Tarjetas de video (página 2)

TIPOS DESDE EL
PASADO

Fue en 1997 cuando surgió la verdadera revolución
del 3D, la compañía 3DFX sacó el chip
gráfico Voodoo, la potencia de
cálculo
(450.000 triángulos por segundo) y la cantidad de
nuevos efectos que aportaba esta tarjeta (Mip Mapping,
Z-Buffering, Anti-aliasing, Bi-Linear…) la situaban en una
posición privilegiada con respecto a las tarjetas 2D/3D de
la competencia.

A mediados de 1998 nació la Voodoo2, esta era
seis veces más potente que su antecesora, además
incorporaba nuevos efectos (como el Tri-Linear). La
resolución en pantalla que podía emitir
también se vió aumentada, ahora era posible mostrar
800×600 e incluso 1024×768 con el modelo Voodoo2
SLI pero seguía necesitando una tarjeta 2D
extra. 

Hasta esta época parecía que los
adaptadores de vídeo iban a separarse en dos ramas, las de
3D y las de 2D, ya que las tarjetas que hacían la doble
función
eran por lo general más lentas. Pero fue a finales de este
mismo año cuando nació la primera tarjeta
gráfica 2D/3D que realmente era potente, la NVIDIA TNT
(conocida también como la "Vodoo2 Killer"), su procesador
gráfico 3D no tenía nada que envidiar al de la
Voodoo2, de hecho era capaz de mover 6 millones de
triángulos por segundo por los tan solo 3 millones que
movía la voodoo2, y además de esto tenía la
ventaja añadida de no necesitar una tarjeta SVGA extra,
por lo que rápidamente empezó a comerle terreno en
el mercado.

El panorama en 1999 se dibujaba de la siguiente manera,
existían dos grandes compañías fabricantes
de gráficas que prácticamente
acaparaban el mercado, estas eran NVIDIA y 3DFX, la última
aprendió de sus errores y el siguiente modelo de tarjeta,
la Voodoo3, ya realizaba

las dos funciones
(2D/3D), aunque la compañía 3DFX estaba muy lejos
de ser capaz de competir en potencia y prestaciones
con la tarjeta rival de NVIDIA, la TNT2. La Voodoo3 era capaz de
mover 8 millones de triángulos por segundo y la TNT2 9,
por lo que la reina seguía siendo la tarjeta de NVIDIA,
además esta contaba con más memoria, 32
Mbytes por los 16 con los que venían las Voodoo3 de gama
alta.

Como se puede ver cada vez era más la potencia
que generaban estas tarjetas gráficas, en este punto el
puerto PCI que se venía usando para ellas desde hace ya
muchos años empezaba a quedarse corto, para satisfacer
estas nuevas necesidades intel desarrollaría el puerto AGP
(Acelerated Graphics Port), este nuevo puerto solucionaría
los graves cuellos de botella que se producían entre el
procesador y las tarjetas gráficas. Otro campo que se vio
afectado fué el de la memoria,
ahora las tarjetas poseían entre 16 y 32 Mbytes, una
auténtica locura si lo comparamos con los 4 Mbytes que se
solían poner hace solo 2 o 3 años
atrás.

Pero veamos detalladamente cada una de las tarjetas
aparecidas hasta ahora.

MDA

En la primeras
computadoras,
los gráficos brillaban no existían. Las
primeras tarjetas de vídeo presentaban sólo
texto
monocromo, generalmente en un agradable tono ámbar o verde
fosforito que dejaba los ojos muy mal en cuestión de
minutos. De ahí que se las denominase MDA, Monochrome
Display Adapter.

CGA

Con la llegada de los primeros PCS, surgió una
tarjeta de vídeo capaz de presentar gráficos: la
CGA (Computer Graphics Array, dispositivo gráfico para
ordenadores). Tan fantástico invento era capaz de
presentar gráficos de varias maneras:

Esto, aunque parezca mentira, resultó toda una
revolución. Aparecieron multitud de juegos que
aprovechaban al máximo tan exiguas posibilidades,
además de programas
más serios, y los gráficos se instalaron para
siempre en el PC.

Hércules

Se trataba ésta de una tarjeta gráfica de
corte profundamente profesional. Su ventaja, poder trabajar
con gráficos a 720×348 puntos de resolución, algo
alucinante para la época; su desventaja, que no
ofrecía color. Es por
esta carencia por la que no se extendió más, porque
jugar sin color no es lo mismo, y el mundo PC avanza de la mano
de los diseñadores de juegos (y va muy en
serio).

EGA

Desarrollado por IBM.

Estas cifras hacían posible que los entornos
gráficos se extendieran al mundo de las
computadoras.

VGA

El estándar, la pantalla de uso obligado desde
hace ya 10 años. Tiene multitud de modos de vídeo
posibles, aunque el más común es el de 640×480
puntos con 256 colores, conocido
generalmente como "VGA estándar" o "resolución
VGA".

SVGA, XGA y superiores

El éxito
del VGA llevó a numerosas empresas a crear
sus propias ampliaciones del mismo, siempre centrándose en
aumentar la resolución y/o el número de colores
disponibles. Entre ellos estaban:

De cualquier manera, la frontera entre
unos estándares y otros es sumamente confusa, puesto que
la mayoría de las tarjetas son compatibles con más
de un estándar, o con algunos de sus modos. Además,
algunas tarjetas ofrecen modos adicionales al añadir
más memoria de vídeo.

Actualmente los mayores fabricantes de chip
gráficos en el mercado son Nvidia y Ati. Esto se debe a
que se encargan solamente, de hacer los chips gráficos
(GPU) y no fabrican tarjetas.

La
resolución y el número de colores

La resolución es el número de
puntos que es capaz de presentar por pantalla una tarjeta de
vídeo, tanto en horizontal como en vertical. Así,
"800×600" significa que la imagen
está formada por 600 rectas horizontales de 800 puntos
cada una. Para que nos hagamos una idea, un televisor (de
cualquier tamaño) tiene una resolución equivalente
de 800×625 puntos.

En cuanto al número de colores, resulta
evidente: los que puede presentar a la vez por pantalla la
tarjeta. Así aunque las tarjetas EGA sólo
representan a la vez 16 colores, los eligen de una paleta
de 64 colores.

La combinación de estos dos parámetros se
denomina modo de vídeo; están estrechamente
relacionados: a mayor resolución, menor número
de colores representables, y a la inversa. En tarjetas
modernas (SVGA y superiores), lo que las liga es la cantidad de
memoria de vídeo (la que está presente en la
tarjeta, no la memoria general o RAM). Algunas
combinaciones posibles son:

Se han colocado los modos más comunes, ya que no
todas las tarjetas admiten todos los modos, aparte de que muchas
no permiten ampliar la memoria de vídeo. El cálculo
de la memoria necesaria es: (Res. Vert.)x(Res. Horiz.)x(Bits de
color)/8.

Cabe destacar que el modo de vídeo elegido
debe ser soportado por el monitor, ya
que si no éste podría dañarse
gravemente. Esto depende de las características del
mismo, en concreto de la
Frecuencia Horizontal, como se explica en el apartado dedicado al
monitor.

Por otra parte, los modos de resolución para
gráficos en 3D (fundamente juegos) suelen necesitar
bastante más memoria, en general unas 3 veces más;
por ello, jugar a 800×600 puntos con 16 bits de color (65.536
colores) suele requerir al menos 4 MB de memoria de
vídeo.

La velocidad de
refresco

El refresco, es el número de veces que se dibuja
la pantalla por segundo (como los fotogramas del cine);
evidentemente, cuanto mayor sea menos se nos cansará la
vista y trabajaremos más cómodos y con menos
problemas
visuales.

Se mide en hertzios (Hz, 1/segundo), así que 70
Hz significa que la pantalla se dibuja cada 1/70 de segundo, o 70
veces por segundo. Para trabajar cómodamente necesitaremos
esos 70 Hz. Para trabajar ergonómicamente, con el
mínimo de fatiga visual, 75-80 Hz o más. El
mínimo absoluto son 60 Hz; por debajo de esta cifra
los ojos sufren , y unos minutos bastan para empezar a sentir
escozor o incluso un pequeño dolor de cabeza.

Antiguamente se usaba una técnica horrible
denominada entrelazado, que consiste en que la pantalla se
dibuja en dos pasadas, primero las líneas impares y luego
las pares, por lo que 70 Hz entrelazados equivale a poco
más de 35 sin entrelazar, lo que cansa la vista
sobremanera. Afortunadamente la técnica está en
desuso, pero en los monitores de
14" se ha usado hasta hace un par de años.

El motivo de tanto entrelazado y no entrelazado es que
construir monitores que soporten buenas velocidades de refresco a
alta resolución es bastante caro, por lo que la tarjeta de
vídeo empleaba estos truquitos para ahorrar a costa de la
vista del usuario. Sin embargo, tampoco todas las tarjetas de
vídeo pueden ofrecer cualquier velocidad de refresco. Esto
depende de dos parámetros:

• La velocidad del RAMDAC, el conversor
  analógico digital. Se mide en MHz, y debe ser lo mayor
  posible, preferiblemente superior a 200 MHz.
• La velocidad de la memoria de vídeo,
  preferiblemente de algún tipo avanzado como WRAM, SGRAM
  o SDRAM.

Memoria de
vídeo

Como hemos dicho, su tamaño influye en los
posibles modos de vídeo (cuanta más exista,
más opciones tendremos); además, su tipo
determina si conseguiremos buenas velocidades de refresco de
pantalla o no. Los tipos más comunes son:

• DRAM: en las tarjetas más antiguas, ya
  descatalogadas. Malas características; refrescos
  máximos entorno a 60 Hz.
• EDO: o "EDO DRAM". Hasta hace poco
  estándar en tarjetas de calidad
  media-baja. Muy variables
  refrescos dependiendo de la velocidad de la EDO, entre 40 ns
  las peores y 25 ns las mejores.
• VRAM y WRAM: bastante buenas, aunque en
  desuso; en tarjetas de calidad, muy buenas
  características.
• MDRAM: un tipo de memoria no muy común,
  pero de alta calidad.
• SDRAM y SGRAM: actualmente utilizadas
  mayoritariamente, muy buenas prestaciones. La SGRAM es SDRAM
  especialmente adaptada para uso gráfico, en teoría incluso un poco mas
  rápida.

Conectores: PCI,
AGP

La tarjeta gráfica, como añadido que es al
PC, se conecta a éste mediante un slot o ranura de
expansión. Muchos tipos de ranuras de expansión se
han creado precisamente para satisfacer a la ingente cantidad de
información que se transmite cada segundo a
la tarjeta gráfica.

• ISA: el conector original del PC, poco
  apropiado para uso gráfico; en cuanto llegamos a
  tarjetas con un cierto grado de aceleración resulta
  insuficiente. Usado hasta las primeras VGA "aceleradoras
  gráficas", aquellas que no sólo representan
  la información sino que aceleran la velocidad del
  sistema al
  liberar al microprocesador de parte de la tarea
  gráfica mediante diversas optimizaciones.
• VESA Local Bus: más que un slot un
  bus, un conector íntimamente unido al
  microprocesador, lo que aumenta la velocidad de
  transmisión de datos. Una
  solución barata usada en muchas placas 486, de buen
  rendimiento pero tecnológicamente no muy
  avanzada.
• PCI: el estándar para conexión
  de tarjetas gráficas (y otros múltiples periféricos). Suficientemente veloz para
  las tarjetas actuales, si bien algo estrecho para las 3D que se
  avecinan.
• AGP: tampoco un slot, sino un puerto
  (algo así como un bus local),
  pensado únicamente para tarjetas gráficas que
  transmitan cientos de MB/s de información,
  típicamente las 3D. Presenta poca ganancia en
  prestaciones frente a PCI, pero tiene la ventaja de que las
  tarjetas AGP pueden utilizar memoria del sistema como memoria
  de vídeo (lo cual, sin embargo, penaliza mucho el
  rendimiento).

En cualquier caso, el conector sólo puede
limitar la velocidad de una tarjeta, no la eleva, lo que
explica que algunas tarjetas PCI sean muchísimo más
rápidas que otras AGP más baratas o peor
fabricadas.

Adecuación al uso del
ordenador

Evidentemente, no es lo mismo elegir una tarjeta
gráfica para trabajar en Word en un
monitor de 15" que para hacer CAD en uno de 21". Nótese
que siempre hago referencia al monitor con el que van a trabajar,
porque una tarjeta muy buena no puede demostrarlo en un mal
monitor, ni a la inversa.

• Ofimática: tarjetas en formato PCI o
  AGP, con microprocesadores buenos en 2D, sin necesidades
  3D específicas; capaces de 1024×768; con unos 2 ó
  4 MB; y con buenos refrescos, entorno a 70 u 80 Hz. Un ejemplo
  típico "de marca" es la
  Matrox G200, o bien cualquiera basada en el chip
  i740.
• Juegos y CAD en 3D: con micros especiales para
  3D, con mucha memoria (entre 8 y 32 MB), generalmente de marca
  y preferiblemente AGP. Por ejemplo, las tarjetas basadas en
  chips TNT2 o Voodoo3.
• Imágenes y CAD en 2D: con chips de 64
  ó 128 bits, memorias
  ultrarrápidas, capaces de llegar a 1600×1200 puntos a 70
  Hz o más, con 4 MB o más. Cualquiera con un
  superchip, SGRAM/SDRAM y un RAMDAC de 225 MHz o
  más.

Alumno:

Luis Cachuan

Curso: arquitectura de
computadoras

2006-1