Características de una Tarjeta Gráfica (NVIDIA)

Tarjeta de vídeo, tarjeta gráfica, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora u ordenador, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible, visible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.


En otras palabras con la tarjeta gráfica podrás hacer lo mismo que haces en la computadora con una tarjeta gráfica integrada con la diferencia que con la tarjeta gráfica podrás tener soporte a juegos de última generación que exigen demasiado cosa que con la tarjeta gráfica integrada no podrás tener ese soporte.
Tarjeta Gráfica:
Ventajas:
•Soporte a juegos 3D desde los de menor requerimientos a mayor requerimientos
•Mayor fluidez en diseño gráfico, creación de videos, cambio de formato de videos.
•Mayor resolución, Mayor calidad en videos, Soporte a múltiples monitores
Desventajas:
•Mantenimiento a cada mes
•Con el uso y el tiempo se genera una alta temperatura (80-100grados) en la tarjeta gráfica que se soluciona con pasta térmica que disminuye drásticamente los grados (depende la calidad u marca de la pasta).
•Se necesita más espacio para conectar una tarjeta gráfica en el puerto PCI Express

Requisitos para instalar una tarjeta gráfica:
1.Puerto PCI Express x16 versión 1.0, 2.0 u 3.0
2.Fuente de poder acorde a la tarjeta gráfica (la tarjeta exige ciertos watts), las tarjetas gráficas de mayor rendimiento necesitan de más alimentación (WATTS) que el puerto PCI Express no puede dar pero que la fuente de alimentación si, en dado caso la fuente necesita tener conectores de 6pines u 8pines depende de la exigencia de la tarjeta gráfica.



GPU: Unidad Gráfica de procesamiento, lo blanco es la pasta térmica. Se encarga de todos los caculos gráficos en juegos
Resistores: pequeños componentes se encargan de elevar o disminuir la tensión eléctrica entre memoria, transistores, fases etc.
Capacitor Sólido: es un condensador de larga vida útil compuesto de polímero, moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada
Capacitor común: es un condensador compuesto de electrolito q cumple la misma función que un capacitor sólido a menor performance y menor duración que un Cap. Sólido.
Memoria GDDR5: chip de silicio que se encarga de almacenar texturas, datos, a gran velocidad.
Fases de alimentación:
FASES de alimentación, y para controladores: Se encarga de regular la tensión que recibe desde la fuente. Por ejemplo el GPU cuando está en reposo la fase de alimentación no requiere tanto poder VCORE, y al cargar algún juego estas fases suministran más voltaje a los componentes y al GPU cuando se requiere mucho procesamiento.
HDMI: ya la mayoría o casi todos deberíamos conocer el HDMI pero por si no saben cuál es su función aquí se las dejo, el HDMI es para darle audio y video al monitor en Alta definición 1080p u 4K, no es lo mismo jugar con un cable VGA que jugar en alta definición HDMI.
Display Port: este tipo de entrada es casi igual que HDMI ya que tienen el mismo ancho de banda, por si quieren más información sobre los tipos de entrada de video y audio de una tarjeta gráfica, véase más abajo.
Conector 6pines/4pines: la función de estos es darle mas energía a la tarjeta gráfica ya que el PCI-E no le brinda lo suficiente para poder funcionar y brindarnos gráficos tremendos!, solo las tarjetas high-end piden este requisito por medio de la fuente de poder que necesitaría 6pines+6pines.




Un disipador se encarga de que la tarjeta gráfica no se sobre-caliente para que así tenga un buen funcionamiento y no disminuya su vida útil, hay varios tipos de Disipadores: aire y líquido, si eres de los que se sienten incomodos al jugar con 80 grados o más necesitaras darle mantenimiento a la tarjeta gráfica cada mes poniéndole pasta térmica y con dicha limpieza en el disipador, si eres de los que te gustan los Disipadores pues anda y ve buscando una tarjeta gráfica que tenga buen disipador o tú mismo compra un disipador (si es que sabes sobre el tema)
COBRE: Excelente conductor de calor, entre mejor disipador tengas menor temperatura tendrás.



Ventajas de la refrigeración líquida:
•Su rendimiento térmico es normalmente superior al de los disipadores por aire.
•Por regla general es más silencioso, aunque depende de la bomba y los ventiladores que elijamos.
Desventajas de la refrigeración líquida:
•Puede tener un precio no tan accesible para todos.
•Es muy complicado de montar en comparación con los disipadores por aire.
•Requiere mantenimiento, rellenar el líquido refrigerante, etc.



VGA: seguro todos conocerán este tipo de conexión, bien pues es el que más se ha utilizado y ha existido, actualmente ya está quedando obsoleto por los que utilizan HDMI ya que es DIGITAL, y este es análogo, MINIVGA: es lo mismo pero con reducido tamaño especial para laptops..

HDMI: este es el más usado actualmente, ya que envía señal digital y audio digital al mismo tiempo, si tenemos un monitor LED u LCD con soporte HDMI lo más recomendable es que lo usen ya que vale la pena porque se caracteriza por su resolución de Alta definición 1080p e incluso 4K u 8K y tiene Sonido Digital, existen distintas versiones de HDMI, la última con más características.

DisplayPort: es casi lo mismo que el HDMI con casi las mismas características pero la diferencia es que esté esta libre de licencias, su principal inconveniente es su incompatibilidad con DVI y HDMI.
•DVI: transmite señal de video digital en alta definición, se utiliza sobre todo para conectar monitores de pantalla plana LCD, y plasma, a la tarjeta gráfica de un ordenador. Es compatible con la señal VGA, pudiendo tener un mismo cable un conector DVI por un lado y por el otro un VGA, o utilizando un adaptador en caso de necesitarlo. Hay varios tipos de DVI, que se diferencian en el número de pines que tiene el conector:
• DVI-D: Transmite únicamente la señal digital.
• DVI-A: Transmite únicamente señal analógica.
• DVI-I: Transmite señal analógica y digital, es el que suelen utilizar las tarjetas graficas de ordenador.




Compute Unified Device Architecture (Arquitectura Unificada de Dispositivos de Cómputo)

CUDA es una arquitectura de cálculo paralelo de NVIDIA que aprovecha la gran potencia de la GPU (unidad de procesamiento gráfico) para proporcionar un incremento extraordinario del rendimiento del sistema.
CUDA intenta explotar las ventajas de las GPU frente a las CPU de propósito general utilizando el paralelismo que ofrecen sus múltiples núcleos, que permiten el lanzamiento de un altísimo número de hilos simultáneos. Por ello, si una aplicación está diseñada utilizando numerosos hilos que realizan tareas independientes (que es lo que hacen las GPU al procesar gráficos, su tarea natural), una GPU podrá ofrecer un gran rendimiento en campos que podrían ir desde la biología computacional a la criptografía por ejemplo.
Los sistemas informáticos están pasando de realizar el “procesamiento central” en la CPU a realizar “coprocesamiento” repartido entre la CPU y la GPU. 
La tecnología desarrollada por NVIDIA, CUDA, intenta sacar partido del potencial computacional que nos ofrecen las tarjetas gráficas instaladas en nuestros PC. La idea es muy simple, utilizar todos los pequeños núcleos o Stream Processors que se encuentran en el interior de estos dispositivos para realizar operaciones que en otro caso las debería de ejecutar el procesador.
CUDA intenta aprovechar el gran paralelismo, y el alto ancho de banda de la memoria en las GPU en aplicaciones con un gran coste aritmético frente a realizar numerosos accesos a memoria principal, lo que podría actuar de cuello de botella.
El modelo de programación de CUDA está diseñado para que se creen aplicaciones que de forma transparente escalen su paralelismo para poder incrementar el número de núcleos computacionales.
Beneficios que obtienes al usar una aplicación CUDA


•Puedes realizar varias tareas en paralelo. Puedes incluso realizar varios trabajos a la vez que no estén relacionados. No estarías limitado a una sola tarea.
•Descargas a la CPU de trabajo. Que puede encargarse de otras cosas como la interfaz de usuario para dar una respuesta más fluida.
•Lecturas dispersas: se puede consultar cualquier posición de memoria.
•Memoria compartida: CUDA pone a disposición del programador un área de memoria de 16KB (o 48KB en la serie Fermi) que se compartirá entre threads. Dado su tamaño y rapidez puede ser utilizada como caché.
•Lecturas más rápidas de y hacia la GPU.
•Soporte para enteros y operadores a nivel de bits

Limitaciones
•No se puede utilizar recursividad, punteros a funciones, variables estáticas dentro de funciones o funciones con número de parámetros variable
•No está soportado el renderizado de texturas
•En precisión simple no soporta números desnormalizados o NaNs
•Puede existir un cuello de botella entre la CPU y la GPU por los anchos de banda de los buses y sus latencias.
•Los threads, por razones de eficiencia, deben lanzarse en grupos de al menos 32, con miles de hilos en total.



La memoria gráfica es algo muy fundamental a la hora de comprar una tarjeta de video ya que cuanta más memoria tenga a mayor resolución con más filtros gráficos y antialiasing podrás jugar, es importante fijarse también en el tipo de memoria que va de GDDR a GDDR5 siendo el último el más veloz y también en el bus de memoria para dar con el ancho de banda.
 

Frecuencia de la memoria
La frecuencia de trabajo de la memoria es muy importante, puesto que de ella depende la velocidad a la que se puede acceder a ésta. Y, evidentemente, cuanto mayor sea ésta mucho mejor para el rendimiento, al igual que en las memorias RAM normales.
-Es importante saber qué tipo de memoria utiliza la tarjeta gráfica (GDDR-GDDR5)

 

La frecuencia del núcleo dicta la velocidad a la que trabaja la GPU, tiene la misma importancia que la frecuencia de un procesador normal, a mayor frecuencia mayor potencia de cálculo. Es importante que sea elevada, pero no significa que una tarjeta con menor frecuencia que otra sea necesariamente peor, puesto que, como hemos dicho ya varias veces en lo que llevamos de documento, las cualidades de una tarjeta gráfica deben estar equilibradas para poder ser eficaz. En la práctica del Overclocking (aumento de la frecuencia para elevar el rendimiento) se manipulan los dos valores de clock que hemos comentado.



 

La frecuencia del reloj de gráficos a la que trabaja la GPU, a mayor frecuencia más rápido renderizara los gráficos
El reloj sombreador o "share clock" es el más rápido, y este fija la velocidad de las operaciones de aritmética por el procesador el reloj de sombreador opera los procesadores individuales, es bueno que este valor sea alto ya que significa que mientras más alto sea este valor más rápido procesará los cambios de contrastes...









La interfaz de memoria (Memory Interface) es la capacidad que tiene la tarjeta para hacer la transición de datos de gráficos, se mide en bits que son 8 Bytes que lógicamente cuanto más bits tiene la interfaz más rápido será la transición de datos.

-AUMENTAR RESOLUCIÓN
-AUMENTAR GRÁFICOS
-AUMENTAR FILTROS GRÁFICOS Y ANTIALIASING
-MAYOR VELOCIDAD EN JUEGOS


El ancho de banda es la cantidad de información o datos que se pueden enviar a través de un bus en un periodo de tiempo dado. 

-MAS RESOLUCIÓN
-MAS GRÁFICOS
-MAS FILTROS
-MAYOR VELOCIDAD

Es el tipo de memoria que puede poseer una tarjeta de video, esto afecta al momento de querer saber el ancho de banda de una tarjeta gráfica, cuanto mayor sea el número GDDR mejor será el rendimiento y mayor ancho de banda tendrá para que así los juegos puedan ir muy fluidos.

Una tarjeta de 1GB GDDR5 es mejor que una Tarjeta gráfica de 4GB GDDR3 debido al tipo de memoria
Que pasara información más rápido que la GDDR3.

Cuanta mayor memoria tenga la tarjeta gráfica A más resolución podrás jugar con todos los filtros Gráficos que desees, siempre y cuando la tarjeta Tenga muy buen ancho de banda para poder Pasar toda esa información fluidamente.



Sería el número de puntos de textura que la tarjeta gráfica es capaz de aplicar en un segundo.
Se van a calcular muchos puntos que no se mostraran. Sólo queremos la textura del que este más cercano sin embargo a veces los objetos se entremezclan y tendrás que calcular más de uno por pixel.
Existen las multitexturas. Algunos objetos tendrán más de una. Añade a esto que existen objetos que pueden tener transparencias y otros tipos de efectos.
En un juego tridimensional convencional todos los objetos que ves están formados por pequeños triángulos. Da igual que quieran mostrarte una esfera perfecta, un sable laser o un árbol Nos encontramos por tanto con muchos de estos triangulitos. A veces cientos de miles de ellos.


Los Shader se usan para general objetos 3D (Vertex) y para las texturas (Pixel).
•Shaders: Es elemento más notable de potencia de una GPU, estos shaders unificados reciben el nombre de núcleos CUDA en el caso de nvidia yProcesadores Stream en el caso de AMD. Son una evolución natural de los antiguos pixel shader (encargados de la rasterización de texturas) y vertex shader (encargados de la geometría de los objetos), los cuales anteriormente actuaban de forma independiente. Los shaders unificados son capaces de actuar tanto de vertex shader como de pixel shader según la demanda, aparecieron en el 2007 con los chips G90 de nvidia (Series 8000) y los chips R600 para AMD (Series HD 2000), antigua ATi, incrementando la potencia drásticamente respecto a sus familias anteriores


Los ROPs son los encargados de trascribir a la memoria los datos de los pixel. Se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla
Los TMUs aplican texturas a los pixel (de ahi su importancia juntos a los pixel shaders) ya q cuantos más TMUs tenga la GPU más y mejores texturas podrá aplicar (junto con los pixel shaders).




UNA DIRECCION: ENVIA DATOS, BIDIRECCIONAL= ENVIA Y RECIBE DATOS
Este bus está estructurado como carriles punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. En PCIe 1.1 (el más común en 2007) cada carril transporta 250 MB/s en cada dirección=4GB/sec una dirección, 8GB/sec bidireccional. PCIe 2.0 dobla esta tasa a 500 MB/s=8GB/sec una dirección, 16GB bidireccional. y PCIe 3.0 la dobla de nuevo (1 GB/s por carril)=16GB/sec una dirección, 32GB/sec bidireccional.
Cada ranura de expansión lleva uno, dos, cuatro, ocho o dieciséis carriles de datos entre la placa base y las tarjetas conectadas. El número de carriles se escribe con una x de prefijo (x1 para un carril simple y x16 para una tarjeta con dieciséis carriles); x16 de 500MB/s dan un máximo ancho de banda de 8 GB/s en cada dirección para PCIE 2.x. En el uso más común de x16 para el PCIE 1.1 proporciona un ancho de banda de 4 GB/s (250 MB/s x 16) en cada dirección. En comparación con otros buses, un carril simple es aproximadamente el doble de rápido que el PCI normal; una ranura de cuatro carriles, tiene un ancho de banda comparable a la versión más rápida de PCI-X 1.0, y ocho carriles tienen un ancho de banda comparable a la versión más rápida de AGP.
Una ranura PCI Express 3.0 tiene 1 GB/s direccional y 2 GB/s bidireccional, por lo que logran en el caso de x16 un máximo teórico de 16 GB/s direccionales y 32GB/sec bidireccional.