Objetivos de una tarjeta de video

• Recibir las información de vértices de los triángulos de parte de la CPU

• Rellenar los triángulos con sus fondos respectivos

• Calcular y generar efectos de luz, sombras, humo, etc.

• Establecer prioridades de visualización de 3D a 2D (profundidad)

• Convertir a pixeles

• Almacenar los frames en memoria y enviarlos a la pantalla.

Estructura básica

• GPU (video chipset):- Componente principal de una tarjeta de video, la GPU es un procesador (también llamado video chipset o coprocesador de video) optimizado como acelerador gráfico que retoma los primeros datos de una imagen enviados por la CPU para procesarlos y enviarlos a la pantalla. Este procesador esta diseñado específicamente para cálculos de punto flotante, fundamentales para gráficas en 3D.- Una GPU se puede caracterizar por la frecuencia de su reloj (250 a 850 MHz típicamente) y el número de pipelines (vertex y fragment shaders) que traduce una imagen en 3D caracterizada por vértices y líneas en una imagen en 2D caracterizada por pixeles.

• Memoria de video: (frame buffer antiguamente)- La memoria de video fue diseñada inicialmente como buffer para los frames por lo que su tamaño en un principio aumento a medida que se aumentaban las resoluciones y los tamaños de las pantallas. Pero a medida que la GPU requería usar funciones mas complejas, la memoria de video se extendió para el uso de la GPU a nivel de procesos (z-buffer para la profundidad, texturas, y programas de calculo de shader). - Las tarjetas de video actuales tienen una memoria de video entre 128 MB y 2GB. También su bus de acceso para la GPU varía según el rendimiento que se requiera y últimamente los fabricante decidieron basarse en las tecnologías DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 y hasta GDDR5 (para la Ati Radeon HD 4870) siendo hoy DDR2 y GDDR3 las mas comunes.

• BIOS de video:- Al igual que el sistema BIOS provee un set de funciones que son usadas por los software para acceder al hardware, el BIOS de memoria provee un set de funciones especializadas en tratamiento de video que son usadas por los programas que quieran acceder a la tarjeta de video.- Además el BIOS puede contener información sobre el reloj en el cual debe trabajar la tarjeta, velocidades de calculo, voltajes del procesador y la memoria de video, etc. Esta información para ciertas tarjetas pueden ser modificadas para aumentar el rendimiento de la tarjeta a costa de salirse de los parámetros aconsejados por el fabricante.- El BIOS de video puede variar según el fabricante de la tarjeta de video o la generación en la cual se encuentre.

• RAMDAC: (Random Access Memory Digital-Analog Converter)La información de la imagen (frame) almacenada en la memoria de video es obviamente digital. Cada pixel tiene su información de color y intensidad codificada. Sin embargo las pantallas CRT requieren de una señal de información análoga (conector VGA) por lo que el RAMDAC, conectado directamente a la memoria de video, toma la información del frame periódicamente para convertirlo a análogo y enviarlo a la pantalla. Últimamente este proceso es saltado para pantallas digitales (por ejemplo: LCD).

• Interfaz:- La interfaz con la tarjeta o bus de conexiones es definido por el numero de bits, su frecuencia de reloj y su ancho de banda. Por esta interfaz se comunican la CPU del computador y la GPU de la tarjeta de video. Hoy en día los puertos usados son: PCIe 4x, 8x, 16x y 16x 2.0.

• Enfriamiento:Como es bien sabido, todo procesador moderno necesita de un sistema de disipación de calor efectivo para no quemarse y aumentar su rendimiento (el aumento de la temperatura lo disminuye) y las GPU no son la excepción. Se puede diferenciar 3 tipos: conductor metálico pasivo, ventilador y en casos excepcionales enfriamiento con agua mediante “water block”

• Consumo de energía:Al contrario de los PCs que buscan aumentar su eficiencia a nivel de consumo, las tarjetas de video no han cesado de aumentar su demanda en energía convirtiéndose hoy en día en el componente que mas consume dentro de un computador. Las tarjetas de video mas recientes ahora necesitan una o dos conexiones directas a la fuente de poder. Su consumo además varía según el uso de la tarjeta llegando hasta alrededor de 300[W] en pleno funcionamiento.

GPU: Graphics Processing UniT

ROP(rendering operation)

• la "renderización" es un proceso de cálculo complejo destinado a generar una imagen 2D a partir de una escena 3D

• se utilizan imágenes pre-rendereadas para generar las texturas y así ayudar al procesador a trabajar en el entorno virtual con más fluidez.

Tarjetas NVIDIA

• Tipos:

- GeForce:Para PCs de uso dentro de las casas o para juegos de video (desktop) y tambien

incluidas en los laptops, son el tipo de tarjetas de video mas comunes en el mercado

- Quadros:Especializada para empresas de negocio, estas tarjeta son usadas para controlar

programas de negocio y visualizar resultados en múltiples pantallas (>2)

- Tesla:Estas tarjetas están fuera del uso común, están especializada en cálculos a

nivel de supercomputadoras para aplicaciones científicas como por ejemplo dinámica de fluidos, visualizaciones geográficas de alta definición, biología, etc.

- 3D Vision:El sistema 3D Vision, que apareció este año, usa las ultimas tarjetas de video

Geforce (generaciones 8, 9, 100 y 200), un computador de ultima generación y un sistema de lentes especiales para generar el efecto 3D en peliculas y juegos.

• Familias de Geforce

• Geforce GTX 295