LA TARJETA GRÁFICA

La tarjeta gráfica (también llamada gráfica o tarjeta de vídeo) es el componente que se encarga de mostrarnos la imagen en pantalla. Se inserta en la placa base en la ranura PCI Express o PCIe, buscando la máxima velocidad de transferencia posible, ya que el volumen de información que maneja este componente es muy elevado. Dispone de varias conexiones de salida para conectar con el monitor o monitores. Dispone de procesador y memoria propios, aspecto importante de cara a liberar de trabajo a la CPU y liberar espacio en la memoria RAM del sistema. También dispone de ventiladores integrados, ya que este componente, al igual que la CPU, se calienta mucho debido al intenso procesado que tiene que llevar a cabo, sobre todo en el caso de que nos guste el diseño 3D o seamos unos gamers asiduos.

 

El dilema viene a la hora de elegir el modelo más adecuado para nuestro PC: por un lado hay muchas opciones en el mercado, algunas de sus características no son fáciles de entender y tampoco es sencillo saber cuáles son las claves para decantarnos por un modelo u otro.

 

A continuación encontrarás todo lo que debes saber en relación a este componente: tamaño, conexión con la placa base, conexiones de salida, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, alimentación con 6 u 8 pines, el procesador o GPU, flops, núcleos CUDA, procesadores de corriente, benchmarks, memoria, ancho de banda, crossfire, SLI, freesync, G-Sync, tearing, stuttering...

TAMAÑO DE UNA TARJETA GRÁFICA

Hemos de tener en cuenta el tamaño de la tarjeta gráfica que vayamos a comprar, ya que algunas son bastante largas y podrían “chocar” con algún disco duro o con la propia estructura de la caja, lo que nos obligaría en algunos casos a cambiar de modelo de tarjeta o a sustituir la caja. Por poner un ejemplo, y según las especificaciones publicadas por NVIDIA, el modelo Founders Edition de la GeForce RTX 3090 mide 31,3 cm de longitud y ocupa 3 slots PCI, por lo que es evidente que no cabe en cualquier caja. 

PCI EXPRESS

Las tarjetas gráficas se conecten a la placa base mediante la interfaz de comunicaciones PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) también conocida como PCI-e o PCIe. Es un bus de comunicaciones con varios carriles punto a punto, full-duplex trabajando en serie, utilizados para enviar los datos desde la tarjeta gráfica a la placa base y viceversa.

 

Las distintas variantes de esta interfaz se distinguen por la versión de PCIe y por la cantidad de carriles. Por ejemplo, PCIe 3.0 x 8 se trata de la versión 3.0 de la interfaz y consta de 8 carriles o vías para el envío y recepción de datos. Cuanto más alta es la versión y mayor el número de carriles, más velocidad de transferencia de datos o lo que es lo mismo, mayor ancho de banda. Por ejemplo, el ancho de banda de PCIe 2.0 x 16 es de 8 GB/s y el del PCIe 3.0 x 16 es de 15.8 GB/s, prácticamente el doble. Las diferencias de velocidad para la misma versión pero distinta cantidad de carriles son fáciles de calcular: por ejemplo, PCIe 2.0 x 1 tiene un ancho de banda de 500 MB/s, PCIe 2.0 x 2 tiene un ancho de banda de (500 x 2) MB/s y así sucesivamente. Físicamente se diferencian en que cuantos más carriles tenga la interfaz, mayor es su longitud.

 
Longitud slots PCI expres x1 vs PCI expres x16

Vemos que el slot PCIe x 1 es mucho más corto que el PCIe x 16

 

La gran mayoría de tarjetas utilizan la interfaz PCIe 3.0 x 16, incluso las de gama más alta, a pesar de que la versión PCIe 4.0 ofrece el doble de ancho de banda. De todos modos, alguna tarjeta de AMD ya equipa PCIe 4.0, como la PowerColor Liquid Devil Radeon RX 5700 XT 8GB GDDR6. Los dispositivos que si empiezan a aprovechar de forma habitual la versión PCIe 4.0 son algunas unidades SSD M.2.

 

A pesar de todo, aún quedan en el mercado gráficas con interfaz PCIe 2.0 x 8, PCIe 2.0 x 16 y PCIe 3.0 x 8, lógicamente las más económicas.

Consejo: elige en cualquier caso una tarjeta gráfica con la interfaz PCIe 3.0 x 16, ignora el resto de opciones.

CONEXIONES DE LA TARJETA GRÁFICA

CON EL MONITOR DEL PC

 

Las gráficas actuales van equipadas con más de un conector de salida, de esta manera es más fácil adaptarse a las entradas disponibles en la pantalla. Las opciones más habituales hoy día son:

 

VGA (Video Graphics Array)

Estándar analógico de los años 90, pensado para los antiguos monitores basados en un tubo de rayos catódicos (CRT, Cathode Ray Tube). La calidad de imagen se ve limitada por el ruido eléctrico que acompaña a cualquier señal analógica y la inevitable conversión digital/analógica. Utiliza un conector de 15 pines y aún se continúa utilizando con relativa frecuencia.

DVI (Digital Visual Interface)

Es el equivalente al VGA pero permitiendo además la transmisión digital, sin dejar de lado la transmisión analógica. Se diseñó con la idea de no perder calidad al visionar pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines, aunque distintos a los del VGA. Cuando transmite digitalmente, se evita la conversión digital/analógica y también el ruido, por lo que se gana en calidad. Es el único conector que permite transmitir en digital y analógico. Existen adaptadores pasivos DVI-VGA (transmisión analógica) y adaptadores pasivos DVI-HDMI (transmisión digital), dejando patente su gran versatilidad. La pega es que no permite la transmisión de audio, cosa que si hace el conector HDMI.

 
Conector VGA macho para tarjeta gráfica

VGA

Conector VGA hembra para pantalla de PC.jpg

DVI

Conector DVI hembra para pantalla de PC.jpg

 

 

HDMI (High Definition Multimedia Interface)

Como su nombre indica, es una interfaz pensada para la transmisión de contenido multimedia, de la que existen múltiples versiones, cables y conectores. Tiene diversas aplicaciones, aunque la que nos interesa es la transmisión de imágenes y vídeo entre la tarjeta gráfica y el monitor del PC. Las distintas versiones que existen de HDMI son las siguientes:

HDMI 1.0

HDMI nace con esta versión en diciembre de 2002. Su tasa de transferencia de datos máxima es de 4,9 Gb/s. Permite la transmisión de vídeo Full HD o 1080p (1080 líneas horizontales de píxeles con progressive scan) a 60Hz y 8 canales de audio a 192 kHz y 24 bits.

HDMI 1.1

Se añade soporte de DVD Audio.

HDMI 1.2

Se añade soporte para One Bit Audio, usado en Super Audio CD, hasta 8 canales.

HDMI 1.3

Se incrementa la tasa de transferencia de datos máxima hasta 10,2 Gb/s. Se añade soporte para Dolby TrueHD y DTS-HD, que son formatos de compresión de audio de bajas pérdidas usados por ejemplo en el Blu-ray Disc. Disponibilidad de un nuevo formato de miniconector para videocámaras. Equipos como la Playstation 3 o la Xbox 360 requieren de HDMI 1.3 como mínimo para funcionar correctamente.

HDMI 1.4

Sin modificar el medio físico, es decir ni el cable ni el conector anterior (son los equipos los que deben estar adaptados), esta nueva versión del estándar permite la transmisión de vídeo DCI 4K (4096 x 2160 píxeles, 17:9) a 24Hz o vídeo 4K UHD (3840 x 2160 píxeles, 16:9) a 30Hz. También incorpora mejoras en el soporte extendido de colores en cámaras de vídeo y el sistema de audio ARC (Audio Return Channel). La Nintendo Wii U fue de los primeros equipos en implementar este estándar.

HDMI 2.0

Se incrementa la tasa de transferencia de datos máxima hasta 18 Gb/s. Permite una transmisión de vídeo 4K UHD a 60Hz. Aumenta el número de canales de audio hasta 32, subiendo también la frecuencia de muestreo hasta 1536 kHz. La Playstation 4 requiere como mínimo esta versión de HDMI para funcionar correctamente.

HDMI 2.1

Lanzado en enero de 2017, se incrementa la tasa de transferencia de datos máxima a 48 Gb/s, más del doble que el HDMI 2.0. Esto permite la transmisión de vídeo 4K UHD a 120Hz y 8K (7680 x 4320 píxeles, 16:9) a 60Hz. Soporta HDR dinámico (High Dynamic Range), ajustando el color y la iluminación imagen a imagen y evitando que algunas zonas se vean demasiado oscuras por estar poco iluminadas.

Mini HDMI

Conector más estrecho que el estándar, ideal para tabletas, portátiles, cámaras y dispositivos demasiado delgados para el conector habitual.

Micro HDMI

Conector parecido al micro USB (es fácil confundirlos). Se utiliza en equipos con muy poco espacio para conexiones, como por ejemplo las cámaras de fotos.

Consejo: si estás pensando en comprar una nueva gráfica, elige una que disponga como mínimo de HDMI 2.0. No es necesario que sea de gama alta, un modelo como la GeForce GTX 1050Ti, que cuesta entorno a 140€, ya va equipada con HDMI 2.0b (similar a la versión HDMI 2.0 con algunas mejoras).

Si quieres saber más acerca de HDMI, puedes entrar en la siguiente web:

https://hdmi.org

 
Conector HDMI macho para tarjeta gráfica de PC

HDMI

Conector HDMI hembra para pantalla de PC.jpg
Conector mini HDMI y micro HDMI macho para ordenador portátil y cámaras de fotos

Conectores mini y micro HDMI

Conector Displayport macho para tarjeta gráfica de PC.jpg

DisplayPort

Conector Displayport hembra para pantalla de PC.jpg
Conector Mini Displayport macho para ordenador portátil.jpg

Mini DisplayPort

Conector Mini Displayport hembra en ordenador portátil.jpg

DisplayPort

Esta interfaz propiedad de VESA es competencia directa de HDMI. Las compañías empezaron a implementarlo en sus productos en 2007, pero hoy día la mayoría de gráficas ya disponen de ella. Las distintas versiones que existen son las siguientes:

DisplayPort 1.0

Ofrece una velocidad de transmisión de datos máxima de 10.8 Gb/s. Permite la transmisión de vídeo a 1440p (1440 líneas horizontales de píxeles con progressive scan) a 60 Hz.

 

DisplayPort 1.2

Ofrece una velocidad de transmisión de datos máxima de 21.6 Gb/s. Esto nos permite usar hasta dos monitores una resolución máxima de 2560 x 1600 pixeles y admite hasta cuatro pantallas con un solo cable y una resolución de 1920 × 1200 pixeles. 

 

DisplayPort 1.3

Ofrece una velocidad de transmisión de datos máxima de 32.4 Gb/s. Permite una transmisión de vídeo 4K UHD a 120 Hz con 24 bits de color y 8K UHD a 30 Hz.  

 

DisplayPort 1.4

Sin modificar el medio físico, es decir, ni el cable ni el conector de la versión anterior, se añade soporte a DSC (Display Stream Compression), tecnología que comprime la imagen sin una pérdida de calidad "visible". Siempre y cuando los dispositivos conectados sean compatibles con el protocolo DSC, se puede llegar a transmitir vídeo 4K UHD a 120 Hz con 30 bits de color y  8K UHD a 60 Hz. Si alguno de los dos dispositivos no soporta DSC, las posibilidades son las mismas que en la versión 1.3.

DisplayPort 2.0 (en diseño)

VESA está desarrollando este nuevo estándar que ofrecerá una velocidad de transmisión de datos máxima de 80 Gb/s. Permitirá una transmisión de vídeo 8K a 60Hz con HDR y 30 bits de color o dos monitores en 4K (3840 x 2160) a 144 Hz. Este puerto puede ser usado para vídeo o bien para transferencia de datos, ya que se basa en el estándar Thunderbolt 3.0. Así que los DisplayPort formato USB Type-C permitirán salida de vídeo y/o transferencia de datos. Se espera su aparición en el mercado para finales de 2020.

Mini DisplayPort

Apple desarrolló en 2008 este conector más pequeño pensando en sus equipos portátiles. Al año siguiente VESA aceptó este conector y lo convirtió en un estándar dentro de las especificaciones de los DisplayPort. Compañías como Microsoft, Lenovo, Toshiba, HP y Dell han incorporado estos conectores a sus ordenadores portátiles, beneficiándose de su reducido tamaño. Sus capacidades son iguales a las de las otras versiones de DisplayPort.

Consejo: Lo ideal es que la tarjeta gráfica disponga de al menos dos salidas HDMI 2.0 y dos DisplayPort 1.4. Si además viene equipada con salida DVI, mejor aún.

Si quieres saber más acerca del Display Port, puedes entrar en la siguiente web:

https://www.displayport.org

Tarjeta gráfica para PC, marca Asus ROG, modelo Poseidon

ALIMENTACIÓN ADICIONAL

DE LAS TARJETAS GRÁFICAS

Las tarjetas gráficas consumen mucha energía, por lo que los 75W que pueden obtener a través de la conexión PCIe pueden no ser suficientes. En estos casos, el fabricante especifica el número de pines que tiene el conector de potencia dedicado de la tarjeta.

 

Consejo: Comprueba que la fuente de alimentación de tu PC dispone de una salida adecuada con la misma cantidad de pines que requiere la gráfica, sino tendrás que cambiar uno de los dos.

Conectores de 6 y 8 pines para alimentación tarjetas gráficas de PC

Salidas de la fuente de alimentación para tarjetas gráficas con 6 y 8 pines.

EL PROCESADOR O GPU DE UNA

TARJETA GRÁFICA

 

Como ya adelantamos antes, las tarjetas gráficas disponen de procesador propio, más conocido como GPU (Graphics Processing Unit). ¿Cuáles son los parámetros que te darán una idea aproximada de la potencia del procesador integrado en la tarjeta gráfica que quieres comprar? Los vemos a continuación:

Frecuencia de funcionamiento o de reloj

Está relacionada con la velocidad de trabajo de la GPU y se mide en GHz (Gigahercios) o ciclos por segundo. Este valor no se debe utilizar para comparar de forma directa distintos procesadores de varias gráficas, sino que simplemente es un dato de referencia para tarjetas gráficas de la misma serie y del mismo fabricante. Es decir, no debemos pensar que la GPU de una gráfica será más o menos eficiente que otra sólo comparando la frecuencia de reloj. En cualquier caso, cuanto mayor mejor.

FLOPS de potencia bruta

Son las operaciones en coma flotante por segundo que puede realizar la GPU. Nuevamente, cuanto más alto sea este valor mayor rendimiento.

Sombreadores (shaders)

Es un elemento fundamental de una GPU cuando nos referimos a su potencia. Antes de los sombreadores existían los llamados sombreadores de píxeles (rasterizaban texturas) y los sombreadores de vértices (dedicados a la geometría de objetos), trabajando ambos de forma independiente. La ventaja de los nuevos shaders es que pueden actuar tanto de vértices como de píxeles en función de las exigencias de procesado del momento. Los dos mayores fabricantes de chips de gráficas los llaman de distinta forma:

Núcleos CUDA (Compute Unified Device Architecture)

Cuando NVIDIA nos dice la cantidad de núcleos CUDA que tienen sus gráficas, se está refiriendo a los sombreadores. Por ejemplo, la GeForce RTX2060 6GB GDDR6 tiene 1920 núcleos CUDA (es la que tengo en mi PC, funciona muy bien)

 

Procesadores de flujo, procesadores de corriente, núcleos o cores

Cuando AMD nos dice la cantidad de procesadores de corriente o cores que tienen sus gráficas, se está refiriendo a los sombreadores. Por ejemplo, la Radeon RX 5600 XT MECH OC 6GB GDDR6 tiene 2304 cores.

Es importante remarcar que los anteriores parámetros son sólo comparables dentro de la misma generación o serie de tarjetas gráficas y mismo fabricante, igual que ocurre con las CPU. En ese caso, cuanto mayores sean los valores anteriores más rendimiento tendrá la gráfica.

 

Consejo: para comparar el rendimiento de dos tarjetas gráficas te recomiendo la siguiente página, que permite comparar 2 modelos cualesquiera que estén en su base de datos:

https://gpu.userbenchmark.com/Compare/Nvidia-RTX-2060-vs-Nvidia-RTX-2060S-Super/4034vs4049

Tarjeta gráfica para PC, marca AMD, modelo Radeon RX 480

LA MEMORIA DE UNA TARJETA GRÁFICA

Al igual que las CPU requieren de la memoria RAM para poder funcionar, las GPU necesitan una memoria de uso propio para rendir al máximo. Los tipos de memoria que podemos encontrar integradas en las gráficas a la venta hoy día son DDR (Double Data Rate, como las memorias RAM), GDDR (Graphics Double Data Rate) y HBM (High Bandwith Memory). DDR sólo la equipan algunas tarjetas de gama baja (es más lenta), GDDR la mayoría de tarjetas del mercado y HBM algunas gráficas de AMD de gama alta. La principal diferencia entre los tipos de memoria comentados es el ancho de banda de transmisión de datos, el cual explicaremos a continuación. 

Los parámetros básicos que debemos considerar respecto a la memoria integrada en las distintas gráficas, son:

 

Cantidad de memoria

La memoria de una gráfica, también conocida como VRAM (Video RAM), es para la GPU lo que la RAM para la CPU. Cuanto más espacio tenga la GPU para trabajar con fluidez más prestaciones nos dará. Eso sí, no es el parámetro más importante, ya que una gráfica con un diseño poco optimizado, no aumentará apenas su rendimiento por mucho que aumente la cantidad de memoria. Para tarjetas de la misma serie si que aplica la frase de “cuanta más mejor”.

Interfaz GPU-memoria

También denominado bus de datos, es la multiplicación resultante del ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Se mide en bits.

Frecuencia de memoria

Es la frecuencia máxima a la que las memorias pueden ofrecer los datos requeridos por la GPU. Se mide en Gigahercios (GHz).

Ancho de banda

Es la cantidad de datos contenidos en la memoria a los que la GPU puede acceder por unidad de tiempo. Normalmente se mide en Gb/s o GB/s y es el resultado de multiplicar los dos conceptos anteriores:  interfaz x frecuencia.

 

Por ejemplo, una tarjeta gráfica con 128 bits de interfaz de memoria y una frecuencia de memoria de 2 GHz tiene un ancho de banda de 128 x 2 = 256 Gb/s. Si queremos el valor en GB/s, dividiremos por 8 (1 byte = 8 bits).

 

Lógicamente, cuanto más ancho de banda tenga la tarjeta, mejor rendimiento nos dará. Un ancho de banda insuficiente se traduce en una importante limitación de potencia de la GPU.

Consejo: Si estás pensando en renovar tu gráfica elige una que incorpore memoria GDDR6, ya que te ofrecerá con toda probabilidad un ancho de banda adecuado para todas tus aplicaciones. Si dudas entre dos gráficas GDDR6, elige la que te ofrezca un ancho de banda más grande.

Tarjeta gráfica para PC, marca NVIDIA, modelo GEFORCE GTX 1080 Ti

CROSSFIRE O SLI

Los usuarios que trabajan con edición de vídeo o creación 3D, necesitan una configuración gráfica compuesta por más de una tarjeta gráfica dedicada, ya que el procesado que requieren estas aplicaciones es especialmente intensivo. Las tecnologías que permiten esto se llaman Crossfire de AMD y SLI (Scalable Link Interface) de NVIDIA. Para poder utilizar estas tecnologías se requiere de una placa base con al menos dos ranuras PCIe 3.0 x 16 y al menos dos tarjetas compatibles.

Tres tarjetas gráficas NVIDIA GEFORCE conectadas mediante SLI en una única placa base

3 tarjetas gráficas NVIDIA conectadas mediante SLI

FREESYNC Y G-SYNC

FreeSync y G-Sync son dos tecnologías que podrían traducirse como “refresco de pantalla adaptativo”. Consiguen eliminar los cortes y saltos de pantalla, conocidos como tearing y stuttering. Ambas tecnologías (FreeSync de AMD y G-Sync de Nvidia) sincronizan el envío de imágenes desde la tarjeta gráfica hasta el monitor, evitando los dos problemas comentados, los cuales te explico a continuación:

 

Tearing

El número de imágenes por segundo enviadas por la tarjeta gráfica hasta el monitor es superior al número de imágenes por segundo que el monitor espera. Esto se traduce como una imagen cortada en pantalla, como si el monitor intentase mostrar dos imágenes en pantalla al mismo tiempo. Esto ocurriría, por ejemplo, si nuestro monitor está configurado con una frecuencia de actualización de 60 Hz (es decir, espera 60 imágenes por segundo) y la gráfica le envía imágenes a 100 Hz (es decir, envía 100 imágenes por segundo).

Stuttering

El número de imágenes por segundo enviadas por la tarjeta gráfica hasta el monitor es inferior al número de imágenes por segundo que el monitor espera. Esto se traduce como una imagen congelada en pantalla, cosa lógica ya que hay momentos en que el monitor se queda esperando la siguiente imagen que no llega a tiempo. Esto ocurre, por ejemplo, si configuramos un monitor gaming a 144 Hz y la gráfica no es capaz de llegar a esa frecuencia de envío de imágenes.

 

Las tecnologías FreeSync y G-Sync evitan los dos problemas anteriores igualando las frecuencias de envío de la gráfica con la frecuencia de refresco de la pantalla.

 

 

Si no te ha quedado claro alguno de los conceptos, dudas entre dos tarjetas gráficas o sencillamente no sabes por donde empezar, contacta conmigo a través del chat o mediante Facebook y te ayudaré sin compromiso.