Tecnologia relacionada para colocar tarjetas de video
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Este documento describe las características y componentes de las tarjetas de video. Define una tarjeta de video como una tarjeta de circuito impreso que transforma las señales eléctricas del microprocesador en información visible en la pantalla. Explica que las tarjetas modernas contienen chips gráficos, memoria, convertidores digital-analógicos y conectores como PCI o AGP. También describe tarjetas de video actuales de diferentes fabricantes y sus especificaciones.
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- 1. 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.
- 2. 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:
- 3. 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:
- 4. 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.
- 5. - 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.
- 6. - 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
- 7. 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:
- 8. 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.
- 9. 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)
- 10. - 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.
- 11. 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
- 12. 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.
- 13. 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
- 14. 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
- 15. 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.
- 16. 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: Nombre Versión más Descripción
- 17. reciente Parte del API de Microsoft DirectX, orientada a la Direct3D 11 aceleración de gráficos en 3D, utilizada principalmente en videojuegos para Windows API del grupo Khronos para aceleración 2D y 3D, OpenGL 4.0 utilizada principalmente en videojuegos para Windows, Linux, Mac, teléfonos celulares y otros API del grupo Khronos para aceleración de software OpenCL 1.1 en general para GPUs, utilizada principalmente en simulaciones físicas Parte del API de Microsoft DirectX para la DirectX Video aceleración de codecs de video, actualmente 2.0 Acceleration tecnologías como Pure Video y UVD utilizan esta API. Video API de sistemas Unix para la aceleración de codecs Acceleration 0.3 de video API 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).
- 18. 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: