LA TARJETA GRÁFICA DEL PC: LA INTERFAZ PCIe, HDMI Y DISPLAYPORT
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La tarjeta gráfica (también llamada gráfica, tarjeta de vídeo o GPU) es el componente del PC que se encarga de mostrarnos la imagen en pantalla.
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Se inserta en una ranura PCI Express o PCIe de la placa base, interfaz que proporciona la máxima velocidad de transferencia. Dispone de varias conexiones de salida para el monitor y también tiene procesador y memoria propios. Este aspecto es importante de cara a liberar de trabajo a la CPU y que el PC tenga más memoria RAM libre.
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Dispone de ventiladores integrados, imprescindibles para evitar el sobrecalentamiento, sobre todo en el caso de los gamers y diseñadores gráficos.
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A continuación encontrarás todo lo que necesitas saber para comprar la mejor gráfica para ti:
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1. La interfaz PCIe
2. Conexiones entre la gráfica y el monitor
3. Alimentación extra
4. El procesador de la gráfica
5. La memoria de la gráfica
6. Crossfire y SLI
7. Freesync y G-Sync
8. Cómo elegir la mejor tarjeta gráfica
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LAS 40 TARJETAS GRÁFICAS MÁS POTENTES DEL MERCADO
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1. LA INTERFAZ PCIe
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Las tarjetas gráficas se conectan 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 que trabajan en serie. Estos carriles se utilizan para comunicar la gráfica con el procesador. Es importante remarcar que los datos van directos desde la gráfica a la CPU, sin pasar por el chipset (ver diagrama de bloques de la placa base) lo cual acelera mucho el proceso respecto a la antigua interfaz PCI.
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Las distintas variantes de esta interfaz se distinguen por la versión de PCIe y por la cantidad de carriles. Cuanto más alta es la versión y mayor el número de carriles, mayor es la velocidad máxima de transferencia de datos. Por ejemplo, PCIe 3.0 x 8 se trata de la versión 3.0 de la interfaz, con 8 carriles o líneas para el envío y recepción de datos.
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Los posibles carriles son 1, 4, 8 o 16 y la velocidad de transferencia se va multiplicando según aumenta la cantidad. Por otro lado, cuantas más líneas tenga más larga será la tarjeta por motivos obvios.
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Vemos que el slot PCIe x 1 es más corto que el PCIe x 16
Veamos cómo han evolucionado los anchos de banda de este bus con el paso del tiempo desde que se creó en el 2003:
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PCIe 1.0 (2003)
PCIe 1.0 x 1: 250 MB/s
PCIe 1.0 x 4: 1000 MB/s
PCIe 1.0 x 8: 2000 MB/s
PCIe 1.0 x 16: 4000 MB/s
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PCIe 2.0 (2007)
PCIe 2.0 x 1: 500 MB/s
PCIe 2.0 x 4: 2000 MB/s
PCIe 2.0 x 8: 4000 MB/s
PCIe 2.0 x 16: 8000 MB/s
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PCIe 3.0 (2010)
PCIe 3.0 x 1: 984,6 MB/s
PCIe 3.0 x 4: 3938,4 MB/s
PCIe 3.0 x 8: 7876,8 MB/s
PCIe 3.0 x 16: 15,8 GB/s
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PCIe 4.0 (2017)
PCIe 4.0 x 1: 1969,2 MB/s
PCIe 4.0 x 4: 7876,8 MB/s
PCIe 4.0 x 8: 15,8 GB/s
PCIe 4.0 x 16: 31,5 GB/s
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PCIe 5.0 (2019)
PCIe 5.0 x 1: 3938,4 MB/s
PCIe 5.0 x 4: 15,8 GB/s
PCIe 5.0 x 8: 31,5 GB/s
PCIe 5.0 x 16: 63 GB/s
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Se observa que las velocidades máximas de cada versión se han ido duplicando con cada nuevo estándar. Se prevé que la futura versión PCIe 6.0 x 16 alcance un ancho de banda de unos 126 GB/s, doblando nuevamente a la versión anterior.
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2. CONEXIONES ENTRE LA GRÁFICA Y EL MONITOR
Cualquier gráfica actual va equipada con varios conectores de salida para facilitar su conexión con la pantalla. Las opciones más habituales hoy día son:
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2.1 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 conversión digital/analógica. Utiliza un conector de 15 pines y aún se continúa utilizando con cierta frecuencia. En las imágenes inferiores se ve un conector VGA macho y otro hembra.
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2.2 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.
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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 sí permite el conector HDMI. En las imágenes inferiores se ve un conector DVI macho y otro hembra.
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2.3 HDMI (High Definition Multimedia Interface)
Como su nombre indica, es una interfaz pensada para la transmisión de contenido multimedia. Tiene diversas aplicaciones, aunque la que nos interesa en esta sección 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:
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HDMI 1.0 (2002)
HDMI nace con esta versión en diciembre de 2002. Su tasa de transferencia de datos es de 4,9 Gb/s. Permite la transmisión de vídeo Full HD o 1080p (1080 líneas horizontales de píxeles con progressive scan) a 60 Hz y 8 canales de audio a 192 kHz y 24 bits.
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HDMI 1.1 (2002)
Se añade soporte de DVD Audio como novedad más importante, manteniendo la velocidad de transmisión máxima en 4,9 Gb/s.
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HDMI 1.2 (2005)
Se añade soporte para One Bit Audio, usado en Super Audio CD, hasta 8 canales. La velocidad máxima de transmisión continúa siendo 4,9 Gb/s.
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HDMI 1.3 (2006)
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.
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HDMI 1.4 (2009)
Esta versión no modifica el medio físico, es decir ni el cable ni el conector anterior, siendo los equipos los que deben estar adaptados. Permite la transmisión de vídeo DCI 4K (4096 x 2160 píxeles, 17:9) a 24 Hz o vídeo 4K UHD (3840 x 2160 píxeles, 16:9) a 30 Hz. También incorpora mejoras en el soporte extendido de colores en cámaras de vídeo y el sistema de audio ARC (Audio Return Channel). La tasa de transferencia de datos máxima se mantiene en 10,2 Gb/s. La Nintendo Wii U fue de los primeros equipos en implementar este estándar.
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HDMI 2.0 (2013)
Se incrementa la tasa de transferencia de datos máxima hasta 18 Gb/s. Permite una transmisión de vídeo 4K UHD a 60 Hz. 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. En el año 2015 salió la revisión HDMI 2.0a para añadir soporte HDR y en el año 2016 lanzaron la versión HDMI 2.0b para mejorar este soporte.
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HDMI 2.1 (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 120 Hz y 8K (7680 x 4320 píxeles, 16:9) a 60 Hz. Soporta HDR dinámico (High Dynamic Range), el cual ajusta el color y la iluminación imagen a imagen. HDR evita que algunas zonas se vean demasiado oscuras por estar poco iluminadas. En la imagen inferior se ve un conector HDMI macho y otro hembra del tipo A (los más grandes y más utilizados).
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MINI HDMI
Los equipos que disponen de poco espacio físico para ubicar un conector, utilizan uno más pequeño llamado mini HDMI o tipo C. Este conector resulta ideal para tabletas, ordenadores portátiles, cámaras y dispositivos demasiado pequeños para alojar un conector tipo A. En el centro de la imagen inferior se ve un conector mini HDMI.
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MICRO HDMI
Cuando aún el conector mini HDMI o tipo C es demasiado grande, los fabricantes usan el conector micro HDMI o tipo D. Este conector es parecido al micro USB, por lo que es fácil confundirlos. En la derecha de la imagen superior se ve un conector micro HDMI.
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Si estás pensando en comprar una nueva tarjeta gráfica, compra una que disponga como mínimo de un puerto HDMI 2.0 (si tiene más mejor).
Para ello no es necesario que busques una tarjeta de gama alta: la GeForce GTX 1050Ti que cuesta en torno a 140€ ya va equipada con HDMI 2.0b.
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Si quieres saber más acerca de HDMI, puedes entrar en la siguiente web:
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2.4 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:
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DisplayPort 1.0 y 1.1 (2006)
Tanto la versión 1.0 como la 1.1 ofrecen 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.
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DisplayPort 1.2 (2010)
Aumenta la velocidad de transmisión de datos máxima hasta 21,6 Gb/s gracias a la tecnología HBR2 (High Bit Rate 2). Esto permite usar hasta dos monitores con una resolución máxima de 2560 x 1600 píxeles. Admite hasta cuatro pantallas con un solo cable y una resolución de 1920 × 1200 píxeles.
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DisplayPort 1.3 (2014)
La velocidad de transmisión de datos máxima aumenta hasta 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.
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DisplayPort 1.4 (2016)
Esta versión mantiene los 32,4 Gb/s como velocidad máxima de transmisión de datos. Por otro lado, y sin modificar el medio físico de la versión anterior, se añade soporte a DSC (Display Stream Compression). Esta tecnología 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 DisplayPort 1.3.
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DisplayPort 2.0 (2019)
Ofrece una velocidad de transmisión de datos máxima de 77,3 Gb/s. Permite una transmisión de vídeo 8K a 60 Hz 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. Los DisplayPort formato USB Type-C permiten salida de vídeo y/o transferencia de datos. En la imagen inferior se ve un conector DisplayPort macho y uno hembra de tamaño estándar.
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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, siendo sus capacidades iguales a las de las otras versiones de DisplayPort. En la imagen inferior se ve un conector mini DisplayPort macho y uno hembra.
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Si estás pensando en comprar una tarjeta gráfica, comprueba que dispone de al menos un puerto DisplayPort 1.4 (si tiene más mejor).
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Si quieres saber más acerca del DisplayPort, puedes entrar en la siguiente web:
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3. ALIMENTACIÓN EXTRA
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Las tarjetas gráficas consumen mucha energía, por lo que los 75 vatios que obtienen a través de la conexión PCIe no son suficientes para las gráficas de gama media o alta. En estos casos, el fabricante especifica el número de pines que debe tener el conector PCIe para poder funcionar correctamente.
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No está de más que verifiques que la fuente de alimentación de tu PC dispone de los conectores que tu gráfica necesita. Hay tarjetas gráficas que sólo necesitan un conector de alimentación, pero hay modelos que necesitan dos e incluso más. Es cierto que puedes usar un cable duplicador como último recurso, pero no te lo recomiendo.
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Salidas de la fuente de alimentación para tarjetas gráficas con 6 y 8 pines.
4. EL PROCESADOR DE LA GRÁFICA
Como ya adelantamos antes, las tarjetas gráficas disponen de un procesador propio, más conocido como GPU (Graphics Processing Unit). A continuación te explico cuáles son los parámetros que nos dan una idea aproximada de la potencia del procesador integrado en la tarjeta gráfica.
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4.1 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. Eso si, para la misma serie de gráficas, cuanto mayor sea mejor.
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4.2 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 ofrecerá la tarjeta gráfica.
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4.3 SOMBREADORES (SHADERS)
Es un elemento fundamental de una GPU cuando nos referimos a su potencia. Antes de los actuales shaders existían dos tipos de sombreadores:
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- Sombreadores de píxeles, dedicados a rasterizar texturas.
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- Sombreadores de vértices, dedicados a la geometría de objetos
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Ambos tipos de sombreadores trabajaban siempre de forma independiente. La ventaja de los nuevos shaders es que pueden actuar tanto de sombreadores de píxeles como de sombreadores de vértices, en función de las exigencias de procesado del momento.
Los dos mayores fabricantes de chips de gráficas los llaman de distinta forma:
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4.3.1 NVIDIA: Núcleos CUDA (Compute Unified Device Architecture)
Cuando NVIDIA indica 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, aunque ya empieza a estar obsoleta no me ha dado ningún problema).
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4.3.2 AMD: Procesadores de flujo, procesadores de corriente, núcleos o cores
Cuando AMD indica 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.
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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.
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5. LA MEMORIA DE LA 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.
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Los tipos de memoria que podemos encontrar 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.
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Los parámetros básicos a considerar respecto a la memoria integrada en las distintas gráficas, son:
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5.1 CANTIDAD DE MEMORIA
La memoria de una gráfica, también conocida como VRAM (Video RAM), es para la GPU lo que la memoria 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”.
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5.2 INTERFAZ GPU-MEMORIA O BUS DE DATOS
La interfaz GPU-memoria o bus de datos es la multiplicación resultante del ancho de bits de cada chip de memoria por la cantidad de chips que tiene la gráfica. Se mide en bits.
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5.3 FRECUENCIA DE LA MEMORIA
Es la frecuencia máxima a la que las memorias pueden ofrecer los datos requeridos por la GPU. Se mide en Gigahercios (GHz).
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5.4 ANCHO DE BANDA DE LA TARJETA GRÁFICA
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:
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Ancho de banda = bus de datos x frecuencia
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Por ejemplo, una tarjeta gráfica con 128 bits de bus de datos y una frecuencia 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).
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Lógicamente, cuanto más ancho de banda tenga la tarjeta, mejor rendimiento nos dará. Un ancho de banda insuficiente es una importante limitación para la GPU.
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Si estás pensando en renovar tu gráfica elige una que incorpore memoria GDDR6. Si dudas entre dos gráficas GDDR6, elige la que te ofrezca un ancho de banda más grande.
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6. CROSSFIRE Y SLI
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Los usuarios que trabajan con edición de vídeo, creación 3D o les gusta jugar a la máxima resolución y efectos posibles, necesitan una configuración compuesta por más de una tarjeta gráfica dedicada, ya que el procesado que requieren estas aplicaciones es muy intensivo.
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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 o superior y al menos dos tarjetas compatibles.
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7. FREESYNC Y G-SYNC
FreeSync y G-Sync son dos tecnologías que podrían traducirse como “refresco de pantalla adaptativo” las cuales consiguen eliminar los cortes y saltos de pantalla, conocidos como tearing y stuttering.
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Ambas tecnologías (FreeSync de AMD y G-Sync de Nvidia) sincronizan el envío de imágenes desde la tarjeta gráfica hasta el monitor. Esto evita los dos problemas comentados, los cuales te explico a continuación.
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7.1 TEARING
Cuando el número de imágenes por segundo enviadas por la tarjeta gráfica al monitor es superior al número de imágenes por segundo que el monitor espera, se produce el tearing.
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Esto provoca una imagen cortada en pantalla, como si el monitor intentase mostrar dos imágenes 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).
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7.2 STUTTERING
Cuando el número de imágenes por segundo enviadas por la tarjeta gráfica al monitor es inferior al número de imágenes por segundo que el monitor espera, se produce el stuttering.
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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, la cual 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.
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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.
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8. COMO ELEGIR LA MEJOR TARJETA GRÁFICA
A pesar de que todos los datos anteriores vienen en las características técnicas de la mayoría de tarjetas gráficas, a la hora de comprar siempre dudaremos.
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¿Cómo saber si un modelo rinde más que otro de forma fácil?
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Para comparar el rendimiento de dos tarjetas gráficas y elegir la más potente, te recomiendo que hagas clic en el link que hay debajo. Este link accede al ejemplo de comparativa entre la RTX 2060 y la RTX 2060S.
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Nvidia RTX 2060 vs Nvidia RTX 2060S
Una vez estés en la página verás que puedes seleccionar los modelos de tarjetas gráficas que quieras comparar. Esto te permitirá saber cuál te ofrece un rendimiento mejor y poder afinar mejor tu compra.
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Si no quieres romperte la cabeza con la web, clica en la siguiente entrada de mi blog:
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LAS 40 GRÁFICAS MÁS POTENTES DEL MOMENTO
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