Tarjeta gráfica para niños

Datos para niños Tarjeta gráfica
Una Radeon HD 5570, una tarjeta gráfica PCI Express con salidas VGA, HDMI y DVI y un conjunto de disipador con un pequeño ventilador para la refrigeración
Información
Fabricante	AMD ASUS NVIDIA Intel MSI Sapphire Zotac Gigabyte Technology EVGA Corporation
Se conecta a
Placa base	ISA MCA VLB PCI AGP PCI-X PCI-Express Otros...
Pantalla	VGA DVI Vídeo Compuesto S-Video Vídeo por componentes HDMI DMS-59 DisplayPort Otros...

Una tarjeta gráfica RTX 5090

Una tarjeta gráfica es una parte muy importante de tu computadora. También se le conoce como tarjeta de video o adaptador de pantalla. Es una tarjeta de expansión que se conecta a la computadora. Su trabajo principal es tomar los datos que la computadora quiere mostrar y convertirlos en imágenes que puedes ver en un monitor o pantalla.

Las tarjetas gráficas se usan mucho para jugar videojuegos. También son esenciales para programas de edición de imágenes, edición de video y modelado 3D. Algunas tarjetas gráficas más antiguas podían incluso sintonizar la televisión o capturar video.

Aunque son muy comunes en las computadoras de escritorio, las tarjetas gráficas no son solo para ellas. También se usan en videoconsolas modernas, como la Nintendo Switch, la PlayStation 5 y la Xbox Series X y S.

¿Qué tipos de gráficos existen en las computadoras?

Existen dos formas principales en que tu computadora maneja los gráficos:

Gráficos dedicados: Potencia para tus juegos

Arquitectura de computadora de escritorio clásica con una tarjeta gráfica dedicada sobre PCI Express. Se indican los anchos de banda típicos para cada tipo de memoria. No es posible realizar copia cero, dado que cada componente tiene su propia memoria física. Los datos se deben copiar de uno a otro para poder ser compartidos.

Las tarjetas gráficas dedicadas son componentes separados que se conectan a la placa madre de tu computadora. Son como un equipo especializado solo para gráficos. Tienen su propia memoria RAM (llamada VRAM), su propio sistema de enfriamiento y reguladores de energía. Todo esto está diseñado para procesar imágenes muy rápido.

La gran ventaja de los gráficos dedicados es su alto rendimiento. Son ideales para videojuegos con gráficos avanzados o para trabajos de diseño que requieren mucha potencia. Al usar una tarjeta dedicada, la Unidad central de procesamiento y la memoria RAM de tu computadora quedan libres para otras tareas, lo que mejora el rendimiento general.

Gráficos integrados: Eficiencia y ahorro

Gráficos integrados con memoria principal particionada; una parte de la memoria del sistema se reserva para uso exclusivo de la tarjeta gráfica. No permite realizar copia cero, sino que los datos deben ser copiados de una partición a otra mediante el bus de sistema.

Gráficos integrados con memoria principal unificada, encontrados en los Kaveri de AMD o la PlayStation 4.

Los gráficos integrados son chips de video que vienen incorporados directamente en la placa madre o en la Unidad central de procesamiento de tu computadora. No son una tarjeta separada.

Las principales ventajas de los gráficos integrados son su menor costo, su tamaño más compacto y su bajo consumo de energía. Son perfectos para tareas diarias como navegar por internet, ver videos o trabajar con documentos. Sin embargo, su rendimiento es menor que el de una tarjeta dedicada porque comparten los recursos (como la memoria RAM) con la CPU.

Muchos procesadores modernos de AMD e Intel incluyen gráficos integrados. AMD los llama APU. Estos son suficientes para jugar videojuegos de forma casual.

¿De qué partes se compone una tarjeta gráfica?

Una tarjeta gráfica tiene varios componentes clave que trabajan juntos:

GPU: El cerebro de los gráficos

La GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico) es como el cerebro de la tarjeta gráfica. Es un procesador especial, similar a la CPU de tu computadora, pero está diseñado específicamente para manejar gráficos. Su trabajo es quitarle carga a la CPU y es muy buena calculando cosas que se usan en los gráficos 3D.

Las características más importantes de una GPU son:

• Frecuencia de reloj: Es la velocidad a la que trabaja la GPU. Puede ir desde 825 MHz en tarjetas sencillas hasta más de 1600 MHz en las más potentes.
• Sombreadores (shaders): Son como pequeños trabajadores dentro de la GPU que se encargan de calcular cómo se ven los colores, las luces y las texturas en los objetos 3D. En NVIDIA se llaman núcleos CUDA y en AMD procesadores de flujos de datos.
• ROP: Se encargan de tomar los datos procesados por la GPU y convertirlos en los píxeles que ves en la pantalla. También ayudan con efectos como el suavizado de bordes.

VRAM: La memoria de la tarjeta gráfica

La VRAM (Memoria de Acceso Aleatorio de Video) es la memoria especial que usa la tarjeta gráfica. Almacena y mueve la información que la GPU necesita para crear las imágenes. Aunque no determina el rendimiento máximo por sí sola, una VRAM insuficiente puede limitar la potencia de la GPU.

Hay dos tipos de VRAM:

• Dedicada: La tarjeta gráfica tiene su propia memoria, lo que es lo más eficiente.
• Compartida: La tarjeta gráfica usa una parte de la memoria RAM principal de la computadora.

Las características importantes de la VRAM son:

• Capacidad: Cuánta información puede almacenar. Más capacidad es útil para resoluciones muy altas o múltiples monitores.
• Interfaz de memoria (bus de datos): Es como el número de carriles en una autopista. Cuantos más carriles, más datos pueden pasar a la vez. Se mide en bits.
• Frecuencia de memoria: Es la velocidad a la que los datos viajan por esos carriles. Se mide en hercios.
• Ancho de banda (AdB): Es la cantidad total de datos que se pueden transferir por segundo. Es muy importante para el rendimiento de la tarjeta. Se mide en gigabytes por segundo (GB/s).

Una parte especial de la memoria es el z-buffer, que ayuda a saber qué objetos están más cerca o más lejos en los gráficos 3D.

RAMDAC: El traductor de señales

El RAMDAC es un componente que convierte las señales digitales de la computadora en señales analógicas que el monitor puede entender. Esto era muy importante para los monitores antiguos (CRT). Hoy en día, con los monitores digitales, el RAMDAC es menos necesario, aunque muchas tarjetas aún tienen conexión VGA por compatibilidad.

¿Cuánto espacio ocupan las imágenes?

El tamaño de una imagen en la pantalla depende de su resolución (cuántos píxeles tiene) y su profundidad de color (cuántos colores puede mostrar cada píxel). Por ejemplo, una imagen Full HD (1920 × 1080 píxeles) con 32 bits de color ocupa bastante espacio en la memoria.

Salidas: Conectando la tarjeta a la pantalla

Salidas de una tarjeta gráfica: HDMI, VGA y DVI-I.

Salidas VGA, S-Video y DVI-I de una tarjeta gráfica.

Las tarjetas gráficas tienen diferentes tipos de conectores para enviar la señal a un monitor o televisor:

• VGA: Un conector analógico antiguo, común en los años 90. Se usa con monitores CRT.
• DVI: Un conector digital que reemplazó al VGA. Ofrece mejor calidad de imagen en pantallas digitales. No transmite audio.
• HDMI: Un conector digital que transmite video y audio de alta definición en un solo cable. Muy común en televisores.
• DisplayPort: Un puerto moderno para tarjetas gráficas que compite con HDMI. Transfiere video de alta resolución y audio. Es libre de patentes.

Otros conectores menos comunes o más antiguos son: S-Video, Vídeo Compuesto, Vídeo por componentes, DA-15 y Digital TTL.

Interfaces con la placa base: Cómo se conecta la tarjeta

Las tarjetas gráficas se conectan a la placa base de la computadora a través de ranuras especiales. A lo largo del tiempo, estas ranuras han evolucionado:

• ISA: Un bus antiguo de 16 bits, usado en los años 80.
• PCI: Un bus más moderno que apareció en 1993, de 32 bits. Permitió una configuración más sencilla de los dispositivos.
• AGP: Un bus diseñado específicamente para tarjetas gráficas en 1997, para mejorar la velocidad.
• PCI-Express (PCIe): La interfaz más usada hoy en día, desde 2004. Es muy rápida y sigue mejorando con nuevas versiones.

Aquí tienes una tabla con algunas de estas interfaces:

Dispositivos refrigerantes: Manteniendo la tarjeta fresca

Conjunto de disipador y ventilador

Las tarjetas gráficas trabajan muy duro y pueden calentarse mucho. Para evitar que se dañen, usan sistemas de enfriamiento:

• Disipador: Es una pieza de metal que absorbe el calor de la tarjeta. No tiene partes móviles y es silencioso.
• Ventilador: Mueve el aire caliente lejos de la tarjeta. A menudo se usa junto con un disipador.

Algunas tarjetas muy potentes usan refrigeración líquida, que es aún más eficiente. Utiliza agua o un líquido especial para llevar el calor fuera de la tarjeta, lo que permite que funcione a temperaturas más bajas.

Alimentación: La energía de la tarjeta

Las tarjetas gráficas modernas necesitan mucha energía. Aunque el puerto PCIe de la placa base puede dar algo de energía, las tarjetas más potentes necesitan conectarse directamente a la fuente de alimentación de la computadora con cables especiales. Esto asegura que reciban toda la energía que necesitan para funcionar correctamente.

¿Cómo ha evolucionado la tarjeta gráfica?

La historia de las tarjetas gráficas comenzó a finales de los años 60. Al principio, solo podían mostrar texto. Con el tiempo, aparecieron los primeros chips gráficos que permitieron mostrar imágenes.

El IBM PC en 1981 popularizó la idea de las tarjetas gráficas que se podían cambiar. La primera fue el adaptador monocromo de pantalla (MDA), que solo mostraba texto en blanco y negro.

Luego vinieron otras tarjetas que podían mostrar colores y gráficos:

• CGA (1981): Podía mostrar gráficos y hasta 16 colores.
• HGC (1982): Ofrecía una mejor resolución en blanco y negro.
• EGA (1984): Mejoró la resolución y el número de colores a 16.
• VGA (1987): Fue muy popular y se convirtió en un estándar. Podía mostrar 256 colores.
• SVGA (1989): Mejoró el VGA, con más memoria y resoluciones más altas.

En 1995, las tarjetas gráficas dieron un gran salto con la aparición de las primeras tarjetas 2D/3D. En 1997, 3dfx lanzó el chip Voodoo, que era muy potente para gráficos 3D. Esto llevó a que las tarjetas gráficas necesitaran conexiones más rápidas, como el AGP de Intel.

Desde 1999, NVIDIA y ATI (ahora parte de AMD) han sido los líderes en el mercado de tarjetas gráficas, con sus series GeForce y Radeon. Han seguido mejorando la velocidad y las capacidades de las tarjetas, incorporando memorias más rápidas como las DDR.

En 2022, Intel lanzó su propia serie de tarjetas gráficas dedicadas, llamadas Intel Arc, volviendo a competir en este mercado después de muchos años.

¿Quiénes diseñan y fabrican las tarjetas gráficas?

En el mundo de las tarjetas gráficas, hay tres tipos de empresas:

1. Diseñadores de GPU: Son las empresas que crean el "cerebro" de la tarjeta gráfica (la GPU). Los más grandes son:
   1. AMD (con la serie Radeon)
   2. NVIDIA (con la serie GeForce)
   3. Intel (con la serie Arc, y también con GPU integradas en procesadores).
2. Fabricantes de GPU: Son las empresas que producen físicamente los chips de GPU, siguiendo los diseños de los diseñadores. Ejemplos son TSMC y GlobalFoundries.
3. Ensambladores: Son las empresas que toman las GPU fabricadas y las montan en las tarjetas completas, añadiendo la memoria, el sistema de enfriamiento y los conectores. Por eso, puedes ver tarjetas con el mismo chip (por ejemplo, una GPU NVIDIA) pero de diferentes marcas como ASUS o Gigabyte.

Aquí tienes una tabla con algunos diseñadores y ensambladores:

¿Qué son las API para gráficos?

Para que los programadores puedan crear juegos y programas que usen las tarjetas gráficas, existen las API (Interfaces de Programación de Aplicaciones). Estas API simplifican el trabajo y permiten que los programas funcionen en diferentes tarjetas. Las dos más importantes son:

• Direct3D: Creada por Microsoft en 1996, es parte de DirectX. Se usa principalmente en videojuegos para Windows.
• OpenGL: Creada por Silicon Graphics en los años 90. Es gratuita y funciona en varias plataformas. Se usa en programas de CAD y simulación.

¿Qué efectos gráficos pueden hacer las tarjetas?

Las tarjetas gráficas pueden crear muchos efectos visuales impresionantes:

• Antiescalonamiento: Suaviza los bordes "dentados" que aparecen en las líneas curvas o inclinadas.
• Sombreado: Crea efectos de iluminación, sombras y texturas realistas.
• Renderizado de alto rango dinámico (HDR): Muestra un rango de luz y oscuridad más amplio, haciendo las escenas más realistas.
• Mapeado de texturas: Añade detalles a las superficies de los objetos sin hacerlos más complejos.
• Desenfoque de movimiento: Hace que los objetos en movimiento se vean borrosos, como en la vida real.
• Desenfoque de profundidad: Hace que los objetos lejanos se vean borrosos, como cuando miras algo de cerca.
• Destello de lente: Imita los brillos que aparecen en las cámaras cuando la luz entra directamente en la lente.
• Efecto Fresnel: Muestra cómo los reflejos cambian en una superficie según el ángulo desde el que la miras.
• Teselado: Añade más detalles a las formas geométricas para que se vean más suaves y menos planas.

Errores comunes sobre las tarjetas gráficas

• Confundir la GPU con la tarjeta gráfica: La GPU es el chip principal, el "cerebro", pero la tarjeta gráfica es el componente completo que incluye la GPU, la memoria, el enfriamiento, etc.
• Pensar que las tarjetas de video son solo para PC: Aunque son muy comunes en PC, también se usan en consolas de videojuegos y otros dispositivos.
• Confundir al diseñador de la GPU con la marca de la tarjeta: Empresas como NVIDIA y AMD diseñan las GPU, pero otras empresas como ASUS o Gigabyte las ensamblan en tarjetas completas que luego se venden.

Galería de imágenes

• 

  PCI S3 ViRGE.

• 

  IBM XGA-2 MCA.

• 

  Apple Display Card 24AC NuBus.

• 

  Cirrus Logic VESA.

• 

  AVIEW2E EISA.

• 

  EGA Paradise bus ISA.

Véase también

En inglés: Video card Facts for Kids

• Adaptador (informática)
• Anexo:Conectores de video
• Controlador de dispositivos gráficos de fuente abierta y libre
• Factor de forma
• Gráficos 3D por ordenador
• PC 99
• Ranura de expansión
• Monitor de computadora
• Placa base
• Tarjeta de expansión