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Sucinta descripción de la tarjeta gráfica

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    • TARJETAS GRÁFICAS
    • TARJETAS GRÁFICAS
      • La tarjeta gráfica coge la información digital que produce el ordenador y lo convierte en algo que los ojos humanos puedan ver
      • En muchos ordenadores, la tarjeta gráfica convierte la información digital en analógica para que se muestre en el monitor. En los portátiles permanece digital porque su monitor es digital
      • Si se mira la pantalla de un Pc típico muy cerca se distinguen una serie de puntos que conforman todas las cosas de la pantalla. Se llaman pixels.
      • En algunas pantallas, los pìxels sólo podían tener dos valores: Blanco o negro(Mac iniciales)
      • En alguna pantalla, los pixels pueden ser uno de 256 colores
      • Pero en la gran mayoría de pantallas, los pixels son de lo que se llama color verdadero y tienen 16.8 millones de sombras
      • Dado que el ojo humano sólo distingue en torno a 10 millones de colores, es más que suficiente
      • El objetivo de una tarjeta gráfica es crear un conjunto de señales que desplieguen los puntos en la pantalla del ordenador
    • Tarjetas Gráficas
      • Una tarjeta gráfica es una placa de circuitos con memoria y un procesador dedicado, diseñado específicamente para manejar los problemas asociados con los intensos requerimientos de mostrar los gráficos
      • La mayor parte de estos procesadores tienen conjuntos de ordenes especiales construidas en el chip
      • Las tarjetas gráficas también son conocidas como tarjetas de video
      • Hoy en día, las tarjetas de vídeo son ordenadores por sí mismas
    • Componentes de las tarjetas gráficas
      • Hay tres componentes básicos de una tarjeta gráfica
        • La memoria guarda el color de cada pixel
          • En el caso más simple, dado que cada pixel es sólo blanco o negro, sólo necesita 1 bit para almacenar el color de cada persona
          • Dado que un byte tiene 8 bits, se necesitan (640/8)80 bytes para almacenar los colores de los pixels de una línea de pixels del monitor
          • Se necesitan (480X80)34,800 bytes de memoria para que todos los pixels sean visibles en la pantalla
        • Interfaz del ordenador:El ordenador puede mandar señales a través del bus para alterar la memoria
        • Interfaz de vídeo: La tarjeta debe generar señales de colores que lleven al haz de electrones del tubo de rayos catódicos, así como señales de sincronización para vertical y horizontal
          • Por ejemplo, si la pantalla se refresca(reconstruye) 60 frames por segundo. Esto significa que la tarjeta gráfica escanea todo el array de memoria 1 bit por vez y lo hace 60 veces por segundo
          • Se envia señales para cada pixel de cada línea y luego manda una señal de sincronización horizontal. Lo hace 480 veces y entonces pasa a mandar un pulso vertical.
    • Componentes de tarjetas gráficas
      • Cuando una tarjeta gráfica se encarga del color, lo hace de una de las dos maneras:
      • Una tarjeta de color verdadero dedica 3 o 4 bytes por pixel.
      • En un monitor de 1600X1200, esto suma en torno a 8 millones de bytes de memoria de vídeo
      • La otra alternativa es usar 1 byte por pixel y entonces usar estos bytes para indexar
      • La tabla de colores(CLUT) contiene 256 entradas con 3 o 4 bytes por entrada
      • La CLUT se carga con los 256 colores verdaderos que la pantalla mostrará
    • Ejemplo de tabla de colores
      • A cada pixel se le asigna un valor de byte que es 8 bits(1 byte) en longitud, con 256 valores posibles
      • El valor de byte que corresponde a un valor de color cogido de una paleta mayor que es 24 bits(3 bytes) lo que está en torno a 16,8 millones de posibles colores
      587 (Amarillo) 105 117 13004,113 (Verde +suave) 235 116 11051 (Verde) 234 115 Color Valor del color 24-bit 16,8 millones Valor de byte-8 bits(256) Nº Pixel
    • Coprocesadores Gráficos
      • Una tarjeta simple sólo tendría un espacio de almacenamiento intermedio de marco(frame buffer), porque la tarjeta sólo tiene un marco de la información que se manda a la pantalla. El microprocesador del ordenador hace el trabajo de actualizar cada byte de memoria de vídeo
      • El problema con los frame buffer es que, con operaciones ´gráficas complejas, el microprocesador termina gastando todo su tiempo actualizando la memoria de vídeo y no puede hacer ninguna otra cosa
      • Las tarjetas gráficas modernas han evolucionado de tal manera que descarguen de trabajo al microprocesador
      • Una tarjeta moderna contiene su propia CPU optimizada para operaciones gráficas
      • Dependiendo de la tarjeta, será o un coprocesador gráfico o una aceleradora gráfica
    • Coprocesadores gráficos
      • Pensemos en un coprocesador como un colaborador y un acelerador como un ayudante
      • El coprocesador y la CPU funcionan a la vez, mientras que el acelerador recibe instrucciones de la CPU y las lleva a cabo
      • En el sistema del coprocesador, el software de controlador de la tarjeta gráfica manda las tareas relacionadas con gráficos directamente al coprocesador gráfico. El Sistema Operativo manda todo lo demás a la CPU
      • Con un acelerador gráfico, se manda todo a la CPU del ordenador
      • La CPU entonces dirige el acelerador de gráficos para realizar tareas específicas de gráficos
      • Por ejemplo, la CPU, podría decirle al acelerador: “Dibujen un polígono con estos tres vértices y el acelerador haría el trabajo de pintar los pixels del polígono en la memoria de vídeo
    • Puerto de Gráficos Acelerados
      • Hoy, el uso de los ordenadores es profusamente sobre gráficos
      • Los ordenadores cuyo sistema operativo está basado en un interfaz de usuario gráfico(GUI) sirve como interfaz primario entre usuario y ordenador
      • Usuarios pueden jugar a videojuegos o crear animaciones y gráficos 3D
      • Los juegos modernos necesitan tarjetas extremadamente rápidas como lo hacen otras formas de animación en ingeniería, electrónica, química, y medicina
      • La tarjeta gráfica se puede conectar en una de varias maneras
        • Integrada: Los chips de memoria y gráficos están integrados en la placa madre
        • PCI: La tarjeta gráfica se enchufa en el bus estándar de expansión PCI
        • AGP: La tarjeta gráfica se enchufa en una rendija dedicada para uso de gráficos
      • AGP fue desarrollada por Intel como una manera de mejorar el rendimiento y la velocidad del hardware conectado al PC
      • La necesidad de video y juegos de 3D en tiempo real requiere un manejo más rápido que el proporcionado por PCI
    • Puerto de gráficos acelerados
      • En 1996, Intel lanzó al mercado el puerto de gráficos acelerado
      • Era una modificación del bus PCI, diseñado específicamente para permitir gráficos de alto rendimiento
      • Antes de la AGP, las tarjetas gráficas, disponían de un bus para conectarse a la unidad central de proceso
      • Esencialmente, un bus es el canal o camino entre los componentes en un ordenador
      • Pese a que AGP se basa en el bus PCI no es de verdad un sistema de bus
      • El único dispositivo conectándose entre la CPU y la memoria del sistema es la tarjeta de gráficos. No hay otros “terminadores” en el camino, luego no es de verdad un bus
    • Ventajas de las tarjetas AGP
      • Rendimiento más rápido
      • Acceso directo a la memoria del sistema
      • AGP es un bus de 32 bits con un ritmo de reloj de 132 megahertzios
      • Esto significa que en un segundo, puede transferir 32 bits(4 bytes) de datos 132 millones de veces
      • La tasa de transferencia se incrementa cuando vamos a modo 2X o a 4X
      • No hay otros dispositivos en el bus AGP, lo que significa que la tarjeta no tiene que compartir el bus
      • La tarjeta gráfica es siempre capaz de operar a la máxima capacidad de la conexión
    • Entubamiento
      • AGP usa el entubamiento para incrementar la velocidad
      • El entubamiento organiza la recuperación de los datos como una especie proceso de ensamblaje en cadena: Esto permite que la tarjeta gráfica reciba múltiples fragmentos de datos en respuesta a una sola petición
      • Para los que siguen confusos:
      • Piensen en el entubamiento como una petición de cena de siete platos. Puede o bien ir diciéndole al camarero lo que quiere de primer plato, esperar a que lo traiga, decirle lo que se quiere de segundo, etc. O se le puede pedir todos los platos a la vez y de esa forma el proceso será mucho más eficiente
      • AGP usa direccionamiento lateral de banda, lo cual permite que la tarjeta gráfica haga peticiones y mande información sobre direccionamiento usando las ocho líneas de dirección adicionales separadas del camino de 32 bits para transmisión de datos
    • Mapas de texturas
      • Tarjetas gráficas basadas en AGP pueden acceder a la memoria del sistema a través del bus de la AGP a toda velocidad
      • Éste es un componente muy importante de AGP
      • Los mapas de textura usan mucha memoria en tarjetas típicas
      • Los sistemas basados en AGP pueden aprovecharse de la memoria del sistema para almacenar texturas y otros datos previamente mantenidos en la memoria de vídeo RAM de la tarjeta
      • En una tarjeta PCI, cada mapa de texturas es almacenado dos veces: Una vez por el sistema y una vez por la tarjeta gráfica
      • AGP sólo los guarda una vez, y lo hace a través de un chipset o conjunto de chips llamados la Tabla de Remapeo de Direcciones gráficas. Graphics Address Remapping Table(GART)
      • En AGP, los mapas de texturas se cargan desde la memoria del sistema para que sean usados directamente por la tarjeta gráfica
      • Esto hace que la arquitectura AGP sea más eficiente y capaz al procesar gráficos de alta calidad
    • Desarrollo de AGP
      • Intel está trabajando en una especificación llamada AGP8x, que a pesar de estar basada en la misma arquitectura, es diferente en el sentido de que características que no se han estado utilizando se han eliminado para simplificar el diseño mientras que se van a añadir otras
      • Lo más importante es que el rendimiento se incrementará significativamente