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Guía de Tarjetas Gráficas 2010, lo que necesitas saber antes de comprar

18 diciembre 2009

Actualización 13 de Octubre de 2011:

Ya existen una nueva versión mejorada y extendida de esta guia:

Guia de Tarjetas Gráficas 2011

Todo lo que querías saber sobre tarjetas de video y nunca te animaste a preguntar. Si te confunden todos esos términos como PCI-Express, DirectX, GDDR3,… está guía es para tí. En esta pequeña guía explicaré el funcionamiento y características básicas de una tarjeta de video, para esto la he dividido en las siguientes secciones:

  • Introducción
  • Características de Hardware
    • Interfaz
    • Alimentación y consumo de energía
    • Puertos de video
    • El chip de video o GPU
      • Bus y memoria de video
      • Aceleración 2D y 3D
      • Aceleración de códecs de video
    • Multi-GPUs
  • Características de Software
    • APIs
    • Drivers
    • Reproducción de video

Introducción

Una tarjeta de video es en si mismo una pequeña computadora, cuenta con sus propios medios para procesar, almacenar y transportar información. Casi toda la información que se manipula es de tipo gráfico pero existen excepciones como veremos un poco más adelante.

Cuando compramos una tarjeta de video es importante tener en mente el uso que le vamos a dar. Para la mayoría de los usuarios que no gustan de ver películas en la PC o jugar los títulos más nuevos de videojuegos, es suficiente con una tarjeta gráfica económica y sencilla. Los cinéfilos buscarán una tarjeta que pueda reproducir videos en alta definición, y  los videojugadores tal vez estén interesados en una poderosa y costosa tarjeta gráfica.

Características de Hardware

Interfaz

Todas las tarjetas de video se conectan físicamente al equipo mediante alguna ranura ya sea PCI, AGP, o PCI-Express, es importante revisar el tipo de ranura de video que soporta nuestra tarjeta madre (motherboard) pues no todas son compatibles entre sí, y si no tenemos cuidado podríamos terminar comprando una tarjeta que no funciona con nuestro equipo. Los tipos de ranuras son las siguientes:

Nombre Velocidad Fecha de aparición
PCI 133MB/s 1993
AGP 1x (1.0) 266MB/s 1997
AGP 2x (1.0) 533MB/s 1997
AGP 4x (2.0) 1066MB/s 2000
AGP 8x (3.0) 2133MB/s 2000
PCI-Express 8x (1.0) 2 GB/s 2004
PCI-Express 16x (1.0) 4 GB/s 2004
PCI-Express 8x (2.0) 4 GB/s 2007
PCI-Express 16x (2.0) 8 GB/s 2007
PCI-Express 8x (3.0) 8 GB/s 2010
PCI-Express 16x (3.0) 16 GB/s 2010

PCI-Express 16x

Hoy en día prácticamente todas las tarjetas de video nuevas son PCI-Express. Las tarjetas PCI, PCI-Expres y AGP no son compatibles entre sí, pero si son compatibles entre versiones diferentes, por ejemplo el PCI-Express 2.0 es compatible con el PCI-Express 1.0.

Alimentación y consumo de energía

El consumo de energía puede ser importante al pagar nuestro servició de energía eléctrica. Las fuentes de alimentación más comunes para PC son de 350-450 Watts pero para ciertas tarjetas de video podríamos requerir fuentes de 600 o hasta 1000W!!. Si la fuente no soporta el consumo es muy posible que se queme. Las tarjetas de mayor consumo generalmente requieren de conectores de alimentación especiales como los siguientes:

Como en todos los circuitos electrónicos, al aumentar el consumo de energía, también aumentará la temperatura y la disipación térmica, esto implica que requerirás un gabinete más grande y mejor ventilado. En algunos equipos la disipación térmica y el consumo energético son críticos, como es el caso de un HTPC que cuentan con fuentes de alimentación de muy poca capacidad 100-250W y los gabinetes son pequeños y pobremente ventilados.

Al comprar una tarjeta de video no solo es recomendable revisar el consumo máximo de energía (publicado por el fabricante), sino también el consumo de energía mientras la tarjeta no realiza tarea alguna, pues la mayor parte del tiempo tu tarjeta se encontrara en este estado. Por ejemplo, de acuerdo al sitio X-bit labs tenemos el consumo de energía de las siguientes tarjetas:

Consumo de energía en Watts

Aunque estas dos tarjetas tienen un desempeño muy parecido el consumo de energía varia considerablemente. Es posible apreciar como la 9600GT consume más de 20W incluso cuando no realiza tarea alguna, mientras que la GT240 ofrece un consumo de menos de 20W en el uso diario, excepto en videojuegos.

Es recomendable revisar sitios de Internet como X-bit labs que realizan reseñas detalladas sobre el consumo energético de las tarjetas de video que van apareciendo en el mercado. Al 22 de Marzo de 2010 esta es la lista de tarjetas y su consumo energético: Lista.

Puertos de video

Existen varios puertos de video que permiten conectar la tarjeta gráfica al monitor o a la TV, eh aquí una lista de los más comunes:

VGA (1987)
HDMI (2002)
s-video (1987)
s-video (1987)

DisplayPort (2008)

Cuando se habla de puertos de video, lo más importante es el dispositivo que deseas conectar, por ejemplo si deseas conectar tu HDTV a la PC, deberías asegurarte que la tarjeta tenga el puerto HDMI. El puerto más común en los monitores actualmente es DVI. Si deseas conectar 2 o más monitores deberás asegurarte que tu tarjeta cuente con el soporte necesario para esto.

El chip de video o GPU

Todas las capacidades de nuestra tarjeta de video dependen de un pequeño chip llamado Unidad de Procesamiento Gráfico o GPU (por sus siglas en inglés). Algunos ejemplos son:

  • ATI Radeon HD5750
  • Nvidia Geforce GT250

Podemos ver que los nombres están compuestos por 3 datos: [Fabricante] [Familia] [Modelo]. Lo primero que debemos revisar al comprar una tarjeta de video es el GPU. Puedes encontrar información detallada sobre GPUs de ATI, Nvidia e Intel en las siguientes ligas (en inglés):

Comparison of AMD graphics processing units

Comparison of Nvidia graphics processing units

Intel GMA

Bus y Memoria de video

El tipo y cantidad de memoria es en la mayoría de los casos irrelevante al elegir una tarjeta de video. Por ejemplo, en algunos casos una tarjeta con 1GB de video puede ser mucho más lenta que una que tiene tan solo 256MB. Es necesario elegir primero el GPU y depués fijarnos en la memoria.

Los tipos de memoria que podemos encontrar en una tarjeta de video (y su fecha de aparición en el mercado) son los siguientes:

  • DDR2 (2003)
  • DDR3 (2007)
  • GDDR3 (2003)
  • GDDR4 (2007)
  • GDDR5 (2008)

La letra G, al principio de los últimos tres, se refiere a Graphics, y son tipos de memoria especialmente diseñados para tarjetas de video, los dos primeros son los tipos de memoria comerciales que ya conocemos.

Algunos GPUs soportan varios tipos de memoria de video. Por ejemplo el ATI Radeon HD4650 soporta tres tipos de memoria: GDDR2, GDDR3 y DDR2, con cada tipo de memoria obtendremos un desempeño diferente para este mismo chip.

Saber el desempeño de la memoria de video requiere conocer la combinación:

cantidad * tipo * velocidad * ancho de bus

Donde la velocidad se mide en Mhz y el ancho de bus puede ser de 64 a 512 bits (actualmente) dependiendo del GPU. Una memoria muy rápida podría estar limitada por el cuello de botella del bus de datos.

Aceleración 2D y 3D

La aceleración 2D, se refiere a la aceleración de los elementos en 2 dimensiones que usamos todos los días en nuestro escritorio, como botones, menús, ventanas y el ratón. La mayoría de las tarjetas de video nuevas y no tan nuevas cuentan con la aceleración 2D necesaria y se puede considerar como un factor de poca relevancia.

La aceleración 3D, se refiere a la aceleración de objetos tridimensionales que son utilizados principalmente en videojuegos. Si no eres un videojugador, este no debería ser un factor importante al decidir la compra de una nueva tarjeta. Por el contrario si te gusta jugar los títulos más nuevos de videojuegos, deberás saber que el precio, tamaño y consumo de energía de la tarjeta casi siempre van de la mano con la aceleración 3D.

Cada videojuego tiene una  demanda diferente de aceleración 3D y de memoria de video, los juegos más recientes son los más demandantes. En casi todos los juegos, es posible reducir la calidad gráfica para evitar que se congele o se vea muy lento. La mayoría de los juegos se pueden jugar perfectamente a más de 45 cuadros por segundo o fps (de sus siglas inglés), algunos juegos de estrategia se pueden jugar a 30 fps o menos, mientras que algunos de primera persona requieren 60fps. Veamos el siguiente ejemplo:

Juego: Crysis, Calidad Media, resolución: 1024×768

Tarjeta gráfica Cuadros por segundo (fps)
AMD Radeon HD4670 61
AMD Radeon HD4550 28
AMD Radeon HD4350 24

En esta pequeña comparación podemos ver como el mismo juego con la misma configuración gráfica se comporta de forma diferente en cada uno de los GPUs de la lista. Claramente con la configuración de video que se esta manejando, que es bastante baja, no es posible jugar Crysis en el Radeon HD4350, 24fps es muy lento para un juego de primera persona, pero si es posible jugarlo con el Radeon HD4670 que es un muy poco más costoso.

Es difícil saber como se comportará un juego con cierta tarjeta gráfica, la mejor opción es revisar primero las reseñas en Internet antes de adquirir cualquier cosa. Algunos sitios muy recomendables son los siguientes (en inglés):

Puedes encontrar más reseñas por cada modelo de GPU en GPUReview.

Aceleración de codecs de video

Los codec’s de video son métodos en hardware o software que permiten comprimir y descomprimir videos digitales; por ejemplo mpeg-1, mpeg-2, H.264, VC-1 etc. En la actualidad todos los videos que usamos día con día  se encuentran comprimidos en algún formato y para visualizarlos se requiere que el archivo pase por un proceso de descompresión. En muchos casos este proceso puede ser sumamente demandante y es realizado en varias etapas.

Las tarjetas gráficas nuevas cuentan con aceleración de codecs de video, que permite que algunas o todas las etapas de la descompresión de ciertos codecs sean procesadas por el GPU. Esto permite ver videos más fluidos y con mejor calidad de imagen, además de reducir el consumo de energía del equipo.

Solamente los GPUs más nuevos cuentan con aceleración completa de codecs de video. Las siguientes tecnologías permiten tener aceleración de codecs de video:

Tecnologías como PureVideo o Unified Video Decoder han ido evolucionando, cada nueva versión soporta más y mejor aceleración de codecs.

La aceleración de codecs de video debe ser un factor importante a tomar en cuenta si deseas reproducir películas Blue-Ray en la computadora, o cualquier otro formato de alta definición.

Multi-GPUs

Si deseas conectar cuatro monitores, jugar uno de los juegos con los gráficos más impresionantes en muy alta definición, o simular la colisión de dos galaxias,  posiblemente desees colocar 2 o más tarjetas de video a tu PC.

Para lograr esto hoy en día solo existen dos tecnologías disponibles:

CrossFire de ATI ó

Scalable Link Interface de Nvidia

Actualmente solo es posible conectar en paralelo tarjetas de video del mismo fabricante y requieres de una tarjeta madre que soporte alguna de estas configuraciones.

Características de Software

APIs

Las APIs o Interfaces para Programación de Aplicaciones, sirven a los desarrolladores de software para tomar ventaja de la aceleración que ofrecen las GPUs. Muchos programas y juegos son escritos usando estas APIs, pero para que tu aplicación realmente sea acelerada (o en algunos casos, pueda correr) necesitas que la GPU soporte el API y la versión indicada de ésta. Los APIs utilizados actualmente son:

Nombre Versión más reciente Descripción
Direct3D 11 Parte del API de Microsoft DirectX, orientada a la aceleración de gráficos en 3D, utilizada principalmente en videojuegos para Windows
OpenGL 4.0 API del grupo Khronos para aceleración 2D y 3D, utilizada principalmente en videojuegos para Windows, Linux, Mac, telefonos celulares y otros
OpenCL 1.1 API del grupo Khronos para aceleración de software en general para GPGPUs, utilizada principalmente en simulaciones físicas
DirectX Video Acceleration 2.0 Parte del API de Microsoft DirectX para la aceleración de codecs de video, actualmente tecnologías como PureVideo y UVD utilizan esta API.
Video Acceleration API 0.3
API de sistemas Unix para la aceleración de codecs de video

Si tienes un juego que pide DirectX 10, pero tu tarjeta solo soporta DirectX 9, es posible que el juego no corra, o no sea acelerado al 100%, lo cual significa que el desempeño podría ser lento.

Drivers

Los drivers o controladores son pequeños elementos de software que permiten que tu sistema operativo reconozca algún dispositivo de hardware y pueda utilizarlo. Es necesario un controlador por cada componente de hardware de tu equipo.

En las tarjetas de video, los drivers juegan un papel muy importante no solo para que tu sistema reconozca la tarjeta, sino para que logres obtener la aceleración del API que necesitas (Si estas pensando en comprar una tarjeta de video y deseas utlizar algún sistema operativo como Unix o Linux, es necesario que revises el soporte de los drivers, pues actualmente el soporte de aceleración de codecs de video o 3d puede ser mala o nula en algunos GPUs).

La calidad de los drivers varia considerablemente y en ocasiones contienen errores que no permiten que el GPU acelere correctamente las aplicaciones que deseas. En estas situaciones es recomendable probar con la última versión de drivers ( o en algunos casos, las versiones anteriores) que puedes descargar directamente de la página de los fabricantes:

nvidia.com

ati.com

Estos drivers estan en continuo desarrollo, agregando soporte para nuevos GPUs, corrección de errores y mejoras. Es recomendable actualizar los drivers de vez en cuando. En ocasiones pueden hacer que la tarjeta gráfica funcione de forma más rápida y eficiente.

Reproducción de video

Poder aprovechar la aceleración de codecs de video puede no ser una tarea fácil, en algunos casos, requieres una combinación particular de: sistema operativo, driver, reproductor de video y archivo de video.

Esto se debe a que diferentes sistemas operativos utilizan diferentes APIs de aceleración de codecs de video y es necesario que el driver de video soporte este API, algunos drivers pueden contener errores que no permitan la aceleración, es necesario un reproductor de video que también soporte el API de aceleración de codecs del sistema operativo en uso y finalmente no todos los codecs de video son acelerados (es necesario revisar el soporte de codecs de los drivers o del GPU).

Es posible que esta situación mejore en el futuro, conforme esta tecnología se vaya haciendo más común.

Si deseas aprovechar al máximo la aceleración de codecs, es recomendable revisar el soporte de drivers y reproductores de video para el sistema operativo que usas, antes de adquirir una tarjeta gráfica.

Ojalá esta guía te haya sido de utilidad, espero tus comentarios, mejoras o correcciones

Actualización 13 de Octubre de 2011:

Ya existen una nueva versión mejorada y extendida de esta guia:

Guia de Tarjetas Gráficas 2011

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  1. dobeslao
    18 diciembre 2009 en 11:03 am

    Además del fabricante que sitios son recomendables para conocer el soporte de tarjetas gráficas que tengan un rendimiento aceptable en Linux

    • abrahamscitech
      18 diciembre 2009 en 12:50 pm

      Hay dos tipos de drivers de video en Linux, los que provee el fabricante (propietarios) y los que desarrolla la comunidad Linux (open-source), estos sitios son muy recomendables para conocer el soporte open-source de drivers en Linux:
      Drivers ATI: http://www.x.org/wiki/RadeonFeature
      Drivers Nvidia: http://nouveau.freedesktop.org/wiki/FeatureMatrix
      Phoronix es un sitio que da seguimiento a los avances en drivers de video (propietarios y open-source) en Linux, tambien es muy recomendable:
      http://www.phoronix.com/

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