de los datos que se han procesado por lo que es el complemento de la interfaz para que se calcule el ancho total de banda en un tiempo determinado. Esta se mide en Hercios y para cada memoria se hace un diseño tecnológico que permita aumentar la misma. Esta memoria en si no determina el rendimiento máximo de la tarjeta gráfica pero si esta no llega a tener suficiente capacidad puede ocasionar límites a la potencia del CPU.

VRM y TDP

El VMR es un elemento encargado de suministrar energía a los demás componentes de la tarjeta gráfica, sobre todo a la GPU y la memoria GRAM, este componente tiene los mismos elementos como si fuera una placa base con MOSFETS que el papel rectificador DC-DC de corriente, CHOKES y hasta condensadores. El TDP hace las mismas funciones de la CPU no es una potencia que se consume del procesador sino que genera calor para que esta trabaje a su máxima capacidad.

Para que esta tarjeta se alimente se requiere de un conector de alimentación en la actualidad este conector es de configuración de 6 + 2 pines, la ranura de la PCIe solamente puede tener un suministro de 75 W, en tanto que una GPU puede llegar a consumir más de 200 W.

Interfaz de Conexión

Con ella es que se puede tener una conexión de la tarjeta gráfica con la placa base, todas las tarjetas actualmente hacen esta función por medio del bus CPI-Express 3.0, exceptuando las nuevas tarjetas AMD Radeon XR 5000 que tienen un bus PCIe 4.0. Entre ambas no se pueden apreciar diferencias físicas, porque esta radica en la cantidad de datos que pueden intercambiar, pero esto no es un tema que deba causar preocupación porque ambas presentan el estándar de la retrocompatibilidad. Los sistemas que siempre se han usado para tener conexión entre tarjetas gráficas y placas base son los siguientes:

  • Ranuras MSX: bus de 8 bits que se usan en equipos MSX
  • ISA: es una arquitectura con un bus de 16 bits que funciona a 8 MHz, se usó mucho en la década de1980 por la IBM PC.
  • Zorro II: usado en equipos Commodore Amiga 2000 y 1500.
  • Zorro III: usado en equipos Commodore Amiga 3000 y 4000.
  • NuBUs: este fue usado en equipos de la Apple Macintosh.
  • PDS: Proccesor Dircet Slot también usado por Apple Macintosh.
  • MCA: fue un modelo que se usó para desplazar al ISA, por medio de la IBM este tenía 32 bits y velocidad de 10 MHz pero no tenía ningún tipo de compatibilidad con los anteriores.
  • EISA: este aumento a 32 bits con 8.33 MHz de velocidad y si permitía la compatibilidad con modelos anteriores.
  • VESA: fue una extensión del ISA que solución el problema de restricción de los 16 bits, aumento al doble el tamaño del bus y la velocidad a 33 MHz.
  • PCI: este bus desplazo a todos los anteriores en el año 1993, su tamaño era de 32 bits y la misma velocidad del último mencionado, pero su ventaja era que permitía una configuración dinámica en los dispositivos que se conectaban sin tener que hacer ajustes manuales de los jumpers. Este después paso a ser run PCI-X con un aumento del doble del bus (64 bits y una velocidad de 133 MHz).
  • AGP: este era un bus dedicado con 32 bits y velocidad de 66 MHz.
  • PCI-Express: conocido como PCI-e esta desde 2004 como una interfaz en serie que logra doblar el ancho de banda del AGP.

Puerto de Vídeo

Los puertos o conectores de vídeo son aquellos que hacen la conexión entre un monitor o varios monitores y la tarjeta para poder visualizar una imagen. Existen 4 tipos de conexiones de vídeo:

HDMI: High Definition Multimedia Interface (Interface Multimedia de Alta Definición), el estándar de comunicación para aquellos dispositivos que tienen imagen multimedia y sonido sin compresión a través de un solo cable, su conexión se hace a través de patillas de contacto, en un comienzo su uso fue solo para televisores y no monitores, porque no apaga la pantalla en cuanto se deja de recibir una señal y por tanto se debe apagar manualmente si se usa en monitores.

Dependiendo de cuál sea su versión esta influirá en la capacidad de la imagen que se quiera obtener de la tarjeta gráfica, la última de ellas es la HDMI 2.1 que sirve para resoluciones máximas de 10K, reproduce 4K a 120 Hz y 8K a 60 Hz.

DisplayPort: es un puerto para tarjetas gráficas cuya creación corresponde a VESA y es una de las rivales de la HDMI, esta puede hacer una transferencia de video en alta resolución y con audio. Es una interface en serie con imágenes y sonidos sin compresión, que igual que la anterior tiene varias versiones y dependiendo de ella será la calidad de la imagen. El puerto debe ser de al menos 1.4 para hacer reproducción de contenido en 8K a 60 Hz y en 4K a 120 Hz, con 30 bits de potencia y en HDR.

Su mayor ventaja es que no tiene patentes y se puede incorporar en cualquier aparato, se usa por medio de pestañas para hacer un anclaje en el conector para que el cable no se llegue a desconectar por accidente.

USB-C: este cable de conexión está siendo muy usado en muchos dispositivos en la actualidad, porque permite una gran velocidad y se integra fácilmente a diferentes interfaces como la DisplayPort y la Thunderbolt 3.0 a 40 Gbps. Cuenta con un DisplayPort Alternate Mode siendo el de 1.3 el que tiene soporte de imágenes con resolución de 4K a 60Hz, el Thunderbolt 3 puede hacer reproducciones de contenido UHD.

VGA: Video Graphics Array o también el Super Video Graphics Array (SVGA), fue uno de los estándares de la década de 1990, elaborado con tubos de rayos catódicos (CRT), por lo general suelen sufrir de ruido y distorsiones cuando se hace una conversión de digital a tipo analógico y muestra un error al momento de hacer la evaluación de los pixeles cuando estos son enviados al monitor. Su puerto de conexión es de 15 pines con un conector D-sub: DE-15, sigue teniendo un uso extendido aunque más reducido en la actualidad ante el DVI.

DVI: Digital Visual Interface o Interfaz Visual Digital fue el sustituido del VGA para que se pudiera tener con él una mejor calidad de visualización en pantallas digitales o proyectores. Este puede evitarlas distorsiones y el ruido porque corresponde de manera directa a cada pixel que se representa en el monitor con la misma resolución nativa. Este conector será difícil conseguirlo en monitorea actuales porque su competencia es el HDMI, el más conocido del mismo es el DVI-DL. El DVI como tal no tiene la capacidad de trasmitir audio.

Otros puertos o salidas menos extendidos porque se usan minoritariamente, pero que no están obsoletas son el S-Video (Separate Video), el Vídeo Compuesto, los Vídeos por componentes, el DA-15 y el Digital TTL con conector DE-9. Casi todos son usados en televisores y muy poco en tarjetas gráficas, y por lo menos los dos últimos que se mencionaron ya están totalmente en desuso por estar obsoletos.

Convertidor Digital-Analógico o RAMDAC

El RAMDAC es una memoria con acceso aleatorio que permite que se hagan conversiones de señales digitales a un formato de señales analógicas, este se encarga de tomar estas señales dentro de la tarjeta gráfica para después cambiarlas a una que pueda ser interpretada por el monitor que se encuentre en conexión con la computadora, dependiendo de la capacidad de hacer esta conversión, las señales se pueden adaptar a diferentes velocidades de refrescamiento en el monitor.

De acuerdo al número de bits que pueda manejar y la velocidad en que lo pueda realizar, este conversor puede ser capaz de tener diferentes soportes de velocidad de refresco de monitor, lo recomendable es que se trabaje con 75 Hz en adelante. Este convertidor está quedando obsoleto ante los monitores de señales digitales. Un espacio de una imagen debe estar representado en el monitor de acuerdo a la función de la resolución que tenga y de la profundidad de color. Esta imagen puede estar en un formato Full HD con 1920 x 1080 pixeles y con 32 bits de profundidad de color.

Ahora bien las tarjetas gráficas que tiene mucha más potencia pueden tener incluidos sus ventiladores propios ya integrados, estas tarjetas tienen un trabajo de mucha exigencia, más que la de un ordenador de uso doméstico y laboral, por lo que se les hace necesario tener estos ventiladores para que no sufran el sobre calentamiento cuando se está jugando.

Fuente de Alimentación

La alimentación de las tarjetas gráficas es eléctrica y hasta los momentos no han presentado problemas, pero la nueva tendencia es que estas puedan consumir más energía. Las fuentes de alimentación cada día tienen más potencia, por lo que la insuficiencia energética se puede conseguir en la PCIe, la cual es la única que puede aportar más potencia por si sola en 75 W, es por esto que las tarjetas gráficas tiene un consumo superior al que una fuente puede suministrarle.

¿Cómo saber que Tarjeta Gráfica tiene su Computador?

Todo lo que vea en su monitor independientemente del trabajo que haga: Word, Excel, gráficos y juegos; deben ser procesador por el ordenador, es por medio de las tarjetas gráficas que todos estos datos son enviados al procesador de su ordenador y este se encarga de hacer su transformación de manera visual. Hay dos tipos de tarjetas gráficas:

  • Las que vienen integradas al propio procesador como si fuera parte del mismo
  • Y otras son las dedicadas que se conectan a una parte del ordenador o puerto como si fuera una unidad externa del propio CPU para apoyarse en ella para hacer las tareas que son más exigentes.

Independiente de las dos formas en que tenga tarjeta estas enviaran la información al monitor para hacer la transformación de los datos. En el procesamiento de los datos visuales en videojuegos, sus ediciones o el uso de fotografías es importante la Tarjeta Gráfica, sobre todo si estos tienen altas resoluciones y si son juegos de la última generación, por eso en ocasiones se recurre al uso de la Tarjeta Gráfica Externa que tenga más potencia.

La tarjeta gráfica que trae integrada un ordenador solo es capaz de reproducir las tareas comunes que se hacen con él, navegación en Internet o procesamiento de imágenes simples. Las más pesadas necesitan de una mayor potencia gráfica.

Tarjeta Gráfica, CPU y GPU ¿Son lo mismo?

No son lo mismo, se debe hacer una separación de estos tres componentes un CPU es la Unidad Central de Procesamiento por la que pasan todas las instrucciones que genera cada uno de los programas de un ordenador y que después son enviados a los periféricos. Cada uno de los programas de un computador es una serie de sucesiones de instrucciones que se van ejecutando para conseguir una respuesta de acuerdo a cada uno de los estímulos que se hagan en el periférico de entrada.

El CPU está compuesto de núcleos que tienen cierto tamaño con los cuales tiene la capacidad de ejecutar cada una de las instrucciones, a mayor cantidad de núcleos puede hacer la ejecución de más instrucciones una computadora tiene muchos programas y cada uno de ellos puede tener una mayor o menor cantidad de instrucciones, las cuales pueden tener cierto grado de complejidad, por lo que se suelen dividir por etapas.

Estas instrucciones no se ejecutan de forma paralela y se reducen a operaciones matemáticas con números enteros, operaciones lógicas y operaciones que se denominan en coma flotante, estas últimas son las de mayor complejidad porque tienen inmersas grandes cantidades de números reales que se deben representar en elementos compactos por medio de notaciones científicas. Por eso la CPU se ayuda de la Memoria RAM para poder almacenar esta información de una manera rápida guardando los programas de ejecución y sus instrucciones para después enviarlas por un bus de 64 bits al propio CPU.

Una GPU es la que se puede relacionar con las operaciones de coma flotante. Un procesador gráfico se encuentra todo el tiempo haciendo estas operaciones e instrucciones gráficas, por lo que se puede decir que es un Coprocesador matemático, dentro del CPU hay uno de ellos pero es más pequeño y simple que el GPU. Un juego está compuesto por movimientos de pixeles porque tienen un motor gráfico, este es un programa que se centra en emular o duplicar un entorno o mundo digital en donde una persona se pueda mover como si fuera su propio mundo, estos programas tienen sus instrucciones en pixeles y su movimiento, que son los que dan la textura.

Las texturas están compuestas de color, volumen en 3D y propiedades físicas por la reflexión de la luz. Todas ellas son las que se denominan coma flotante, la cual tiene matrices y geometrías que deben efectuarse de manera simultánea. Es por eso que una GPU no tiene 4 o 6 núcleos sino miles de núcleos para hacer todas estas funciones de manera paralela una y otra vez. Cada uno de sus núcleos es tan inteligente como un CPU, pero pueden realizar más operaciones de ese tipo en cada ocasión.

Cada GPU tiene su memoria GRAM, la cual es mucha más veloz que la memoria RAM del CPU, con un bus de mayor capacidad (128 a 256 bits) para que se pueda enviar una mayor cantidad de instrucciones a la GPU. Aquí ya puedes entender que la CPU y la GPU son importantes para un juego no solo en su trayectoria sino para su rendimiento final y sus FPS (Fotogramas por segundo).  La tarjeta gráfica es un componente o integrante que se anexa a una GPU para que en ella se puedan hacer el procesamiento de las imágenes.

La CPU se encarga de enviar los datos en formas de vértices a la GPU, para que esta pueda entender cuáles son las transformaciones físicas o movimientos que debe hacer a cada una de las texturas, a esto se le conoce como Vertex Shader o físicas de movimiento. Después de esto la GPU puede tener la información de cuáles son los vértices más visibles y hace el Clipping de pixeles a través de una rasterización, aquí ya debe saber cuál es la forma y el movimiento, para hacer las aplicaciones de textura en Full HD, UHD o cualquier otro tipo de resolución y los efectos que se desean.

A mayor potencia de un CPU más instrucciones de vértices puede enviar a la GPU y esta puede trabajar de una mejor manera, es por eso que estos dos componentes se diferencian en su nivel de especialización y su grado de paralelismo para hacer el procesamiento en una GPU.

La Tarjeta Gráfica y la Era Gaming

En esta era de ordenadores gaming, la tarjeta gráfica ha tomado mayor importancia que un CPU, hoy día muchos usuarios evitan comprar componentes de un CPU para hacer esa inversión en un componente que haga un mejor procesamiento de texturas y gráficos. Cuando se habla de una Tarjeta Gráfica se habla de un componente físico que está construido por medio de un PCB que es independiente de una placa base y que tiene un conector o PCI-Express para que se conecte a la propia placa base.

En esa PCB ya debe estar instalada la GPU y la memoria gráfica o VRAM junto a los componentes VRM, puertos de conexión y disipador o ventiladores. Un gaming no podría existir si no fuera por las tarjetas gráficas las cuales proporcionan la interfaz gráfica perfecta con grandes resoluciones para poder manejar los entornos y personajes de un videojuego como si fueran de la vida real.

¿Cuánta potencia tiene una Tarjeta Gráfica?

Antes de hablar de la potencia de las tarjetas gráficas se deben conocer las especificaciones que tienen que ver con la Tasa de FPS, arquitectura de la GPU, frecuencia de reloj y otras más que vamos a detallar a continuación:

Tasa de FPS

El FPS viene siendo el Framerate o la cantidad de fotogramas por segundo, que permite hacer la medición de la frecuencia en que la pantalla muestras las imágenes de un vídeo, juego o lo que se quiera ver en un monitor. Los FPS más que nada nos muestras la manera en que podemos percibir el movimiento de las imágenes, mientras más FPS haya habrá una mayor sensación de fluidez en la imagen, una tasa de 60 FPS es la velocidad perfecta para que el ojo humano pueda visualizar una imagen con fluidez en tiempo real.

Aquí también influye la tasa de refresco de la pantalla si una pantalla tiene 50 Hz el juego se puede ver con un máximo de 60 FPS, pero la GPU puede hacer su reproducción de 100 a 200 FPS. Para conocer cuál es la tasa máxima del FPS en una GPU se debe hace runa desactivación de la sincronización vertical en las opciones de juego.

Arquitectura de la GPU

De la misma manera en que un CPU tiene una arquitectura de igual manera sucede en la GPU a mayor cantidad de núcleos mayor velocidad, a este proceso se le denomina IPC o Instrucciones por Ciclo. En las tarjetas gráficas la arquitectura fue evolucionando con el tiempo para brindar una mayor cantidad de rendimiento, pudiendo tener soporte para resoluciones 4K a más de 60 Hz o llegar hasta las resoluciones 8K. Lo mejor de ella es su capacidad para animar y renderizar las texturas con luz y en tiempo real, tal como se pueden ver con los ojos en la vida real.

Actualmente NVIDIA tiene la arquitectura Turing que usa transistores FinFET de 12 nanómetros para hacer la construcción de los Chipsets de las nuevas tarjetas RTX, esta tiene dos elementos primordiales la capacidad de Ray Tracing en tiempo real y la DLSS (Deep Learning Super Sampling), ninguno de estos dos elementos existían en los equipos de consumo general. El primero de ellos tiene por función ser un simulador de lo que ocurre en el mundo real, haciendo cálculos que coincidan con la luz de los objetos virtuales en tiempo real.

El segundo hace los algoritmos necesarios de inteligencia artificial con el cual las tarjetas rederizan las texturas para una resolución de menor capacidad y así conseguir que se optimice el rendimiento dentro del juego. AMD que es otro de los fabricantes de tarjetas está haciendo uso de este tipo de arquitectura pero no deja de lado sus formatos o arquitecturas anteriores para mantener su gama de tarjetas en competencia con Nvidia. Su modelo RDNA, aumento el índice de IPC de los GPU en 25% por lo que aumento su velocidad en un 50% más por cada vatio que se consume.

Frecuencia de Reloj y Modo Turbo

La frecuencia de reloj y el modo turbo u Overclockling son dos parámetros muy importantes que van junto a la arquitectura y que sirven para definir el rendimiento de la GPU y la tarjeta gráfica, estas de la misma manera que un CPU tienden a variar su frecuencia de acuerdo al procesamiento de gráficos que se requiera en cada ocasión. Las frecuencias de una tarjeta gráfica son menores que las de un procesador (1600-2000 MHz), porque debe la mayor cantidad de núcleos hace que se supla la necesidad de una mayor frecuencia, de esta manera tienen control en el TDP de la tarjeta.

En el mercado hay muchos modelos de tarjetas con referencias y personalización, las primeras de ellas son las de los fabricantes NVIDIA Y AMD, y las segundas son aquellas que se ensamblan usando componentes diferentes y disipadores para tener un mejor rendimiento. Estas permiten que se modifiquen la frecuencia del reloj y por lo general tienen más velocidad que los de referencia.

TFLOPS

Los FLOPS son los Operadores en Punto Flotante por segundo, y es un valor que se mide por las operaciones en coma flotante que puede efectuar el procesador en un segundo. Esta cifra será la potencia en bruto de una GPU y también del CPU, en la actualidad se habla de TeraFLOPS o TFLOPS. El que haya más TFLOPS no es un indicio que la tarjeta gráfica sea de mejor calidad, solo que puede mover de una mejor manera y con más fluidez las texturas. Lo que marca la diferencia entre cada tarjeta es la cantidad de memoria que tenga, la velocidad y la arquitectura de la GPU.

TMUs y ROPs

Estos términos están en todas las tarjetas gráficas y dan indicios de la velocidad de trabajo de cada una de ellas. TMU es la Unidad de Mapeo de Texturas, y es un componente que se encarga de hacer las dimensiones, rotaciones y distorsiones de las imágenes en un mapa de Bits para poner objetos en tres dimensiones que van a servir de textura. En otras palabras es la que aplaca a un mapa de color los objetos en 3D, a mayor TMU mayor es la capacidad de rendimiento de texturizado, tendrá más rapidez para llenar los pixeles y más FPS que ver.

En la actualidad las TMU tiene incluidas direcciones de textura (TA) y unidades de filtrado de textura o (TF). Una ROP es una Unidad de Rasterizado, la cual debe procesar la información de texel que está en la memoria VRAM y hacerlas operaciones de matriz y de vectores para que se pueda tener un valor final para cada pixel, lo cual es lo que añade la profundidad. También debe hacer el control o Antialiasing o la función de dos valores diferentes de pixeles que se encuentren ubicados en la memoria DLSS.

Cantidad de Memoria, Ancho de Banda  y Ancho de Bus

Una tarjeta gráfica actual debe tener lo menos 4 GB de VRAM para que pueda funcionar con juegos de última generación y resoluciones Full HD o superiores. A mayor cantidad de memoria podrá tener más datos de pixeles, texturas y texel para almacenarlos, esto hace que la resolución sea de mejor calidad en los juegos, tendrá un mejor detalle del mundo y una mejor distancia para la visualización. En cuanto al ancho de bus de memoria este debe ser una representación de la cantidad de bits que se quiere sean transmitidos en una sola palabra, instrucción o acción, estas pueden ser más largas que las que se usan por lo general en un CPU y tiene longitudes de entre 192 a 384 bits.

El ancho de banda de la memoria es lo que determina la cantidad de información que pueden ser transferidos en una unidad de tiempo y es medida a través de los GB/s, mayor ancho de bus y más frecuencia de memoria, debe haber más ancho de banda, porque mayor cantidad de información puede viajar en ella de la misma manera que se hace por Internet.

Compatibilidad de las API

Una API es un conjunto de librerías que se usan en el desarrollo y trabajo de diferentes aplicaciones, API significa programación de aplicaciones y es una manera de comunicación entre diferentes aplicaciones. En un mundo multimedia las APIS permiten que pueda funcionar y crear juegos y vídeos. La más conocida de todas es la DirectX cuya última versión es la 12 y que se creó en 2014. Se le ha dado varias actualizaciones para implementar el Ray Tracing, MSAA programable y hasta realidad virtual.

Existe una versión de código abierto que se llama OpenGL que ya tiene la versión 4.5 y que también se usa en diversos juegos y otra es la Vulkan una API que fue desarrollada por AMD. Capacidad de Overclocking ya mencionamos lo de la frecuencia turbo de la GPU pero esta también se puede aumentar por encima de los límites que tenga la Overclocking, con esto se busca que se tenga más FPS en los juegos y fluidez para una mejor respuesta. En u CPU esta velocidad de overclocking debe estar por los 100 a 150 MHz, pero en las memorias GDDR se puede oveclkear mucho más.

La memoria GDDR trabaja a 7000 MHz y puede admitir subidas de hasta 900 a 1000 MHz para llegar a los 16 Gigabytes por segundo de efectividad, este es un elemento que permite que el FPS de un juego suba hasta 15 FPS más.

¿La APU es una Tarjeta Gráfica?

La APU o Accelerated Procesor Unit es u elemento que también tiene la capacidad de manejar gráficos en 3D, esta fue inventada por AMD para aquellos GPU que son integrados en un solo encapsulado, es decir que dentro del procesador hay un chip o Chipset que tiene varios núcleos con la capacidad de trabajar con gráficos 3D de la misma manera que lo hace una tarjeta gráfica. Existen muchos procesadores en la actualidad que tienen este tipo de procesador con el nombre de IGP Integrated Graphics Processor) dentro de sí mismo.

No se puede establecer un rendimiento de una tarjeta gráfica que tiene miles de núcleos internos con una APU o IGP que están integrados dentro de un CPU, pero su capacidad de rendimiento es inferior al de una tarjeta gráfica si se establece en términos de potencia bruta. Si se le une que no tenga una memoria dedicada que se rápida como una GDDR de tarjeta gráfica, se bastaría solo con una parte de la memoria RAM para hacer las gestiones de los gráficos en un ordenador.

Estas IGP son tarjetas gráficas internas y se pueden ver comúnmente en las unidades Intel HD/UHD Graphics, exceptuando a aquellos modelos que tienen una F al final de su modelo, por su parte AMD hizo lo mismo en sus CPU sobre todo en los modelos Rayzen Serie G y los Athlon con gráficos a los cuales llamaron Radeon RX Vega 11 y Radeon Vega 8.

¿Qué son Test Benchmarks para una Tarjeta Gráfica?

Son pruebas que se hacen para medir el estrés y rendimiento por los cuales deben someterse algunos componentes del hardware de una computadora para hacer evaluaciones y comparaciones de su rendimiento con respecto a otros productos que se encuentren en el mercado. En las tarjetas gráficas se puede hacer lo mismo e inclusive se puede hacer el test para todo el conjunto de una gráfica y CPU. Estos test hacen puntuaciones sin dimensiones, por lo que solamente se pueden comprar con las que se hayan generado para ese programa.

Los test que se usan en la actualidad para tarjetas gráficas son los 3D Mark, PassMark, VRMark y GeekBench, todos ellos con base de estadísticas para comparar una GPU con la competencia.

Tamaño de una Tarjeta Gráfica y su Disipador

El tamaño de una tarjeta gráfica es importante, por lo que antes de adquirir una se deben conocer todas sus especificaciones y ver cuánto mide para saber cuánto espacio hay en ella. Todas las tarjetas gráficas que son dedicadas tienen un GPU de mucha potencia con un TDP que tiene más de 100 W. Esto implica que las mismas van a generar bastante calor, incluso mucho más que las de un procesador, es por ello que deben tener disipadores de calor de gran tamaño que por lo general ocupan casi todo el espacio de la PCB de electrónica. En el mercado usted puede encontrar diferentes tipos de disipadores:

Blower: este es el propio disipador un dispositivo pasivo que no tiene partes móviles y que por tanto no genera ruido, está compuesto de un tipo de metal que sirve para conducir el calor y extraer este de la tarjeta gráfica, es muy eficiente en función de su estructura y de la superficie que cubre, por lo que requiere de una mayor demanda de refrigeración a una mayor superficie del disipador. En este caso estamos hablando de modelos de la AMD Radeon RX 5700 y 570 XT y las NVIDIA GTX 1000, uno de los ventiladores hace la succión del aire vertical para que este pueda fluir por el disipador aleteado. Estos suelen ser muy malos porque no pueden tomar suficiente aire y su velocidad es baja.

Flujo Axial: son los ventiladores que se conocen de siempre, y que se ubican de manera vertical en el disipador para empujar más aire hacia las aletas que posteriormente hará que este calor salga por los laterales, se usa en modelos que son personalizados para obtener un mejor rendimiento. Al tener partes que son móviles hace mucho ruido que en ocasiones es perturbador para los usuarios.

Refrigeración Líquida: en algunos modelos de gama tienen disipadores que se insertan con refrigeración líquida entre ellas la Asus Matrix RTX 2080Ti. Esta es una técnica de enfriamiento que usa agua en vez de un disipador de calo o ventiladores dentro del chasis, ha dado grandes y excelentes resultados en cuanto a disminuir la temperatura y en aumentar el overclocking. Se realiza con circuitos de agua estancos. El agua o cualquier tipo de refrigerante tienen una gran capacidad térmica como el aire, es por eso que se usa como un principio de extraer el calor que generan los componentes de un ordenador.

Tarjetas Personalizadas

Una tarjeta gráfica personalizada es un modelo que es ensamblado por fabricantes genéricos de Hardware como Asus, MSI, Gigabyte, entre otras. Estos fabricantes compran los chips gráficos de manera directa y las memorias a un fabricante principal (AMD o NVIDIA) para después hacer su propio montaje en una PCB que es fabricada por ellos y un disipador que también es creado por ellos.

Esta tarjeta tiene la ventaja que tiene Overclocking de fábrica, y por lo general más frecuencia que los modelos de referencias de las principales marcas, por lo que su rendimiento es mucho mejor. Además su disipador también es de buena calidad y tiene un VRM y hasta RGB, suelen ser más costosas pero se pueden conseguir en cualquier tamaño con tarjetas pequeñas y compactas.

GPU o Tarjeta Gráfica de una Portátil Gaming

Si se ha realizado la pregunta si una portátil puede usar una tarjeta grafica dedicada, la respuesta es que si, de hecho tiene muchas ventajas. En este caso no se instalada en una placa de expansión, sino que se usa un chipset soldado en la PCB principal de la portátil, cerca de donde se encuentra el CPU. Este tipo de diseño se denomina Max-Q porque no puede llegar al disipador aleteado y no tiene un lugar específico en la placa base para ser instalado.

NVIDIA es prácticamente líder en este tipo de instalaciones con sus RTX y GTX Max-Q, que son chips portátiles que solo consumen un tercio de recursos de energía con respecto a los modelos que se usan en computadoras de escritorio y solo pierden un 30% de su capacidad de rendimiento, solo basta con reducir la frecuencia del reloj y eliminar algunos núcleos para que se disminuya la velocidad de la GRAM.

¿Qué CPU debo tener de acuerdo a la Tarjeta Gráfica?

Al momento de jugar o trabajar en un ordenador debe tener un cierto equilibrio en los componentes del mismo para evitar que ocurra el cuello de botella o lentitud en los procesos. Si solo desea entrar al mundo del Gaming y de las tarjetas gráficas debe entonces mantener un equilibrio entre un GPU y un CPU, para que ninguno de ellos pueda estar corto en energía o rendimiento y el otro no se aproveche como debe ser.

En este caso el procesador central es el que tiene un papel predominante en hacer el trabajo de los gráficos, por eso debe estar seguro que este tiene la suficiente velocidad, núcleos e hilos de procesamiento para que pueda trabajar no solo en la física sino también en el movimiento del juego o del vídeo y ser enviado a la tarjeta gráfica de una manera tan rápida como pueda ser  posible.

En todo caso se puede tener la posibilidad de hacer modificaciones en los ajustes de gráficos del juego para que haya un menor impacto en una CPU que sea demasiado lenta para juegos de tanta exigencia. En cambio una GPU se puede compensar de una manera muy simple ante falta de rendimiento cuando se baja su resolución. En el CPU así haya menos pixeles, tanto las físicas como en movimientos serán casi iguales y quitar calidad de ambas opciones puede tener influencia en una experiencia de juego.

Equipo Multimedia y Ofimática económica

Si solo se quiere conseguir un equipo que sea económico entonces debería escoger los procesadores Athlon de AMD o los Pentium Gold de Intel, para ambos casos se tiene gráficos integrados de buena calidad y nivel como son los Radeon Vega y los UHD Graphics que admiten resoluciones más altas y un mejor desempeño en labores que requieran de poca exigencia. No sería necesario comprar una tarjeta de tipo dedicada, si un CPU tiene dos núcleos que no pueden dar un buen rendimiento tampoco lo tendrá para amortizar el costo de una tarjeta gráfica, y de la misma manera pasaría con los gráficos integrados.

Equipos con un Propósito General o Gaming de Baja Gama

Un equipo se considera que tiene un propósito general cuando debe responder a diversas circunstancias de uso entre las que está navegar en Internet, trabajar con Office, hacer diseños, editar vídeos como aficionado y tener una jugada de vez en cuando en Full HD. Para este tipo de uso se destacan los Intel Core i3 que tienen 4 núcleos y una alta frecuencia y los AMD Ryzen 3 3200G y 5 3400G que tienen gráficos Radeon RX Vega 11 integrados. Estos pueden realizar movimientos de juegos de última generación de una manera adecuada, pero en baja calidad y Full HD.

Equipos con Tarjetas Gráficas para Gaming de Gama Media y Alta

En este caso es preferible una Ryzen 5 2600 o un Core i5-9400F a los cuales se les puede añadir una GPU dedicada como las Nvidia 1650, 1660 y 1660 Ti, o bien las AMD Radeon RX 570,580 o 590. Con un mayor sacrificio para tener una mejor experiencia de juego en óptimas condiciones de Full HD o 2 K de calidad se puede hacer uso de los procesadores de seis núcleos como los Ryzen 5 3600 y 3600X o los Intel Core i5-9600K en conjunto con tarjetas RTX 2060/2070, Super de Nvidia y las RX 5700/5700TX de AMD.

Equipos para Diseños y Gaming para entusiastas.

En este tipo de trabajo y de juego se requiere de un CPU de por lo menos 8 núcleos y una tarjeta gráfica de potencia como las AMD Ryzen 2700X/3700X, o Intel Core i7 8700K/9700F, con tarjetas Nvidia RTX 2070 Super o AMD Radeon RX 5700 XT. Un gaming o jugador experto siempre usara un ordenador para jugar, porque estos son los que se usan en competencias mundiales, con ellos pueden tener el mayor de los rendimientos, logrando que se aumente su FPS y disminuyen el tiempo de respuesta, con solo usar componentes especialmente diseñados para gaming y sobre todo con el uso de potentes tarjetas gráficas.

Errores más comunes en cuanto a las Tarjetas Gráficas

En el mundo de las tarjetas gráficas se pueden conseguir ciertos errores que los usuarios cometen por desconocimiento del tema:

El error más común es que se confunda la GPU con la tarjeta Gráfica, es importante que usted conozca que no todas las GPU y placas de video van en una tarjeta, ni van a determinar su calidad o rendimiento. Un GPU puede ser determinante en el rendimiento máximo de una tarjeta pero este se puede ver disminuido debido a los otros elementos o componentes que no estén a su altura como puede ser el ancho de banda.

El termino Tarjeta de Vídeo no es privativo para uso de Computadoras, estas también se pueden usar en otros equipos que no sean computadoras o hasta no usarlas en procesadores Intel o AMD, o chips en videoconsolas.

No se debe confundir el diseño de una GPU con una marca de tarjeta. Existen empresas que solamente diseñan los chips gráficos y otras empresas son las que se encargan de su fabricación para después ser vendidas a empresas que son las ensambladoras.

https://www.youtube.com/watch?v=r_GlNgkE1lo

Otros temas que le pueden interesar se los mostraremos a través de los siguientes enlaces:

¿Qué es GPU?

Adaptador de Conexión HDMI a USB

Conectores de la Tarjeta Madre