¿Qué es la GPU?

La GPU (Graphics Processing Unit), también llamada unidad de procesamiento gráfico, es el microprocesador que poseen las tarjetas de vídeo. Estos procesadores son tan sofisticados como el microprocesador principal y su función es aligerar a la CPU de la carga de trabajo gráfica. La GPU está diseñada para realizar una gran cantidad de cálculos de forma eficiente (justo lo que demandan los videojuegos, programas de edición de vídeo, vídeo en alta definición, aplicaciones 3D. etc.).

Las tarjetas gráficas realizan una serie de técnicas que hacen que los videojuegos y otros programas den un aspecto más realista a la imagen como el suavizado de bordes o antialiasing o el suavizado de texturas o anisotropic filtering. Estas técnicas consumen muchos recursos y sin una tarjeta gráfica el procesador central se saturaría.

La tarjeta gráfica dispone de su propia memoria RAM (actualmente de tipo GDDR5, basadas en la tecnología de las DDR3) y su propio procesador gráfico GPU, optimizado para trabajar con números en coma flotante (con decimales). Se encarga en exclusiva de trabajar con los gráficos, evitando así esta tarea al procesador principal del ordenador.

Los principales fabricantes de tarjetas gráficas son AMD/ATI y NVIDIA.

Una de las diferencias a favor de las GPU frente a las CPU es que están especializadas en realizar operaciones en coma flotante. Los videojuegos, programas de edición de vídeo y básicamente todos los gráficos 3D están basados en operaciones en coma flotante en los que las tarjetas gráficas son expertas.

Además, las GPU más potentes suelen llegar a unas velocidades que no tienen nada que envidiarle a muchos microprocesadores y teniendo en cuenta que aunque la velocidad sea menor, pueden procesar una cantidad muy grande de información de forma concurrente.

Sabías que…
Es posible crear superordenadores o servidores potentes en base a GPU como procesadores. NVidia, desde hace tiempo, crea superordenadores con múltiples núcleos basados en GPU. Una de las ventajas es la escalabilidad de los mismos. Al tener una arquitectura en la que las GPU funcionan bien en paralelo, la creación de superordenadores no presenta tantas dificultades.

1.1.1.  Características de las GPU

A continuación se enumeran las características de las CPU:

Velocidad del núcleo. Al igual que el microprocesador, se mide en Mhz o Ghz.

Ancho del bus. Expresado en bits. Un bus más ancho (de más bits) permite un intercambio de información con más velocidad.

Velocidad del shader. Las instrucciones para el acelerador gráfico o shader establecen en las imágenes aspectos como los materiales, color, luces y sombras, efectos, etc.

Sistema de ventilación. Generalmente, utilizan sistemas clásicos de disipadores y ventiladores. pero algunas tarjetas gráficas de alta gama vienen equipadas, además, con refrigeraciones termoeléctricos, que hacen que baje mucho más la temperatura del procesador gráfico.

Velocidad de relleno de la textura. Medida en téxel por segundo o píxeles 3D. Esta velocidad expresa lo rápido que puede una tarjeta de vídeo mostrar una imagen en la pantalla. Interviene no solo la velocidad del procesador, sino también lo eficiente que sea.

Compatibilidad con librerías gráficas como Microsoft DirectX u OpenGL. Vienen integradas en la tarjeta de vídeo y las aplicaciones normalmente utilizan estas funciones para una mayor velocidad de procesamiento gráfico.

Resolución máxima. Tanto vertical como horizontal. Cuanto mayor sea la resolución, mejor definición tendrán las imágenes.

SLI o Crossfire. SLI es un sistema de NVidia y Crossfire de ATI. Permiten tener más de una tarjeta gráfica trabajando en paralelo. Se utilizan cuando la necesidad de procesamiento gráfico es muy alta.

1.1.2.  Sufijos y numeraciones.

La numeración, por ejemplo, en NVidia muestra la serie y la capacidad gráfica de la tarjeta de vídeo. Por ejemplo, una GeForce 730 es de la serie 7, mientras que una GeForce 1060 es de la serie 10. Dentro de la misma serie, una 1080 será más potente que la 1060, y la 1060 más potente que la 1050. Además, el sufijo también indica la potencia de cálculo, puesto que las GTX son más potentes que las GT, por ejemplo.

1.1.3.  Cómo elegir tarjeta gráfica

Junto con el procesador y la unidad de almacenamiento (mucho mejor si es SSD), el tercer componente para mejorar o renovar el PC suele ser la tarjeta gráfica. Saber qué tarjeta comprar y cómo elegirla adecuadamente no es tan sencillo como parece.

Antes de lanzarte a bucear entre precios o especificaciones de tarjetas gráficas para renovar tu PC es imprescindible que de des un primer paso consistente en comprobar la compatibilidad de tu equipo actual. Y no se trata solo de conectores.

La fuente de alimentación, la placa base y las ranuras PCI son los primeros elementos de los que hay que comprobar compatibilidad con la futura tarjeta gráfica de nuestros sueños

Lo primero que deberías observar en tu actual equipo es el tema del tamaño, conexiones y configuración. La cuestión del tamaño es tan básica que podríamos olvidarnos de ella: las tarjetas gráficas actuales tienen un tamaño considerable y podría no tener cabida dentro de la maraña de componentes actuales que tenemos conectados a nuestra placa base. Los modelos más completos, por ejemplo, suelen requerir el espacio de dos ranuras PCIe.

Otra comprobación directa sería la de la fuente de alimentación. Dependiendo del modelo que escojamos, las tarjetas más potentes de la actualidad son consumidoras ávidas de energía y necesitan una fuente que se la proporcione pues no van alimentadas por el puerto de conexión sino que cuentan con conectores de alimentación dedicados. Y atentos al número de conexiones de 6/8 pines que tenemos disponibles para las gráficas más potentes.

El ansia por tener el mejor rendimiento gráfico se enfrenta a la realidad del presupuesto con el que contamos y con el hecho de que la tarjeta gráfica no es el único componente de nuestro sistema gaming o de trabajo con vídeo/foto.

Cuando se elige tarjeta gráfica hay que tener en cuenta que hay otros componentes, desde el procesador al monitor, que conforman el sistema completo

Potencia y velocidad de una tarjeta gráfica

En cada modelo de tarjeta gráfica hay innumerables características que nos marcan la potencia y rendimiento de la misma. Las más directas son los TFLOPS de potencia bruta, los núcleos CUDA o la velocidad/frecuencia de funcionamiento.

Memoria

El tipo de memoria de una tarjeta gráfica y su ancho de banda es incluso más determinante que la cantidad bruta de la misma

A la hora de escoger la cantidad de memoria RAM, mira siempre el tipo y ancho de banda por encima de la cantidad porque preferirás tener una memoria más rápida que más GB de una con menos ancho de banda. Si estamos hablando del mismo tipo de memoria y ancho de banda, entonces sí que puedes empezar a valorar escoger un modelo con más GB especialmente si vas a trabajar con varios monitores o muy altas resoluciones.

HBM vs GDDR

El apartado de la memoria es uno de los más diferentes entre fabricantes y gamas, y la lucha actual entre Nvidia y AMD esta en parte en el uso del tipo HBM/HBM2 por parte del segundo, y de la preferencia (por cuestión de precio y tiempos) de Nvidia por la GDDR5/GDDR5X. Lo habitual es que la de tipo HBM esté presente en la gama más alta y la GDDR en las inferiores.

Conectores, alimentación y salidas de vídeo

Las siguientes especificaciones o características a valorar y comparar entre tarjetas gráficas son más sencillas. Tienen que ver con el consumo, refrigeración, los conectores o las salidas de vídeo que ofrecen al usuario.

Si nos referimos a la alimentación y el consumo, depende de la gama la manera en que hay que conectarla. Podemos encontrarnos tarjetas que se alimentan directamente de la ranura de conexión mientras las tarjetas de gama alta actuales es habitual que cuenten con sus propias conexiones de alimentación (debemos comprobar tener conectores libres en la fuente de alimentación)

SLI y Crosfire

En algunos casos concreto, el usuario de un PC destinado a edición de vídeo o creación 3D necesita una configuración gráfica compuesta por más de una unidad de gráfica dedicada.

Esa posibilidad de combinar varias tarjetas gráficas en un único PC tiene denominación diferente según escojamos un modelo de AMD o de Nvidia. En el caso del primero estaríamos refiriéndonos a tarjetas compatibles con Crossfire, mientras que las de Nvidia son SLI.

En ambos casos se trata de un puente de interconexión entre dos tarjetas para que ambas funcionen como una sola. Esta característica puede requerir una conexión hasta de PCIex32 (dos ranuras físicas) y la placa base obviamente debe ser compatible con esta característica.

Tecnologías propietarias

Por último, y si buscas algo muy concreto, deberías prestar atención a tecnologías propietarias de cada fabricante. Freesync, Ansel, Game Stream y otras similares son añadidos que, si bien no están al nivel de lo que debes mirar ante todo en una tarjeta gráfica, puede serte de valor.

Test Sintéticos.

A la hora de evaluar el rendimiento de una tarjeta gráfica, al igual que ocurre con los microprocesadores es difícil evaluar tantos factores, por lo que se suele recurrir a un benchmark o test sintético que nos faciliten el trabajo. No obstante en el caso de una tarjeta gráfica tenemos que considerar no sólo los factores de rendimiento de la GPU, sino otras características de las que hablábamos, como refrigeración, cantidad de GRAM, etc

1.1.1.  El puerto PCI Express

El puerto PCI Express es el utilizado para la interconexión de la tarjeta de vídeo con la placa base. Los puertos para las tarjetas gráficas han ido evolucionando y actualmente el PCI Express es el utilizado.

Los puertos PCIExpress están formados por uno o varios enlaces serie bidireccionales punto a punto los cuales envían datos a mucha velocidad. Por ejemplo, el slot x1 tendrá un enlace de datos, mientras que el x16 tendrá 16 enlaces de datos bidireccionales.

Existen puertos PCIe con más y menos enlaces de datos. Los más comunes en las placas base son el xI y x16. En el primero suelen conectarse las tarjetas de red o tarjetas de sonido, y en el xI6, que es más rápido, la tarjeta de vídeo.

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