Placas gráficas

Placas gráficas

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Contenidos Artículos Tarjeta gráfica

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Unidad de procesamiento gráfico

12

Multiplataforma

15

OpenGL

23

Accelerated Graphics Port

36

PCI-Express

37

Peripheral Component Interconnect

39

Bus VESA

43

Referencias Fuentes y contribuyentes del artículo

44

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes

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Licencias de artículos Licencia

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Tarjeta gráfica

1

Tarjeta gráfica Una tarjeta gráfica, gráfica, tarjeta de vídeo, vídeo, placa de vídeo, vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora u ordenador, ordenador, 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.

Tarjeta Gráfica PCI-Express

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 U, la Playstation 3 y la Xbox360.

Historia La historia de las tarjetas gráficas da comienzo a finales de los años 1960, cuando se pasa de usar impresoras como elemento de visualización a utilizar monitores. Las primeras tarjetas sólo eran capaces de visualizar texto a 40x25 u 80x25, pero la aparición de los primeros chips gráficos como el Motorola 6845 permiten comenzar a dotar a los equipos basados en bus S-100 o Eurocard de capacidades gráficas. Junto con las tarjetas que añadían un modulador de televisión fueron las primeras en recibir el término tarjeta de video. video. El éxito del ordenador doméstico y las primeras

PCI S3 ViRGE















Tarjeta gráfica vayan integrados en la placa base. Incluso en los equipos que ya vienen con un chip gráfico se comercializan tarjetas de 80 columnas, que añadían un modo texto de 80x24 u 80x25 caracteres, principalmente para ejecutar soft CP/M (como las de los Apple II y Spectravideo SVI-328). Curiosamente la tarjeta de vídeo que viene con el IBM PC, que con su diseño abierto herencia de los Apple II popularizará el concepto de tarjeta gráfica intercambiable, es una tarjeta de sólo texto. La MDA ( Monochrome ), desarrollada por IBM Monochrome Display Adapter ), en 1981, trabajaba en modo texto y era capaz de representar 25 líneas de 80 caracteres en pantalla. Contaba con una memoria VRAM de 4KB, por lo que sólo podía trabajar con una página de memoria. Se usaba con monitores monocromo, de tonalidad normalmente verde. [2]

2

IBM XGA-2 MCA

Apple Display Card 24AC NuBus

A partir de ahí se sucedieron diversas controladoras para gráficos, resumidas en la tabla adjunta. [3][4][5][6]

Cirrus Logic VESA

AVIEW2E EISA















Tarjeta gráfica

3

EGA Paradise Bus ISA

Año Modo Modo text textoo Modo Modo gráf gráfic icos os Color olores es Memo Memori riaa MDA

1981

80* 25

-

1

4 KiB

CGA

1981

80* 25

6 40* 200

4

16 KiB

HGC

1982

80* 25

7 20* 348

1

64 KiB

EGA

1984

80* 25

6 40* 350

16

256 KiB

IBM 8514 1987

80* 25

10 24* 768

256

-

MCGA

1987

80* 25

3 20* 200

2 56

-

VGA

1987

7 20* 400

640 *480

256

256 KiB

SVGA

1989

80* 25

10 24* 768

256

1 MiB

XGA

1990

80* 25

10 24* 768

6 5K

2 MiB

VGA tuvo una aceptación masiva, lo que llevó a compañías como ATI, Cirrus Logic y S3 Graphics, a trabajar sobre dicha tarjeta para mejorar la resolución y el número de colores. Así nació el estándar SVGA ( Super VGA). Con dicho estándar se alcanzaron los 2 MB de memoria VRAM, así como resoluciones de 1024 x 768 pixels a 256 colores. La competencia de los PC, Commodore Amiga 20 00 y Apple Macintosh reservaron en cambio cam bio esa posibilidad a ampliaciones profesionales siempr e la GPU (que batía en potencia con total tranquilidad a las profesionales, integrando casi siempre tarjetas gráficas de los PC del momento) en sus placas base. Esta situación se perpetúa hasta la aparición del Bus PCI, que sitúa a las tarjetas de PC al nivel de los buses internos de sus competidores, al eliminar el cuello de botella que representaba el Bus ISA. Aunque siempre por debajo en eficacia (con la misma GPU S3 ViRGE, lo que en un PC es una tarjeta gráfica avanzada deviene en acelerador 3D profesional en los Commodore Amiga con ranura Zorro III), la fabricación masiva (que abarata sustancialmente los costes) y la adopción por otras plataformas del Bus PCI hace que los chips gráficos VGA comiencen a salir del mercado del PC. La evolución de las tar jetas tar jetas gráficas dio un giro importan imp ortante te en 1995 con la aparición de las primeras tarjetas 2D/3 D, fabricadas por Matrox, Matrox, Creative, Creative, S3 y ATI, entre otros. Dichas tarjetas cumplían el estándar SVGA, pero incorporaban funciones 3D. En 1997, 3dfx lanzó el chip gráfico Voodoo, Voodoo, con una gran potencia de cálculo, así como















Tarjeta gráfica procesador y la tarjeta. Desde 1999 hasta 2002, NVIDIA dominó el mercado de las tarjetas gráficas (comprando incluso la mayoría de bienes de 3dfx) [7] con su gama GeForce. En ese período, las mejoras se orientaron hacia el campo de los algoritmos 3D y la velocidad de los procesadores gráficos. Sin embargo, las memorias también necesitaban mejorar su velocidad, por lo que se incorporaron las memorias DDR a las tarjetas gráficas. Las capacidades de memoria de vídeo en la época pasan de los 32 MB de GeForce, hasta los 64 y 128 MB de GeForce 4. La mayoría de videoconsolas de sexta generación y sucesivos utilizan chips gráficos derivados de los más potentes aceleradores 3D de su momento. Los Apple Macintosh incorporan chips de NVIDIA y ATI desde el primer iMac, y los modelos PowerPC con bus PCI o AGP pueden usar tarjetas gráficas de PC con BIOS no dependientes de CPU. En 2006 y en adelante, NVIDIA y ATI (ese mismo año comprada por AMD) se repartían el liderazgo del mercado [8] con sus series de chips gráficos GeForce y Radeon, respectivamente.

Componentes 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 gráfica, así como la principal determinante del rendimiento. Tres de las más importantes de dichas características son Una unidad de procesamiento gráfico. la frecuencia de reloj del núcleo, que en la actualidad oscila entre 825 MHz en las tarjetas de gama baja y 1200 MHz, e incluso más, en las de gama alta, el número de procesadores shaders 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. Elementos generales de una GPU: • Shaders: Shaders: Es elemento más notable de potencia de una GPU, estos shaders unificados reciben el nombre de núcleos CUDA en el caso de nvidia y Procesadores Stream en el caso de AMD. Son una evolución natural de los antiguos pixel shader (encargados de la rasterización de texturas) y vertex shader (encargados de la geometría de los objetos), los cuales anteriormente actuaban de forma independiente. Los shaders unificados son capaces de actuar tanto de vertex shader como de pixel shader según la demanda, aparecieron en el 2007 con los chips G90 de nvidia (Series 8000) y los chips R600 para AMD (Series HD 2000), antigua ATi, incrementando la potencia drásticamente respecto a sus familias anteriores • ROP: ROP: Se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como Antialiasing.

Memoria gráfica de acceso aleatorio Son chips de memoria que almacenan y transportan información entre sí, no son determinantes en el rendimiento máximo de la tarjeta gráfica, pero bien unas especificaciones reducidas pueden limitar la potencia de la GPU.

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Tarjeta gráfica

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consumidor haciéndole creer que la potencia de esa tarjeta gráfica reside en su cantidad de memoria. • Las característ características icas de memoria memoria gráfica gráfica de una tarjeta tarjeta gráfica gráfica se expresan expresan en 3 caracte característica rísticas: s: • Capacidad: La capacidad de la memoria determina el número máximo de datos y texturas procesadas, una capacidad insuficiente se traduce en un retardo a espera de que se vacíen esos datos. Sin embargo es un valor muy sobrevalorado como estrategia recurrente de márketing para engañar al consumidor, tratando de hacer creer que el rendimiento de una tarjeta gráfica se mide por la capacidad de su memoria; tal es ésta tendencia, que muchos ensambladores embuten ingentes cantidades de memoria con GPU incompatibles con dicha capacidad, resultando una pérdida notable de la velocidad de dichas memorias, dando como resultado una tarjeta gráfica mucho más lenta que la que contiene una memoria mucho más pequeña y suficiente al sector al que va a pertenecer la tarjeta gráfica y recomendado por el fabricante. Se mide en bytes • Interfaz de Memoria: También denominado Bus de datos, es la multiplicación resultante del de ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Es una característica importante y determinante, junto a la velocidad de la memoria, a la cantidad de datos que puede transferir en un tiempo determinado, denominado ancho de banda. Una analogía al ancho de banda se podría asociar al ancho de una autopista o carriles y al número de vehículos que podrían circular a la vez. La interfaz de memoria se mide en bits. • Velocidad de Memoria: Es la velocidad a la que las memorias pueden transportar los datos procesados, por lo que es complemento a la interfaz de memoria para determinar el ancho de banda total de datos en un tiempo determinado. Continuando la analogía de la circulación de los vehículos de la autopista, la velocidad de memoria se traduciría en la velocidad máxima de circulación de los vehículos, dando resultado a un mayor transporte de mercancía en un mismo periodo de tiempo. La velocidad de las memorias se mide en Hertzios (su frecuencia efectiva) y se van diseñando tecnologías con más velocidad, se destacan las adjuntas en la siguiente tabla: Tecnol Tecnologí ogíaa Frecue Frecuenci nciaa efectiv efectivaa (MHz) (MHz) Ancho Ancho de banda banda (GB/s (GB/s)) GDDR

166 - 950

1,2 - 30,4

GDDR2

533 - 1000

8,5 - 16

GDDR3

700 - 1700

5,6 - 54,4

GDDR4

1600 - 1800

64 - 86,4

GDDR5

3200 - 7000

24 - 448

• Ancho de banda: Es la tasa de datos que pueden transportarse en una unidad de tiempo. Un ancho de banda insuficiente se traduce en un importante limitador de potencia de la GPU. Habitualmente se mide en "Gigabytes por segundo" (GB/s). Su fórmula general es el cociente del producto de la interfaz de memoria (expresada en bits) por la frecuencia

















Tarjeta gráfica

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RAMDAC El RAMDAC es un conversor de señal digital 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, y nunca inferior a 60). [9] Dada la creciente popularidad de los monitores de señal digital, el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad. Espacio que ocupan las texturas almacenadas El espacio que ocupa una imagen representada en el monitor viene dada en función de su resolución y su profundidad de color, es decir, una imagen sin comprimir en formato estándar Full HD con 1920x1080 píxeles y 32 bits de profundidad de color ocuparía 66.355.200 bits, es decir, 8,294 MiB

Salidas Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son: • SVGA SVGA/D /Dsub sub-1 -15: 5: Está Estánd ndar ar 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. Se conecta mediante pines. Su utilización continúa muy extendida a día de hoy, aunque claramente muestra una reducción frente al DVI en los últimos años.

Salidas HDMI, D-Sub 15 y DVI de una tarjeta gráfica

• DVI: DVI: Sustit Sustituto uto del anteri anterior, or, pero pero Salidas SVGA, S-Video y DVI de una tarjeta gráfica digital, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la

















Tarjeta gráfica

• • •

• •

7

una versión reducida de dicho conector llamada Mini DisplayPort, muy usada para tarjetas gráficas con multitud de salidas simultáneas, como pueden ser 5. S-Video: S-Video: implementado implementado sobre sobre todo en tarjetas tarjetas con sintonizado sintonizadorr TV y/o chips con soporte soporte de vídeo NTSC/PAL, NTSC/PAL, simplemente se está quedando obsoleto. Vídeo Compuesto Compuesto:: analógico analógico de muy baja resolución resolución mediante mediante conector conector RCA. RCA. Completament Completamentee en desuso para tarjetas gráficas, aunque sigue siendo usado para TV. Vídeo por componen componentes: tes: Sistema Sistema analógico analógico de transmisión transmisión de vídeo de alta alta definición, definición, utilizado utilizado también también para proyectores; de calidad comparable a la de SVGA, dispone de tres clavijas ( Y , Cb y Cr ). ). Anteriormente usado en PCs y estaciones de trabajo de gama alta, ha quedador relegado a TV y videoconsolas. DA-15 conector conector RGB usado usado mayoritariam mayoritariamente ente en los antiguos antiguos Apple Macintosh Macintosh.. Completament Completamentee en desuso. Digital Digital TTL DE-9 : usado por por las primitivas primitivas tarjetas tarjetas de IBM (MDA, (MDA, CGA y variantes, variantes, EGA y muy muy contadas contadas VGA). Completamente obsoleto

Interfaces con la placa base Bus

Anchura Frecuencia Ancho (bits) (MHz) de banda (MB/s)

Puerto

ISA XT

8

4,77

8

Paralelo

ISA AT

16

8,33

16

Paralelo

MCA

32

10

20

Paralelo

EISA

32

8,33

32

Paralelo

VESA

32

40

1 60

Paralelo

PCI

32 - 64

33 - 100

AGP 1x

32

66

2 64

Paralelo

AGP 2x

32

1 33

52 8

Paralelo

AGP 4x

32

2 66

1000

Paralelo

AGP 8x

32

5 33

2000

Paralelo

PCIe x1

1*32

25 / 50

100 / 200

Serie

PCIe x4

1*32

25 / 50

400 / 800

Serie

PCIe x8

1*32

25 / 50

800 / 1600

Serie

PCIe x16

1*32

25 / 50

1600 / 3200

Serie

132 - 800 Paralelo

















Tarjeta gráfica • VESA: extensión extensión de de ISA que solucionaba solucionaba la la restricción restricción de los 16 bits, bits, duplicando duplicando el tamaño tamaño de bus y con una una velocidad de 33 MHz. • PCI: bus que desplazó desplazó a los los anteriores anteriores a partir de 1993; 1993; con un tamaño tamaño de 32 bits bits y una velocidad velocidad de 33 MHz, MHz, permitía una configuración dinámica de los dispositivos conectados sin necesidad de ajustar manualmente los jumpers. PCI-X fue una versión que aumentó el tamaño del bus hasta 64 bits y aumentó su velocidad hasta los 133 MHz. • AGP: bus dedicado dedicado,, de 32 bits como PCI; PCI; en 1997 la versión versión inicial inicial incrementa incrementaba ba la velocidad velocidad hasta hasta los 66 MHz. • PCIe: interfaz interfaz serie serie que desde desde 2004 empezó empezó a competir competir contra contra AGP, llegando llegando a doblar doblar en 2006 el el ancho de banda banda de aquel. Sufre de constantes revisiones multiplicando su ancho de banda, ya existiendo la versión 2.0 y pronto, la 3.0. No debe confundirse con PCI-X, versión de PCI. En la tabla adjunta [10][11] se muestran las características más relevantes de algunas de dichas interfaces.

Dispositivos refrigerantes Debido a las cargas de trabajo a las que son sometidas, las tarjetas gráficas alcanzan temperaturas muy altas. Si no es tenido en cuenta, el calor generado puede hacer fallar, bloquear o incluso averiar el dispositivo. Para evitarlo, se incorporan dispositivos refrigerantes que eliminen el calor excesivo de la tarjeta. Se distinguen dos tipos: • Disipad Disipador: or: dispo dispositi sitivo vo pasivo pasivo (sin (sin part partes es móviles y, por tanto, silencioso); Conjunto de disipador y ventilador. compuesto de un metal muy conductor del calor, extrae este de la tarjeta. Su eficiencia va en función de la estructura y la superficie total, por lo que a mayor demanda de refrigeración, mayor debe ser la superficie del disipador. • Ventilador: Ventilador: dispositiv dispositivoo activo (con partes partes móviles); móviles); aleja el calor calor emanado emanado de la tarjeta al mover mover el aire cercano. cercano. Es menos eficiente que un disipador, siempre que nos refiramos al ventilador sólo, y produce ruido al tener partes móviles. Aunque diferentes, ambos tipos de dispositivo son compatibles entre sí y suelen ser montados juntos en las tarjetas gráficas; un disipador sobre la GPU (el componente que más calor genera en la tarjeta, y en muchas ocasiones, de todo el PC) extrae el calor, y un ventilador sobre él aleja el aire caliente del conjunto.

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Tarjeta gráfica

Alimentación Hasta ahora la alimentación eléctrica de las tarjetas gráficas no había supuesto un gran problema, sin embargo, la tendencia actual de las nuevas tarjetas es consumir cada vez más energía. Aunque las fuentes de alimentación son cada día más potentes, la insuficiencia energética se encuentra en la que puede proporcionar el puerto PCIe que sólo es capaz de aportar una potencia por sí sólo de 75 W. [12] Por este motivo, las tarjetas gráficas con un consumo superior al que puede suministrar PCIe incluyen un conector ( PCIe power connector )[13] que permite una conexión directa entre la fuente de alimentación y la tarjeta, sin tener que pasar por la placa base, y, por tanto, por el puerto PCIe. Aun así, se pronostica que no dentro de mucho tiempo las tarjetas gráficas podrían necesitar una fuente de alimentación propia, convirtiéndose dicho conjunto en dispositivos externos. [14]

Tipos antiguos de tarjetas gráficas Tarjeta MDA "Monochrome Display Adapter" o Adaptador monocromo. Fue lanzada por IBM como una memoria de 4 KiB de forma exclusiva para monitores TTL (que representaban los clásicos caracteres en ámbar o verde). No disponía de gráficos y su única resolución era la presentada en modo texto (80x25) en caracteres de 14x9 puntos, sin ninguna posibilidad de configuración. Básicamente esta tarjeta usa el controlador de vídeo para leer de la ROM la matriz de puntos que se desea visualizar y se envía al monitor como información serie. No debe sorprender la falta de procesamiento gráfico, ya que, en estos primeros PC no existían aplicaciones que realmente pudiesen aprovechar un buen sistema de vídeo. Prácticamente todo se limitaba a información en modo texto. Este tipo de tarjeta se identifica rápidamente ya que incluye (o incluía en su día) un puerto de comunicación para la impresora ¡Una asociación más que extraña a día de hoy!

Tarjeta CGA "Color Graphics Array" o "Color graphics adapter" según el texto al que se recurra. Aparece en el año 1981 también de la mano de IBM y fue muy extendida. Permitía matrices de caracteres de 8x8 puntos en pantallas de 25 filas y 80 columnas, aunque solo usaba 7x7 puntos para representar los caracteres. Este detalle le imposibilitaba el representar subrayados, por lo que los sustituía por diferentes intensidades en el carácter en cuestión.En modo gráfico admitía resoluciones de hasta 640x200. La memoria era de 16 KiB y solo era compatible con monitores RGB y Compuestos. A pesar de ser superior a la MDA, muchos usuarios preferían esta última dado que la distancia entre puntos de la rejilla de potencial en los monitores CGA era mayor. El tratamiento del color, por supuesto de modo digital, se

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Tarjeta gráfica

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Tarjeta HGC "Hercules Graphics Card" o más popularmente conocida como Hércules (nombre de la empresa productora), aparece en el año 1982, con gran éxito convirtiéndose en un estándar de vídeo a pesar de no disponer del soporte de las rutinas de la BIOS por parte de IBM. Su resolución era de 720x348 puntos en monocromo con 64 KiB de memoria. Al no disponer de color, la única misión de la memoria es la de referenciar cada uno de los puntos de la pantalla usando 30,58 KiB para el modo gráfico (1 bit x 720 x 348) y el resto para el modo texto y otras funciones. Las lecturas se realizaban a una frecuencia de 50 HZ, gestionadas por el controlador de vídeo 6845. Los caracteres se dibujaban en matrices de 14x9 puntos.

Diseñadores, Fabricantes y ensambladores Diseñadores de GPU Ensambladores de Tarjetas

AMD

nVIDIA

GECU GECUBE BE

POIN POINT T OF VIEW VIEW

CLUB3D

CLUB3D

POWERCOLOR POWERCOLOR

EVGA

MSI

MSI

XFX

GAINWARD

ASUS

ASUS

SAPPHIRE

ZOTAC

GIGABYTE

GIGABYTE

HIS

ECS ELITEGROUP ELITEGROUP

DIAMOND

PNY SPARKLE



















Tarjeta gráfica

API para gráficos A nivel de programador, trabajar con una tarjeta gráfica es complicado; por ello, surgieron interfaces que abstraen la complejidad y diversidad de las tarjetas gráficas. Los dos más importantes son: • Direct3D: Direct3D: lanzada lanzada por Microsoft Microsoft en 1996, forma parte parte de la librería DirectX DirectX.. Funciona sólo sólo para Windows, Windows, ya que es privativa. Utilizado por la mayoría de los videojuegos comercializados para Windows. Actualmente van por la versión 11.1 • OpenGL: OpenGL: creada por Silicon Silicon Graphics Graphics a principios principios de los años 1990; es gratuita, gratuita, libre libre y multiplataform multiplataforma. a. Utilizada Utilizada principalmente en aplicaciones de CAD, realidad virtual o simulación de vuelo. Actualmente está disponible la versión 4.1 OpenGL está siendo desplazada del mercado de los videojuegos por Direct3D, aunque haya sufrido muchas mejoras en los últimos meses.

Efectos gráficos Algunas de las técnicas o efectos habitualmente empleados o generados mediante las tarjetas gráficas pueden ser: • Antialiasing Antialiasing:: retoque para para evitar el aliasing, aliasing, efecto efecto que aparece aparece al representar representar curvas curvas y rectas inclinadas inclinadas en un espacio discreto y finito como son los píxeles del monitor. • Shader: Shader: procesado procesado de píxeles y vértices vértices para efectos efectos de iluminación, iluminación, fenómeno fenómenoss naturales naturales y superficies superficies con varias capas, entre otros. • HDR: técnica técnica novedosa novedosa para represent representar ar el amplio rango rango de niveles de intensidad intensidad de las escenas escenas reales reales (desde luz directa hasta sombras oscuras). Es una evolución del efecto Bloom, aunque a diferencia de éste, no permite Antialiasing. • Mapeado Mapeado de texturas: técnica técnica que añade añade detalles detalles en las superficies superficies de los modelos, modelos, sin aumentar aumentar la complejidad complejidad de los mismos. • Motion Blur: Blur: efecto efecto de emborronado emborronado debido debido a la velocida velocidadd de un objeto objeto en movimiento. movimiento. • Depth Blur: Blur: efecto efecto de emborro emborronado nado adquirid adquiridoo por la lejanía lejanía de de un objeto. objeto.

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Tarjeta gráfica

Referencias Enlaces externos Wiki Wikime medi diaa Comm Common onss albe alberg rgaa cont conten enid idoo mult multim imed edia ia sob sobre re Tarjeta gráficaCommons. gráficaCommons. Sitio Sitio web web ofici oficial al de de NVIDI NVIDIA A (http (http:/ :/ / www.nvidia.com/ www.nvidia. com/ ) Sitio Sitio web ofic oficial ial de de AMD (ant (antes es ATI) ATI) (http: (http:/ / / ati.amd.com/ ati.amd.com/ ) Demost Demostrac ración ión de varios varios efect efectos os gráfic gráficos os (http:/ (http:/ / www.daionet.gr. www.daionet. gr. jp/ jp/ ~masa/ ~masa/ rthdribl/ rthdribl/ ) Guías de iniciaci iniciación ón a las tarjeta tarjetass gráficas gráficas (en (en inglés) inglés) (http:/ (http:/ / www.tomshardware. www.tomshardware.com/ com/ 2006/ 2006/ 08/ 08/ 08/ 08/ graphics_beginners_3/ index.html) index.html) • Overclockin Overclockingg de tarjetas tarjetas gráfica gráficass (en inglés) inglés) (http:/ (http:/ / www.overclockingwiki. www.overclockingwiki.org/ org/ index.php?title=ATITool) index.php?title=ATITool)

• • • • •

Unidad de procesamiento gráfico La unidad de procesamiento gráfico o GPU (acrónimo del inglés graphics processing unit ) es un coprocesador dedicado al procesamiento de gráficos u operaciones de coma flotante, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y o aplicaciones 3D interactivas. De esta forma, mientras gran parte de lo relacionado con los gráficos se procesa en la GPU, la unidad central de procesamiento (CPU) puede dedicarse a otro tipo de cálculos (como la inteligencia artificial o los cálculos mecánicos en el caso de los videojuegos). La GPU implementa ciertas operaciones gráficas llamadas

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Unidad de procesamiento gráfico Conforme la tecnol t ecnología ogía de proceso de semiconductores fue mejorando, eventualmente fue posible mover las funciones de dibujo y las BitBLT a la misma placa y posteriormente al mismo chip a manera de un controlador de búfer de marcos ( frames), tal como VGA. Estos aceleradores gráficos de 2D "reducidos" no eran tan flexibles como los basados en microprocesadores, pero eran mucho más fáciles de hacer y vender. La Commodore AMIGA fue la primera computadora de producción en masa que incluía una unidad blitter y el sistema gráfico IBM 8514 fue una de las primeras tarjetas de video para PC en implementar primitivas 2D en hardware.

Diferencias con la CPU Si bien en un compu c omputador tador genérico no es posible reemplazar la CPU por una GPU, hoy en día las GPU son muy potentes y pueden incluso superar la frecuencia de reloj de una CPU antigua (más de 500MHz). Pero la potencia de las GPU y su dramático ritmo de desarrollo reciente se deben a dos factores diferentes. El primer factor es la alta especialización de las GPU, ya que al estar pensadas para desarrollar una sola tarea, es posible dedicar más silicio en su diseño para llevar a cabo esa tarea más eficientemente. Por ejemplo, las GPU actuales están optimizadas para cálculo con valores en coma flotante, predominantes en los gráficos 3D. Por otro lado, muchas aplicaciones gráficas conllevan un alto grado de paralelismo inherente, al ser sus unidades fundamentales de cálculo (vértices (v értices y píxeles) píxeles ) completamente independientes. Por tanto, es una buena estrategia usar la fuerza bruta en las las GPU para completar más cálculos en el mismo tiempo. Los modelos actuales de GPU suelen tener cientos de procesadores shader unificados que son capaces de actuar como vertex shaders), y como pixel shaders, o fragment shaders). De este modo, una frecuencia de reloj de unos 600-1 GHz (el estándar hoy en día en las GPU de más potencia), muy baja en comparación con lo ofrecido por las CPU (3,8-4 GHz en los modelos más potentes, no necesariamente más eficientes), se traduce en una potencia de cálculo mucho mayor gracias a su arquitectura en paralelo. Una de las mayores diferencias con la CPU estriba en su arquitectura. A diferencia del procesador central, que tiene una arquitectura de von Neumann, la GPU se basa en el Modelo Circulante. Este modelo facilita el procesamiento en paralelo, y la gran segmentación que posee la GPU para sus tareas.

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Unidad de procesamiento gráfico

Programación de la GPU Al inicio, la programación de la GPU se realizaba con llamadas a servicios de interrupción de la BIOS. Tras esto, la programación de la GPU se empezó a hacer en el lenguaje ensamblador específico a cada modelo. Posteriormente, se se introdujo un nivel más entre el hardware y el software, con la creación de interfaces de programación de aplicaciones (API) específicas para gráficos, que proporcionaron un lenguaje más homogéneo para los modelos existentes en el mercado. La primera API usada ampliamente fue el estándar abierto OpenGL (Open Graphics Language), tras el cuál Microsoft desarrolló DirectX. Tras el desarrollo de API, se decidió crear un lenguaje más natural y cercano al programador.

Cálculos de la GPU para propósito general Se intenta aprovechar la gran potencia de cálculo de las GPU para aplicaciones no relacionadas con los gráficos, en lo que desde recientemente se viene a llamar GPGPU, o GPU de propósito general (General Purpose GPU, en sus siglas en inglés).

Enlaces externos • Wiki Wikime medi diaa Comm Common onss albe alberg rgaa cont conten enid idoo mult multim imed edia ia sob sobre re Unidad de procesamiento gráficoCommons. gráfico Commons. [1] • Sitio Sitio web web ofi ofici cial al de de ATI/ ATI/AM AMD D (en español) • Sitio Sitio web web ofi ofici cial al de de NVID NVIDIA IA [2] (en español)

Referencias [1] [1] http http:/ :/ / www.amd. www.amd.com/ com/ es-es/ es-es/ [2] [2] http http:/ :/ / www.nvidia. www.nvidia.es/ es/

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Multiplataforma

Multiplataforma En informática, multi-plataforma, es un atributo conferido a los programas informáticos o los métodos de cálculo y los conceptos que se ejecutan e interoperar en múltiples plataformas informáticas. Software multiplataforma puede dividirse en dos tipos; requiere una compilación individual para cada plataforma que le da soporte, y el otro se puede ejecutar directamente en cualquier plataforma sin preparación especial, por ejemplo, el software escrito en un lenguaje interpretado o pre-compilado portátil bycode para que los intérpretes o paquetes en tiempo de ejecución son componentes comunes o estándar de todas las plataformas. Por ejemplo, una aplicación multiplataforma puede ejecutarse en Microsoft Windows en la arquitectura x86, Linux en la arquitectura x86 y Mac OS X ya sea en el PowerPC o sistemas Apple Macintosh basados en x86. Una plataforma cruzada aplicación se puede ejecutar en tantos como todas las plataformas existentes, o en tan pocos como dos plataformas.

Plataformas Una plataforma es una combinación de hardware y software utilizado para ejecutar aplicaciones de software. Una plataforma puede ser descrita simplemente como un sistema operativo o arquitectura de ordenador, o podría ser la combinación de ambos (un ejemplo de una plataforma común es Microsoft Windows que se ejecuta en la arquitectura x86). Otras conocidas plataformas de computadoras de escritorio incluyen Linux/Unix y Mac OS X

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Multiplataforma • OS/2 OS/2,, eCo eComS mSta tati tion on • Sola Solari riss (SPAR (SPARC, C, x86 x86,, x86x86-64 64)) • La CLI, también también conocido conocido por los los nombres de aplica aplicación ción .NET Framewo Framework rk (de Microsoft) Microsoft) y Mono (de Novell) Novell)

Java plataforma Como ya se ha señalado, la plataforma Java es una excepción a la regla general de que un sistema operativo es una plataforma de software. El lenguaje Java requiere de una máquina virtual, o un "CPU virtual" en el que se ejecuta todo el código que se escribe en el lenguaje. Esto permite que el mismo ejecutable binario pueda ejecutarse en todos los sistemas, apoyado por el software Java, a través del uso de una máquina virtual Java (JVM). Ejecutables de Java no se ejecutan de forma nativa en el sistema operativo, es decir, ni de Windows, ni Linux ejecutan programas Java directamente. Aunque el código Java no se ejecuta de forma nativa, la JVM es plenamente capaz de proporcionar servicios relacionados con el sistema operativo, como el disco I/O y el acceso a la red, si los privilegios adecuados se conceden. La JVM permite a los usuarios decidir el nivel de protección adecuado, según una ACL. Por ejemplo, el acceso a disco y de red está habilitado normalmente para aplicaciones de escritorio, pero no para applets basados en el navegador. JNI también se puede utilizar para permitir el acceso a funciones específicas de los sistemas operativos. En la

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Multiplataforma

Aplicaciones básicas Aplicaciones web básicas lleva cabo la totalidad o la mayor parte del procesamiento de un servidor web "Stateless", y pasar el resultado al navegador web del cliente. Toda la interacción del usuario con la aplicación consta de simples intercambios de solicitudes de datos y las respuestas del servidor. Este tipo de aplicaciones son la norma en las fases iniciales de la World Wide Web de desarrollo de aplicaciones. Tales aplicaciones siguen un simple transacción modelo, idéntica a la de servir páginas web estáticas. Hoy en día, siguen siendo relativamente común, especialmente cuando la compatibilidad entre plataformas y la simplicidad se considera más importante que las funcionalidades avanzadas.

Las aplicaciones avanzadas Ejemplos destacados de las aplicaciones web avanzadas incluyen la interfaz web a Gmail, A9.com, y la página web maps.live.com, parte del Live Search servicio de Microsoft. Tales aplicaciones avanzadas habitualmente dependen de las funciones adicionales que se encuentran sólo en las versiones más recientes de los navegadores web más populares. Estas dependencias incluyen Ajax, JavaScript, HTML "Dinámico", SVG, y otros componentes de las aplicaciones ricas de Internet. Las versiones antiguas de los navegadores web más populares tienden a carecer de apoyo a ciertas características.

Las estrategias de diseño

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Multiplataforma Bibliotecas de terceros Bibliotecas de terceros intentan simplificar la capacidad multiplataforma de "esconder" las complejidades de las diferencias de los clientes detrás de un API unificada.

Las estrategias de prueba Un aspecto complicado del diseño de las aplicaciones web multiplataforma es la necesidad de pruebas de software. Además de las complicaciones mencionadas anteriormente, existe la restricción adicional de que algunos navegadores web prohiben la instalación de diferentes versiones del mismo navegador en el mismo sistema operativo. Técnicas tales como la virtualización completa se utilizan a veces como una solución para este problema.

Las aplicaciones tradicionales Aunque las aplicaciones web se están convirtiendo cada vez más popular, muchos usuarios todavía utilizan la apliaciön de software tradicional que no se basa en una arquitectura cliente/servidor web. La distinción entre las "tradicionales" y las aplicaciones "web" no es siempre inequívoca, sin embargo, ya que las aplicaciones tienen muchas características diferentes, los métodos de instalación y arquitecturas, y algunas de ellas pueden superponerse y ocurrir de maneras que difuminan la distinción. Sin embargo, esta distinción simplificada es una generalización común y útil.

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Multiplataforma

Scripts y lenguajes interpretados Un script puede ser considerado como multiplataforma si su intérprete está disponible en múltiples plataformas y la secuencia de comandos sólo utiliza los servicios proporcionados por el lenguaje. Es decir, un script escrito en Python para un sistema como Unix probablemente se ejecutará con poca o ninguna modificación en el de Windows, ya que también se ejecuta en Python de Windows, también hay más de una implementación de Python que se ejecutan los mismos scripts (por ejemplo, IronPython para .NET). Lo mismo ocurre con muchos de los lenguajes de programación de código abierto que están disponibles y son lenguajes de scripting. A diferencia de los binarios ejecutables, el script puede utilizar el mismo en todos los equipos que tienen el software para interpretar la secuencia de comandos. Esto se debe a que las secuencias de comandos se almacenan generalmente en un texto sin formato en un archivo de texto. Puede haber algunos problemas, sin embargo, como el tipo de carácter de línea nueva que se encuentra entre las líneas. Generalmente, sin embargo, el trabajo poco o nada tiene que hacer para que un script escrito para un sistema, ejecute en otro. Algunos muy populares entre plataformas scripting o lenguajes interpretados son: • Bash - Un shell de de Unix en el que comúnme comúnmente nte se ejecutan ejecutan en Linux Linux y otros modernos modernos sistemas sistemas Unix, Unix, así como en Windows a través de Cygwin POSIX (capa de compatibilidad). • Perl - Un lenguaje lenguaje de scripting scripting creado creado en 1987. Se utiliza utiliza para para programaci programación ón CGI WWW, WWW, pequeños pequeños sistemas sistemas de administración de tareas y más.

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Multiplataforma Varios desarrolladores han puesto en marcha los medios para jugar juegos en línea durante el uso de diferentes plataformas. Epic Games, Microsoft y Valve Software todos poseemos la tecnología que permite a Xbox 360 y PlayStation 3 a los jugadores jugar con los jugadores de PC, dejando la decisión de qué plataforma utilizar para los consumidores. El primer juego para permitir que este nivel de interactividad entre el PC y consola de juegos era Quake 3. Los juegos que ofrecen multiplataforma juego en línea incluyen: • Kane Kane & Lync Lynch: h: Dea Deadd Men Men • Lost Lost Plan Planet et:: Colo Coloni nies es • Phan Phanta tasy sy Sta Starr Onli Online ne

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Multiplataforma de la plataforma (como la interfaz gráfica de usuario), y la aplicación de más de un lenguaje de scripting para ayudar a facilitar facilidad de portabilidad. Firefox implementa XUL, CSS y JavaScript para la extensión del navegador, además de plugins al estilo del clásico navegador Netscape. Gran parte del mismo navegador en sí está escrito en XUL, CSS y JavaScript, también.

Herramientas de programación y entornos multiplataforma Hay una serie de herramientas que están disponibles para ayudar a facilitar el proceso de programación multiplataforma: • El Cairo: Un software software libre, libre, bibliotec bibliotecaa que se utiliza utiliza para proporcio proporcionar nar un vector vector basado basado en gráficos, gráficos,

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Multiplataforma • Tcl/Tk • Ultimate++: Ultimate++: es un marco marco de desarrollo desarrollo rápido rápido de aplicaci aplicaciones ones multiplata multiplataforma forma de C++ C++ centrado centrado en la productividad de los programadores. Incluye un conjunto de bibliotecas de usuario (GUI, SQL, etc.), Y un entorno de desarrollo integrado. Es compatible con Windows y Unix OS-s. El U++ compite con lenguajes de scripting populares preservando características de C/C++ de tiempo de ejecución. Tiene su propio entorno de desarrollo integrado, TheIDE, que cuenta con BLITZ-construir tecnología para aceleración de C++ reconstruyendo hasta 4 veces el compilado. • wxWidgets: wxWidgets: un juego de herramie herramientas ntas widget widget de fuente abierta abierta que es también también un marco de aplicación aplicación.. Se ejecuta en sistemas Unix con X11, Microsoft Windows y Mac OS X. Se permite que las aplicaciones escritas para usarlo para funcionar en todos los sistemas que lo soporta, si la aplicación no utiliza ningún sistema operativo específico

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Multiplataforma

See also • • • • •

List List of of wid widge gett too toolk lkit itss Platfo Platform rm virt virtua uali liza zati tion on Java Java (sof (softw twar aree plat platfo form rm)) Lang Langua uage ge bind bindin ingg Tran Transc scoomp mpil iler er

References

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OpenGL

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abierto Mesa 3D, una API de gráficos sin aceleración hardware y completamente compatible con OpenGL. Sin embargo, para evitar los costes de la licencia requerida para ser denominada formalmente como una implementación de OpenGL, afirma ser simplemente una API muy similar . La especificación OpenGL era revisada por el OpenGL Architecture Review Board ( ARB), ARB), fundado en 1992. El ARB estaba formado por un conjunto de empresas interesadas en la creación de una API consistente y ampliamente disponible. Microsoft, uno de los miembros fundadores, abandonó el proyecto en 2003. El 21 de septiembre de 2006 se anunció que el control de OpenGL pasaría del ARB al Grupo Khronos. [4] Con ello se intentaba mejorar el marketing de OpenGL y eliminar las barreras entre el desarrollo de OpenGL y OpenGL ES. [5] ARB se convirtió dentro de Khronos en el OpenGL ARB Working Group. Group.[6] El subgrupo de Khronos que gestiona [7]























OpenGL • Una pip pipeli eline ne de de trans transform formaci ación ón e

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OpenGL glBegin( GL_POLYG GL_POLYGON ON );

26 /* Inicio de polígon o */





















OpenGL

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En 1995 Microsoft lanzó Direct3D, que se convertiría en el principal competidor de OpenGL. El 17 de diciembre de [14]





















OpenGL Image Processing Subset

28 EXT_color_table, EXT_convolution, SGI_color_matrix, EXT_histogram, EXT_blend_colo EXT_blend_min





















OpenGL

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Extensión

Id de extensión

Funciones





















































































































































































































Placas gráficas

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