TARJETAS GRÁFICAS

Tarjeta gráfica
una placa o tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para las computadoras compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de éstas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos.
Es habitual que se utilice el mismo término tanto a las habituales tarjetas dedicadas y separadas como a las GPU integradas en la placa base.
Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación MPEG-2[1] y MPEG-4 o incluso conectores Firewire, de ratón, lápiz óptico o joystick.
Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los PC; contaron o cuentan con ellas dispositivos como los Commodore Amiga (conectadas mediante las ranuras Zorro II y Zorro III), Apple II, Apple Macintosh, Spectravideo SVI-328, equipos MSX y, por supuesto, en las videoconsolas modernas, como la Wii, la Playstation 3 y la Xbox360
La GPU
La GPU, —acrónimo de «graphics processing unit», que significa «unidad de procesamiento gráfico»— es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta. Dos de las más importantes de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo, que en 2006 oscilaba entre 250 MHz en las tarjetas de gama baja y 750 MHz en las de gama alta, y el número de pipelines (vertex y fragment shaders), encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.
Según la tarjeta gráfica esté integrada en la placa base (bajas prestaciones) o no, utilizará la memoria RAM propia del ordenador o dispondrá de una propia. Dicha memoria es la memoria de vídeo o VRAM. Su tamaño oscila entre 128 MB y 1 GB. La memoria empleada en 2006 estaba basada en tecnología DDR, destacando DDR2, GDDR3,GDDR4 y GDDR5. La frecuencia de reloj de la memoria se encontraba entre 400 MHz y 3,6 GHz.
Han conseguido hacer memorias GDDR5 a 7GHZ, gracias al proceso de reducción de 50 nm, permitiendo un gran ancho de banda en buses muy pequeños (incluso de 64 bits)
Una parte importante de la memoria de un adaptador de vídeo es el Z-Buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D.
El RAMDAC
El RAMDAC es un conversor de [señal digitaldigital]] a analógico de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, nunca con menos de 60).[9] Dada la creciente popularidad de los monitores digitales el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilida

Salidas SVGA, S-Video y DVI de una tarjeta gráfica
Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son:
DA-15 conector RGB usado mayoritariamente en los Apple Macintosh
Digital TTL DE-9 : usado por las primitivas tarjetas de IBM (MDA, CGA y variantes, EGA y muy contadas VGA)
SVGA: estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos CRT, sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor.
DVI: sustituto del anterior, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales como los LCD o proyectores. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo.
S-Video: incluido para dar soporte a televisores, reproductores de DVD, vídeos, y videoconsolas.
Otras no tan extendidas en 2007 son:
S-Video implementado sobre todo en tarjetas con sintonizador TV y/o chips con soporte de video NTSC/PAL
Vídeo Compuesto: analógico de muy baja resolución mediante conector RCA.
Vídeo por componentes: utilizado también para proyectores; de calidad comparable a la de SVGA, dispone de tres clavijas (Y, Cb y Cr).
HDMI: tecnología de audio y vídeo digital cifrado sin compresión en un mismo cable.
Extended Industry Standard Architecture

EISA.
El Extended Industry Standard Architecture (en inglés, Arquitectura Estándar Industrial Extendida), casi siempre abreviado EISA, es una arquitectura de bus para computadoras compatibles con el IBM PC. Fue anunciado a finales de 1988 y desarrollado por el llamado "Grupo de los Nueve" (AST, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC Corporation, Olivetti, Tandy, Wyse y Zenith Data Systems), vendedores de computadores clónicos como respuesta al uso por parte de IBM de su arquitectura propietaria MicroChannel (MCA) en su serie PS/2. Tuvo un uso limitado en computadores personales 386 y 486 hasta mediados de los años 1990, cuando fue reemplazado por los buses locales tales como el bus local VESA y el PCI
EISA amplía la arquitectura de bus ISA a 32 bits y permite que más de una CPU comparta el bus. El soporte de bus mastering también se mejora para permitir acceso hasta a 4 GB de memoria. A diferencia de MCA, EISA es compatible de forma descendente con ISA, por lo que puede aceptar tarjetas antiguas XT e ISA, siendo conexiones y las ranuras una ampliación de las del bus ISA.
A pesar de ser en cierto modo inferior a MCA, el estándar EISA fue muy favorecido por los fabricantes debido a la naturaleza propietaria de MCA, e incluso IBM fabricó algunas máquinas que lo soportaban. Pero en el momento en el que hubo una fuerte demanda de un bus de estas velocidades y prestaciones, el bus local VESA y posteriormente el PCI llenaron este nicho y el EISA desapareció en la oscuridad.
EISA introduce las siguientes mejoras sobre ISA:
Direcciones de memoria de 32 bits para CPU, DMA, y dispositivos de bus master.
Protocolo de transmisión síncrona para transferencias de alta velocidad.
Traducción automática de ciclos de bus entre maestros y esclavos EISA e ISA.
Soporte de controladores de periféricos maestros inteligentes.
33 MB/s de velocidad de transferencia para buses maestros y dispositivos DMA
Interrupciones compartidas .
ISA
Se creó como un sistema de 8 bits en el IBM PC en 1980, y se extendió en 1983 como el XT bus architecture. El nuevo estándar de 16 bits se introduce en 1984 y se le llama habitualmente AT bus architecture. Diseñado para conectar tarjetas de ampliación a la placa madre, el protocolo también permite el bus mastering aunque sólo los primeros 16 MiB de la memoria principal están disponibles para acceso directo. El bus de 8 bits funciona a 4,77 MHz (la misma velocidad que el procesador Intel 8088 empleado en el IBM PC), mientras que el de 16 bits opera a 8 MHz (el de Intel 80286 del IBM AT). Está también disponible en algunas máquinas que no son compatibles IBM PC, como el AT&T Hobbit (de corta historia), los Commodore Amiga 2000 y los BeBox basados en PowerPC. Físicamente, el slot XT es un conector de borde de tarjeta de 62 contactos (31 por cara) y 8,5 centímetros, mientras que el AT se añade un segundo conector de 36 contactos (18 por cara), con un tamaño de 14 cm. Ambos suelen ser en color negro. Al ser retro compatibles, puede conectarse una tarjeta XT en un slot AT sin problemas, excepto en placas mal diseñadas.
En 1987, IBM comienza a reemplazar el bus ISA por su bus propietario MCA (Micro Channel Architecture) en un intento por recuperar el control de la arquitectura PC y con ello del mercado PC. El sistema es mucho más avanzado que ISA, pero incompatible física y lógicamente, por lo que los fabricantes de ordenadores responden con el Extended Industry Standard Architecture (EISA) y posteriormente con el VESA Local Bus (VLB). De hecho, VLB usa algunas partes originalmente diseñados para MCA debido a que los fabricantes de componentes ya tienen la habilidad de fabricarlos. Ambos son extensiones compatibles con el estándar ISA.
Los usuarios de máquinas basadas en ISA tenían que disponer de información especial sobre el hardware que iban a añadir al sistema. Aunque un puñado de tarjetas eran esencialmente Plug-and-play (enchufar y listo), no era lo habitual. Frecuentemente había que configurar varias cosas al añadir un nuevo dispositivo, como la IRQ, las direcciones de entrada/salida, o el canal DMA. MCA había resuelto esos problemas, y actualmente PCI incorpora muchas de las ideas que nacieron con MCA (aunque descienden más directamente de EISA).
Estos problema con la configuración llevaron a la creación de ISA PnP, un sistema Plug-and-play que usa una combinación de modificaciones al hardware, la BIOS del sistema, y el software del sistema operativo que automáticamente maneja los detalles más gruesos. En realidad, ISA PnP acabó convirtiéndose en un dolor de cabeza crónico, y nunca fue bien soportado excepto al final de la historia de ISA. De ahí proviene la extensión de la frase sarcástica "plug-and-pray" (enchufar y rezar).
Los slots PCI fueron el primer puerto de expansión físicamente incompatible con ISA que lograron expulsarla de la placa madre. Al principio, las placas base eran en gran parte ISA, incluyendo algunas ranuras del PCI. Pero a mitad de los 90, los dos tipos de slots estaban equilibrados, y al poco los ISA pasaron a ser minoría en los ordenadores de consumo. Las especificaciones PC 97 de Microsoft recomendaban que los slots ISA se retiraran por completo, aunque la arquitectura del sistema todavía requiera de ISA en modo residual para direccionar las lectoras de disquete, los puertos RS-232, etc. Los slots ISA permanecen por algunos años más y es posible ver placas con un slot Accelerated Graphics Port (AGP) justo al lado de la CPU, una serie de slots PCI, y uno o dos slots ISA cerca del borde.
Es también notable que los slots PCI están "rotados" en comparación con los ISA. Los conectores externos y la circuitería principal de ISA están dispuestos en el lado izquierdo de la placa, mientras que los de PCI lo están en el lado derecho, siempre mirando desde arriba. De este modo ambos slots podían estar juntos, pudiendo usarse sólo uno de ellos, lo que exprimía la placa madre.
El ancho de banda máximo del bus ISA de 16 bits es de 16 Mbyte/segundo. Este ancho de banda es insuficiente para las necesidades actuales, tales como tarjetas de vídeo de alta resolución, por lo que el bus ISA no se emplea en los PC modernos (2004), en los que ha sido sustituido por el bus PCI.
La arquitectura XT es una arquitectura de bus de 8 bits usada en los PC con procesadores Intel 8086 y 8088, como los IBM PC e IBM PC XT en los 80. Precede al la arquitectura AT de 16 bits usada en las máquinas compatibles IBM Personal Computer/AT.
El bus XT tiene cuatro canales DMA, de los que tres están en los slots de expansión. De esos tres, dos están normalmente asignados a funciones de la máquina:
VESA: Con el fin de desarrollar pantallas y tarjetas con una resolución superior a la ofrecida por VGA, en el año 1989 nace VESA ( Video Electronics Standards Association o Asociación para estándares electrónicos y de video) a finales de los años 80. Este tipo de tarjetas (y puertos) permite una mayor velocidad que el puerto ISA, siendo utilizado como puerto de alta velocidad para gráficas hasta la aparición de los puertos PCI. Con un bus de 32 bits, una frecuencia de 33 Mhz y un ancho de banda de 160 Mb/s permite resoluciones de 800x600, ampliando notablemente la cantidad de colores a mostrar (se abandona el sistema de paleta y se empieza a definir el sistema de profundidad de color, que permite millones de colores). Uno de los mayores inconvenientes de este sistema era el tamaño de las tarjetas, que superaban los 30cm de longitud. Peripheral Component Interconnect
Un Peripheral Component Interconnect (PCI, "Interconexión de Componentes Periféricos") consiste en un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Estos dispositivos pueden ser circuitos integrados ajustados en ésta (los llamados "dispositivos planares" en la especificación PCI) o tarjetas de expansión que se ajustan en conectores. Es común en PC, donde ha desplazado al ISA como bus estándar, pero también se emplea en otro tipo de ordenadores.
A diferencia de los buses ISA, el bus PCI permite configuración dinámica de un dispositivo periférico. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados por la tarjeta PCI. Esto permite asignación de IRQs y direcciones del puerto por medio de un proceso dinámico diferente del bus ISA, donde las IRQs tienen que ser configuradas manualmente usando jumpers externos. Las últimas revisiones de ISA y el bus MCA de IBM ya incorporaron tecnologías que automatizaban todo el proceso de configuración de las tarjetas, pero el bus PCI demostró una mayor eficacia en tecnología "plug and play". Aparte de esto, el bus PCI proporciona una descripción detallada de todos los dispositivos PCI conectados a través del espacio de configuración PCI.
La especificación PCI cubre el tamaño físico del bus, características eléctricas, cronómetro del bus y sus protocolos. El grupo de interés especial de PCI (PCI Special Interest Group)
Accelerated Graphics Port
AGP
Accelerated Graphics Port (AGP, Puerto de Gráficos Acelerado, en ocasiones llamado Advanced Graphics Port, Puerto de Gráficos Avanzado) es un puerto (puesto que sólo se puede conectar un dispositivo, mientras que en el bus se pueden conectar varios) desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI. El diseño parte de las especificaciones del PCI 2.1.
El puerto AGP es de 32 bit como PCI pero cuenta con notables diferencias como 8 canales más adicionales para acceso a la memoria RAM. Además puede acceder directamente a esta a través del puente norte pudiendo emular así memoria de vídeo en la RAM. La velocidad del bus es de 66 MHz.
El bus AGP cuenta con diferentes modos de funcionamiento.
AGP 1X: velocidad 66 MHz con una tasa de transferencia de 266 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
AGP 2X: velocidad 133 MHz con una tasa de transferencia de 532 MB/s y funcionando a un voltaje de 3,3V.
AGP 4X: velocidad 266 MHz con una tasa de transferencia de 1 GB/s y funcionando a un voltaje de 3,3 o 1,5V para adaptarse a los diseños de las tarjetas gráficas.
AGP 8X: velocidad 533 MHz con una tasa de transferencia de 2 GB/s y funcionando a un voltaje de 0,7V o 1,5V.
Estas tasas de transferencias se consiguen aprovechando los ciclos de reloj del bus mediante un multiplicador pero sin modificarlos físicamente..
El puerto AGP se utiliza exclusivamente para conectar tarjetas gráficas, y debido a su arquitectura sólo puede haber una ranura. Dicha ranura mide unos 8 cm y se encuentra a un lado de las ranuras PCI.
A partir de 2006, el uso del puerto AGP ha ido disminuyendo con la aparición de una nueva evolución conocida como PCI-Express, que proporciona mayores prestaciones en cuanto a frecuencia y ancho de banda. Así, los principales fabricantes de tarjetas gráficas, como ATI y nVIDIA, han ido presentando cada vez menos productos para este puerto.
PCI-Express
PCI Express (anteriormente conocido por las siglas 3GIO, en el caso de las "Entradas/Salidas de Tercera Generación", en inglés: 3rd Generation I/O) es un nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos de programación y los estándares de comunicación existentes, pero se basa en un sistema de comunicación serie mucho más rápido. Este sistema es apoyado principalmente por Intel, que empezó a desarrollar el estándar con nombre de proyecto Arapahoe después de retirarse del sistema Infiniband.
PCI Express es abreviado como PCI-E o PCIe, aunque erróneamente se le suele abreviar como PCI-X o PCIx. Sin embargo, PCI Express no tiene nada que ver con PCI-X que es una evolución de PCI, en la que se consigue aumentar el ancho de banda mediante el incremento de la frecuencia, llegando a ser 32 veces más rápido que el PCI 2.1. Su velocidad es mayor que PCI-Express, pero presenta el inconveniente de que al instalar más de un dispositivo la frecuencia base se reduce y pierde velocidad de transmisión.