Tecnología de las tarjetas de video
Refresh Rate (Velocidad de regeneración o refrescamiento).
Es como en las películas o en una televisión, tu computadora simula movimientos en tu monitor y va desplegando una seria de imágenes diferentes. El Refresh Rate de tu monitor es el numero de de veces que tu tarjeta de video puede actualizar una imagen por cada segundo. Un Refresh Rate de 75Hz significa que la imagen del monitor se esta refrescando 75 veces por segundo.
Con el Refresh Rate pueden ocurrir problemas en un juego si la computadora esta procesando frames mas rápidos que el Refresh Rate del monitor. Por ejemplo, si la computadora es bastante rápida y ejecuta un proceso a 100 fps (frames per second), y el monitor tiene un Refresh Rate de 75Hz, habrá veces que un frame sera calculado y desplegado a medias en unos de los refreshes (refrescamientos). Esto puede causar “artifacts”, y esto es una
Como una solución, puede activar V-Sync (Short for vertical synchronization). Esto limita los frames que puede generar la computadora para los procesos a la velocidad exacta del refresh rate del monitor, y como consiguiente previene los artifacts. Por ejemplo, con el V-Sync habilitado los cálculos de los frames en un juego nunca excederan el refresh rate del monitor. Un refresh rate de 75Hz deberia limitar la computadora a que solo calculara no mas de 75 fps.
Píxel
Píxel se refiere a un “elemento de una imagen”. Esto es simplemente un punto de un imagen mostrada – la presentación de un color (para la mayoría de estos efectos los colores son rojo, verde y azul). Si yo monitor tiene un resolución de 1024x768, este mostrara cuadriculas de 1024 píxeles de ancho por 768 píxeles de alto. Puede ver una imagen en tu pantalla cuando todos los píxeles se muestran juntos. El contenido mostrado se actualiza entre 60 y 120 veces por segundo dependiendo del tipo de monitor y el monto de datos que pueda generar tu tarjeta de video de salida. Los monitores CRT dibujan la pantalla línea por línea mientras que los monitores flat panel pueden actualizar cada píxel individualmente.
Vertex (vértice)
Todos los objetos en una escena 3D son hechos a punta de vértices. Un vertex es un punto en el espacio 3D con coordenadas X, Y, Z. Varios vertex unidos (como mínimo 3) construyen un polígono que puede ser simplemente como un triangulo, un cubo o formas más complejas. Una textura es entonces aplicada sobre el elemento hecho (o un numero de elementos alineados) para hacer que este parezca real.
Textura (Textura)
Una textura es simplemente una imagen 2D, el tamaño de diferentes tamaños, que es aplicada a un objeto 3D para simular una superficie. Por ejemplo, el anterior cubo 3D consiste en 8 vértices. Parece como una simple caja hasta que la textura es aplicada. Una vez la textura es aplicada al objeto 3D, esta parece como si hubiera sido pintada sobre el objeto.
Shader
Los píxel shaders permiten que las tarjetas de video procesen efectos espectaculares como los reflejos del agua en "Elder Scrolls: Oblivion".
Actualmente hay dos formas de shaders: vertex shaders y píxel shaders. Los vertex shaders desforman o transforman elementos 3D. Los píxel shaders pueden cambiar los colores de los píxeles basado en entradas complejas.
Los píxel shaders son usados frecuentemente usados para efectos complejos que puedes ver en tus juegos favoritos. Por ejemplo, un shader puede hacer que un píxel circundante en una espada parezca brillar. Un shader diferente podría afectar todos los vértices en un objeto 3D y hacer que parezca una explosión. Los desarrolladores de juegos cada vez más se basan en programar shaders y unidades lógicas para producir gráficos más realistas. Es posible que, los jugos que gráficamente son mas atractivos han sido creado haciendo uso extensivo de los shaders.
Con el lanzamiento de la nueva versión de las API(Aplication Programming Interface ó Interfase de programación de aplicaciones) DirectX 10, un nuevo shader fue introducido, llamado geometry shader. Esta nueva unidad es capaz es capaz de desapartar objetos, modificarlos y hasta destruirlos dependiendo de lo que se intente obtener. Estos tres tipos de shaders son inteligentemente programados similarmente, pero tienen diferentes propósitos.
Fill Rates (Tasa de relleno)
El fill rate es uno de los elementos que es anunciado o mostrado en los lados de los empaques de las tarjetas de video. El fill rate es como la velocidad a la que el procesador grafico puede dibujar los píxeles. Las tarjetas viejas tenían un triangulo de fill rate. Comoquiera, generalmente hay dos formas de fill rates: el píxel fill rate y el texture fill rate. Como se describe mas arriba, el píxel fill rate es el número total de píxeles que una tarjeta de video puede dar salida, y es calculado como el numero de operaciones raster (ROPs ó raster operations) multiplicados por la frecuencia del reloj.
El texture fill rate es calculado diferente tanto por ATI y nVidia. nVidia sostiene que este debe ser el numero de píxel pipeline multiplicados por la frecuencia del reloj mientras que ATI multiplica el numero de unidades de textura por la frecuencia del reloj. Ambos métodos son correctos, como nVidia tiene una unidad de textura por píxel shader or uno por cada píxel pipeline.
Armados con estas definiciones, vamos a movernos a conocer acerca de los mas comúnmente referenciados componentes en un procesador grafico, que ellos hacen y porque son importantes.
Arquitectura de los procesadores gráficos: Características
Las realistas representaciones 3D son altamente dependientes del rendimiento de nuestras tarjetas de video. Mientras más shaders contenga tu procesador 3D (GPU) y mas rápidos sean sus velocidades del reloj, mas efectos pueden ser aplicados en un escenario 3D para mejorar la experiencia visual.
Los procesadores gráficos contienen muchos tipos diferentes unidades funcionales. Algunos de estos componentes pueden ser referenciados a dar una idea general acerca de que tan poderoso puede ser un procesador grafico en una tarea específica. Antes de seguir explicando, hay algunos conceptos que se necesitan definir:
Procesadores de Vértice [Vertex Processors (a.k.a. Vertex Shader Units)]
Este es similar a las unidades de Píxel Shader, los vertex processor son componentes en el procesador grafico diseñados para procesar los shaders que afectan únicamente los vertex.
Dado que más vértices significan más objetos 3D complejos, los vertex shaders son importantes en las escenas 3D con muchos o complejos objetos 3D.
Procesadores de Píxeles [Pixel Processors (a.k.a. Pixel Shader Units)]
Un procesador de píxeles es un componente en el chip dedicado exclusivamente a los programas de píxel shader. Estas unidades de procesamiento solo realizan los cálculos relacionados con los píxeles. Porque los píxeles representan los valores de color, los píxel shaders se usan para todo los tipos de efectos gráficos impresionantes. Como por ejemplo, los impresionantes efectos del agua que has visto en un video juego que fue creado con píxel shaders. La cantidad de píxel shaders en un procesador grafico se usa para comparar diferentes tarjetas de video respecto a rendimiento de procesamiento de pixeles. Entre una tarjeta de video con 8 unidades de píxel shader y una con 16 unidades de píxel shader, es razonable suponer que la tarjeta de video con 16 unidades de píxel shader procesará mas rápido los complejos efectos de píxel shader. Las velocidades del reloj también tienen influencia, pero doblando la cantidad de shaders es mucho más eficiente energéticamente que tratando de doblar la velocidad del reloj del chip del chip grafico.
Shaders Unificados (Unified Shaders)
Los shaders unificados conocidos en DirectX10 llamados como una arquitectura de shaders unificados. Esto significa que en la geometría de los vértices y los píxel shaders las estructuras de código serán funcionalmente similares, pero tendrán tareas dedicadas.
Mapeo de unidades de texturas [Texture Mapping Units (TMUs)]
Las texturas necesitan ser direccionadas y filtradas. Este trabajo es hecho por los TMU’s que trabajan en conjunto con las unidades de píxel y vertex shaders. Es el trabajo de las TMU’s aplicar las texturas a las operaciones de los píxeles. El numero de unidades de texturas en un procesador grafico es usado cuando se esta comparando el rendimiento de texturizado de dos tarjetas de video. Es razonable asumir que la tarjeta con mas TMU’s será mas rápida procesando informaciones de textura.
Unidades de operación Raster [Raster Operator Units (a.k.a. ROPs)]
Los procesadores de operaciones raster son los responsables de escribir los datos en la memoria. La velocidad con la cual esto es hecho es conocida como tasa de relleno (fill rate). Los ROPs y tasa de relleno (fill rate) solían ser métricamente mucho más importantes en los días iniciales de las tarjetas graficas 3D. Mientras el trabajo de los ROP’s es importante, este no es realmente un cuello de para el rendimiento como hace un tiempo lo fue, y no es usado como un indicador relativo de rendimiento con buenos resultados hasta el momento.
Pipelines (Tuberia)
Pipeline es un término utilizado para describir la arquitectura de la tarjeta de video, y que generalmente proporciona una idea exacta de la potencia del procesador grafico.
Un pipeline es formalmente aceptado como un término técnico. Existen diferentes pipelines dentro de un procesador grafico, ya que hay diferentes funciones que se ejecutan al mismo tiempo. Históricamente, se ha referido como un procesador de píxeles que se adjunta a un TMU dedicado. Tarjetas de video como las Radeon 9700 tienen ocho procesadores de pixeles, cada uno adjuntado a uno con un TMU adjunto, y como tal se considero una tarjeta con ocho pipelines.
El termino pipelines ya no se describe con precisión algunas de las nuevas arquitecturas de los procesadores gráficos. ATI, con sus tarjetas graficas de la serie X1000, fue la primera en desviarse de esta norma con el fin de lograr aumentar el rendimiento a través de optimizaciones de subestructuras. Algunas unidades son más usadas que otras, y en un intento de incrementar el rendimiento de las entradas de los procesadores, ellos trataron de encontrar un "sweet spot" en el numero de unidades necesarias para optimizar la eficiencia sin la necesidad de exceso de silicio. En esta arquitectura el nombre de píxel pipeline pierde su significado y se conoce mejor como procesador de píxel (píxel processor) ya que no se agrega una TMU. Por ejemplo, el procesador grafico de las ATI Radeon X1600 tiene 12 unidades de pixel shader solamente para 4 TMU’s. No puede ser descrita con precisión la arquitectura de 12 pipelines, ni tampoco puede ser descrita con precisión como una arquitectura de 4 pipelines, aunque a menudo es referenciado como cualquiera.
Como tal, el número de pipelines en un procesador grafico es actualmente usado para comparar las diferencias entre dos tarjeta de video (que no sean de la seria X1X00 de ATI). Por ejemplo, al comparar una tarjeta de video con 24 pipelines y una tarjeta de video con 16 pipelines, es razonable asumir que la tarjeta de video con 24 pipelines es generalmente más rápida.
Proceso de manufactura (Manufacturing Process)
Este término se refiere a la dimensión estructural y a la precisión de los procesos de fabricación utilizados para crear un circuito integrado. Los tamaños pequeños, los más pequeños y más avanzados procesos de fabricación. Por ejemplo, producir un procesador con un proceso de 0.18 µm da como resultado un procesador mas es grande, y no tan eficientes, como uno creado bajo un proceso de 0.13 µm, porque por lo general los transistores pequeños requieren menos voltaje para funcionar correctamente. Menos voltaje significa mejor resistencia térmica, lo que causa menos disipación de calor. Los procesos pequeños también significan que las distancias entre las unidades operacionales son más pequeñas y por ende la transmisión de datos toma menos tiempo. Estos acortamientos de distancia, disminución de voltajes y otros avances permiten que los productos con procesos mas pequeños tener una mayor velocidad de frecuencias del reloj.
Para complicar mas las cosas aun, los términos “micras” y “manómetro” ambos se utilizan para describir el tamaño del proceso. Desde 1 manómetro equivalente a 0.001 micras, el termino “procedo de 0.09 micras” es exactamente e, mismo que el termino “proceso de 90 manómetros”. Como se dijo antes, los procesos mas pequeños están generalmente asociados con altas velocidades del reloj. Por ejemplo, cuando comparamos una tarjeta de video con un procesador hecho con un proceso de 0.18 micras, y uno hecho con un proceso de 0.09 micras (90 manómetros), es razonable suponer que las tarjetas con un proceso de 0.09 micras será la que tendrá mayores valores de velocidad del reloj.
Velocidad del procesador grafica
La velocidad de los procesadores gráficos es medida en Megahertz , que puede ser descrito como “millones de ciclos por segundo”.
La velocidad del reloj ha afectado directamente el rendimiento de los procesadores gráficos. Lo rápido que corre, más trabajos hechos por segundo. En el primer ejemplo, consideraremos una nVidia Geforce 6600 y una 6600GT: El procesador grafico de la 6600GT tiene una velocidad de 500Mhz, pero la 6600 regular tiene una velocidad de reloj para su procesador grafico de 400Mhz. A causa de que los procesadores gráficos son técnicamente idénticos, el empuje de velocidad de un 20% en la 6600GT se transforma en un alto rendimiento.
Como sea, la velocidad del reloj no lo es todo. Es necesario recordar que la arquitectura tiene un gran impacto en el buen rendimiento. En un segundo ejemplo, vamos a considerar una 6600GT y una 6800GT. El procesador grafico de la 6600GT tiene una velocidad de 500Mhz, pero la 6800GT tiene solo unos 350Mhz en su velocidad del procesador. Esto no nos dice toda la historia, como la 6800GT tiene cuenta con 16 pipelines a 350Mhz, mientras que la 6600GT tiene solo 8 pipelines. En cierto sentido, la 6800GT con 16 pipelies a 350Mhz debería ofrecer aproximadamente el mismo rendimiento que con 8 pipelines al doble de velocidad (700Mhz). Esto es una comparación simplificada, pero puede ser usada como un indicador de rendimiento razonable.
Memoria de las tarjetas de video
La memoria en las tarjetas de video tiene un impacto profundo en el rendimiento. Sin embargo, existen diferentes aspectos de la memoria que tiene diferentes impactos en el rendimiento.
Cantidad de memoria en la tarjeta de video
La cantidad de memoria RAM en la tarjeta de video la parte mas subestimada o sobrevalorada de una tarjeta de video. Desinformadamente los compradores tienden a usar la cantidad de RAM que tienen montadas las tarjetas de video para diferenciarlas de las otras tarjetas de video, pero en realidad esto de la cantidad de RAM tiene muy poco impacto en el rendimiento cuando es comparado con otras consideraciones como las velocidades del reloj y las interfaces de memoria.
Generalmente hablando, una tarjeta de video con 128MB de memoria RAM rendirá lo mismo que una con 256MB de memoria RAM en la mayoría de las situaciones. Existen situaciones donde mas RAM significa ventaja para el rendimiento, pero es importante recordar que mas RAM automáticamente no se transforma en mas rendimiento.
La RAM viene a ayudar a establecer texturas a mayores resoluciones. Los desarrolladores de juegos con frecuencia crean múltiples texturas para establecerlas en sus juegos, y si tu tarjeta de video tiene más RAM, las texturas de altas resoluciones serán capaces de utilizarse. Las texturas de altas resoluciones proporcionan texturas nítidas en el juego. Habiendo dicho todo esto, pero únicamente si todas las demás consideraciones son iguales. Aun, el bus de la memoria y la velocidad de estas son de los factores más importantes para el rendimiento que el monto total de memoria física en la tarjeta de video…
- Bus de la memoria
EL bus de la memoria es uno de los aspectos más importantes para el rendimiento de las memorias. Una tarjeta grafica puede tener rangos desde 64bits a 256bits para el bus de la memoria, se pueden encontrar también con 512bits. A medida que el tamaño del bus aumenta, también lo hace la cantidad de datos que puede llevar ciclos, y es muy importante para el rendimiento. Por ejemplo, si tenemos dos buses corriendo a una frecuencia del reloj similar, un bus de 128-bit teóricamente debería llevar el doble de datos que un bus de 64-bit por ciclos del reloj y uno bus de 256-bit puede llevar cuatro (4) veces más.
Los altos anchos de bandas de las memorias (capacidad por canal en términos de bit por segundo) significan grandes rendimientos de la memoria. Es por esto que el bus de la memoria es más importante que la cantidad de RAM. Suponiendo que tenemos velocidades del reloj idénticas, unas memorias con un bus de 64-bit prácticamente trabaja a un 25% de rendimiento de la velocidad de unas memorias con un bus de 256-bit!
Considerando la cantidad de RAM, tenga en cuenta que una tarjeta de video con 128MB y un bus de memoria de 256-bit tendrá mucho más rendimiento de memoria que un modelo con de 512MB y un bus de memoria de 64-bit. Es notable que algunos casos de las tarjetas graficas de la serie X1x00 de ATI que anuncian las especificaciones de su bus de memoria “interna”, pero el bus “externo” es el numero anotado. Por ejemplo, las X1600 tienen 256-bit de “bus de anillo” interno, pero el bus externo es de 128-bit. En realidad, el bus de la memoria solo lleva 128-bit.
- Tipos de memorias
Las memorias vienen en dos categorías: SDR (Single data rate ó ratio de datos simple) y DDR (Double data rate ó ratio de datos doble), que transfiere el doble de datos por cada ciclo del reloj. Las SDR (Single data rate ó ratio de datos simple) hace tiempo quedaron obsoletas para las tarjetas de video. Las DDR hacen el doble del trabajo de las SDR, es importante recordar que todas las memorias DDR tienen una velocidad pública como el doble de la velocidad del reloj física. Por ejemplo, las memorias DDR que dicen se “DDR de 1,000Mhz ó 1Ghz” (a.k.a. "1000 MHz efectivos") tienen una velocidad real del reloj de 500MHz.
Por esta razón, muchas personas se sorprenden cuando sus tarjetas graficas de 1,200MHz les reporta que están corriendo a 600MHz. Pero esto no debería de ser para alarmarse, esto es simplemente la manera de cómo se reportan las velocidades de las memorias DDR. Las memorias DDR2 y DDR3 trabajan bajo el mismo principio, al doble de la velocidad del reloj. La diferencia entre las memorias DDR, DDR2 y DDR3 es únicamente la tecnología de manufacturación. Las DDR2 generalmente pueden correr a mayor velocidad que las DDR; y las DDR3 pueden correr a velocidades mayores que las DDR2.
- Velocidad del reloj de las Memorias.
Como los procesadores gráficos, las tarjetas de video trabajan a una velocidad que es medida en Megahertz. Similarmente, incrementando la velocidad obtendrás un impacto directo en el rendimiento de las memorias. Por ejemplo, asumiendo que todos los otros factores (como el ancho del bus de las memorias) son iguales, cuando estamos comparando una tarjeta de video con 500MHz y una con 700MHz de velocidad de memoria, es lógico asumir que la tarjeta con 700MHz de velocidad de memoria generalmente realizara la mayoría de las operaciones mas rápido.
Una vez más, la velocidad del reloj lo es todo. Unos 700MHz de velocidad de memoria con un bus de 64-bit tendrá un rendimiento por debajo que una con 400MHz de velocidad de memoria y un bus de de 128-bit . Uno con una velocidad de reloj de 400MHz y un bus de 128-bit es aproximadamente el equivalente a 800Mhz en un bus de 64-bit. Se debe resaltar que la velocidad del procesador gráfico y la velocidad de las memorias están completamente separados, y generalmente se ejecutan en diferentes entornos.
Interfaces de las tarjetas de videos (Conexiones de las tarjetas de video)
Todos los datos comunicados entre la tarjeta de video y el resto de los componentes del computador viajan por medio del puerto de la tarjeta, o interfaz de la misma. Actualmente existen tres (3) tipos de interfaces graficas, las cuales son: PCI, AGP y PCI Express. Las diferentes interfaces graficas permiten cantidades de ancho de banda diferentes, y mas ancho de banda significa mejor rendimiento. Es importante recordar que en la actualidad las tarjetas de video son capaces de manejar un gran ancho de banda. Hasta cierto punto, si el ancho de banda de estas interfaces es suficiente, no seguirá siendo un cuello de botella.
Las tarjetas de video con un bus mas lento, las que tiene un bus PCI (Interconexión de Componentes Periféricos), perjudican el rendimiento de las tarjetas de video. AGP (Puerto de Aceleración Grafica) es mucho mejor, pero incluso los de especificaciones AGP 1X y AGP 2X pueden limitar el rendimiento. Sin embargo, cuando llegamos al AGP 4X, comenzamos a aproximarnos a los límites del ancho de banda requerido por las tarjetas de video contemporáneas. La especificación AGP 8X duplica el ancho de banda del AGP 4X especificación (2.16GB/s), pero hay una diferencia insignificante en el rendimiento entre estos dos estándares.
El mas reciente y de mayor ancho de banda de interconexión es el bus PCI Express. Las nuevas tarjetas de video usan especificaciones PCI Express x16 que combinan 16 links (enlaces o caminos) PCI Express separados alcanzando como mucho un ancho de banda de 4GB/s. Esto es el doble del ancho de banda del AGP 8X. El PCI Express ofrece este ancho de banda para tanto para subida de datos a la computadora como para bajada de datos a la tarjeta de video.
El puerto PCI Express es el que domina hoy en día, y lo hará por un largo tiempo más. Las partes que se fabrican para el alto rendimiento hoy día difícilmente se fabrican para el viejo puerto AGP 8X (aunque AMD/ATI hace sus excepciones), las soluciones PCI Express tienden a ser mas baratas y fácil de encontrar que sus contrapartes AGP.
Soluciones multi-tarjetas (Soluciones de varias tarjetas de video)
Usar varias tarjetas de video para obtener mayor poder de procesamiento grafico no es un concepto nuevo. En los primeros tiempos de los aceleradores 3, 3DFX fue la pionera de la tecnología de múltiples tarjetas de video. Pero con la desaparición de 3DFX, para los consumidores de multi-tarjetas de video estas no estaban disponibles, aunque ATI ha estado fabricado sistemas de multi-tarjetas para simuladores industriales desde la Radeon 9700. Para los consumidores se ha reintroducido esta tecnología con el lanzamiento de la solución nVIDIA’s SLI, y mas reciente, la solución de ATI CROSSFIRE. Usando varias tarjetas de video juntas estas proporciona bastante rendimiento en las configuraciones de calidad visual y altas resoluciones. Sin embargo, la opción de comprar una solución multi-tarjeta no es tan barata como comprar una sola.
Primero, el poder y el calor deben ser considerados; las soluciones multi-tarjetas de video requieren gran cantidad de energía, y por lo tanto debe tener una fuente de poder que le suministre esa cantidad de energía requerida. En adición, las tarjetas de video producen gran cantidad de calor, y debe de prestarse atención a la hora de pagar por un case de PC y equipos de refrigeración para asegurar que el equipo no se sobrecaliente.
Además, recuerde que SLI/Crossfire requieren un motherboard que los soporte (por lo general uno), cuando puede costar uno Premium comparado con uno de una solucion de tarjeta sencilla/un solo slot (single-car/single-slot). El nVIDIA SLI solo trabajo en determinadas placas nForce4, mientras la solución ATI Crossfire trabaja en los chipset Crossfire y tambien sobre las placas con chipset de Intel con certificación de chipset multi-tarjeta. Por otro lado, en algunas configuraciones requiere que una de las tarjetas de video sea una tarjeta edición especial de Crossfire. Desde el lanzamiento del Crosffire, ATI ha habilitado por software el mismo para el puerto PCI Express con algunos modelos y el número de combinaciones sigue creciendo con versiones nuevas de drivers hacia el futuro. La tarjeta “Maestra” para la combinación no Crossfire no por software tiene un costo de Premium sobre una tarjeta de video regular. Para las Radeon X1300, X1600 y X1800GTO no se necesitaba una tarjeta de video edición Crossfire para el tener una solución dual trabajando en modo Crossfire.
Hay otros factores que se deben considerar. Mientras dos tarjetas de video están unidas ofrecerán un aumento de rendimiento, los resultados son raramente se acercan al doble, desde el punto de vista presupuestario, es importante recordar que estas pagando el doble de un dinero que no dará resultados rentables. Un 120% - 160% de incremento en el rendimiento son los resultados de una expectativa más realista de una solución de múltiples tarjetas de video, mientras que en algunos casos no aumentara nada. Por esta razón, las soluciones de múltiples tarjetas no tienen sentido cuando se esta usando en tarjetas de video económicas, porque una tarjeta de video mas caras superan un par de tarjetas mas baratas. Recordando esto, las soluciones SLI/Crossfire no tienen sentido para la mayoría de los compradores. Cuando estamos tratando de habilitar mejor calidad de imagen y características o corremos un juego extremo a resoluciones tales como 2560x1600 que se están generando más de 4 millones de pixeles por frame, estas soluciones son la respuesta.
De momento solo esto, corrijame cualquier error porque soy noob con el ingles :nervios:, luego continuo
Fuente : http://www.tomshardware.com/reviews/graphics-beginners,1288-2.html
SuerteX
