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TARJETA DE VIDEO

Concepto, historia, estructura, tipos, etc.
by

Yumilka Pimentel Bernal

on 13 December 2013

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Transcript of TARJETA DE VIDEO

TARJETA DE VIDEO
Tarjeta de Video
Una tarjeta gráfica o tarjeta de vídeo es una tarjeta de circuito impreso cuya función es transformar las señales que llegan desde el microprocesador en señales entendibles y que se pueda mostrar en la pantalla de la PC. Las tarjetas de video están conformadas por algunos chips y también un procesador que ayuda a aumentar la eficiencia al realizar las operaciones graficas; a la vez también consta de memoria, útil para guardar imágenes y datos necesarios en las operaciones realizadas. Hay que tener en cuenta dos características relevantes en el momento de observar el potencial de una tarjeta, estos son: la resolución (detalle de la imagen) y el número de colores (a mayor cantidad de colores, mayor resolución).
¿Para qué sirve una tarjeta de video?
Es una tarjeta para expansión de capacidades que sirve para procesar y otorgar mayor capacidad de despliegue de gráficos en pantalla, por lo que libera al microprocesador y a la memoria RAM de estas actividades y les permite dedicarse a otras tareas. La tarjeta de video se inserta dentro de las ranuras integradas en la tarjeta principal ("Motherboard") y se atornilla al gabinete para evitar movimientos y fallas. Todas las tarjetas de video integran uno ó varios puertos para conectar los dispositivos externos tales como monitores CRT, pantallas LCD, proyectores, etc.
Historia
En la antigüedad el manejo de datos se hacía por medio de las tarjetas perforadas; también mediante impresoras obsoletas y teclados primitivos. Luego a los pensadores de antaño se les ocurrió poder observar las operaciones que se realizan en el manejo de datos, y que mejor forma de lograrlo que por medio de una especie de televisor; de este modo surgen los monitores, los cuales debían mostrar las operaciones que se realizan, pero dichas operaciones de datos tenían que ser recibidos por el monitor desde algún otro dispositivo, este dispositivo es la tarjeta de video.
Funcionamiento
Para que el ordenador muestre información por la pantalla solamente tendrá que enviar dicha información hacia la memoria de video. Una parte de la tarjeta de video tendrá la función de observar en dicha memoria y de mostrar en pantalla toda información que se encuentre almacenada. Toda la operación desde que el procesador ingresa algún dato en la memoria hasta que se muestre alguna información por pantalla transcurrirá entre 0,2 y 0,016 segundos; a la vez este proceso depende también de la velocidad de barrido del monitor, a continuación mostramos un gráfico de los principales componentes de una tarjeta de vídeo y su explicación:

1981-1982
1985
1991-1993
1990
1981
1980
HGC (Hercules Graphics Card)
La memoria RAM que tenía era de 643KB. Además de trabajar en modo texto podía gestionar 2 páginas gráficas, todo esto bajo una resolución de 720x348. Era una combinación de la MDA y la CGA. Su desventaja era que no mostraba colores en pantalla y a su vez no era totalmente compatible con las tarjetas IBM.
EGA (Enhaced Graphics Adapter)
Desarrollada por IBM (1985). La memoria RAM que tenía era de 256KB se aumento para tener espacio para representar varias páginas gráficas. Compatible con MDA y CGA. Su resolución era de 640x350 y el número de colores que podía representar era de 16.
MCGA (Memory Controller Gate Array)
IBM desarrollo 2 tarjetas de video la VGA y la MCGA, esta última estaría destinada a los ordenadores PS/2 de gama baja que montaba la compañía. En lo que se refiere a modo texto estas tarjetas se comportan igual que una CGA con sus 25x80 caracteres en modo texto, donde se puede elegir el color de texto y fondo de una paleta de 16 colores. Al contrario que la tarjeta CGA su resolución horizontal no es de 200 líneas, sino de 400 líneas, por lo que la definición de los caracteres es mucho mejor.
VGA (Video Graphics Array)
Supusieron un nuevo paso en la consecución de gráficos de alta calidad. Representan 256 colores de una paleta de 262.114 tonalidades; con una resolución de 640x480 en modo gráfico y 720x400 en modo texto. Compatible con MDA, CGA y EGA. La señal que se transmitía hacia el monitor era en forma analógica. Tenía una memoria de 256KB. Sigue siendo el estándar utilizado en el arranque de los ordenadores.
MDA (Monochrome Display Adapter)
Desarrollada por IBM (1980). Solo podía trabajar en modo texto monocromo. La memoria RAM que tenía era de 4KB (trabajaba con solo 1 página en memoria). Mostraba 25x80 líneas en la pantalla. Esta tarjeta fue el estándar durante mucho tiempo.
CGA (Computer Graphics Array)
Esta tarjeta llego con los primeros colores y gráficos (1981). La memoria RAM que tenía era de 16KB. Constaba con 2 tipos de resoluciones: 320x200 la cual mostraba 4 colores; y la 640x200 que mostraba solo 2 colores (monocromo). Por lo tanto podía conectarse a monitores RGB y representaba 25 líneas y 80 columnas en pantalla, pero el texto era menos legible debido a que los diferentes caracteres se basaban en una matriz de puntos mas pequeña que en la de los MDA.
1993
SVGA (Super VGA)
Consigue resoluciones de 1024x768. La cantidad de colores dependía de la cantidad de memoria RAM así con 512KB muestra 16 colores y con 1MB muestra 256 colores, ambas con la misma resolución.
1995
Tarjetas 2D/3D
Empezaron a aparecer las primeras tarjetas 2D/3D, fabricadas por compañias como: Matrox, Creative, S3, ATI etc, están seguían cumpliendo con el estándar SVGA pero implementaban algunas funciones 3D que las hacían mucho más potentes, aunque su precio era muy elevado y no pudieron suplir claramente a las tarjetas SVGA tradicionales.
1997
Tarjetas 3D (Voodoo)
Fue en 1997 cuando surgió la verdadera revolución del 3D, la compañía 3DFX sacó el chip gráfico Voodoo, la potencia de cálculo (450.000 triángulos por segundo) y la cantidad de nuevos efectos que aportaba esta tarjeta (Mip Mapping, Z-Buffering, Anti-aliasing, Bi-Linear...) la situaban en una posición privilegiada con respecto a las tarjetas 2D/3D de la competencia. Esta tarjeta tenía 2 problemas, el primero es que solo podía trabajar a 640x480, pero sin duda el inconveniente mayor era que solamente podía realizar cálculos 3D, es decir necesitaba una tarjeta SVGA extra para mostrar la imagen en pantalla, lo que encarecía el precio, aún así esta tarjeta se implantó rápidamente.
1998
Voodoo 2
En 1998 Lanzaron la Voodoo 2, esta era seis veces más potente que su antecesora, además incorporaba nuevos efectos (como el Tri-Linear). La resolución en pantalla que podía emitir también se vió aumentada, ahora era posible mostrar 800x600 e incluso 1024x768 con el modelo Voodoo2 SLI pero seguía necesitando una tarjeta 2D extra.
1999
NVIDIA TNT
Nació la primera tarjeta gráfica 2D/3D que realmente era potente, la NVIDIA TNT (conocida también como la "Vodoo2 Killer", su procesador gráfico 3D no tenía nada que envidiar al de la Voodoo2, de hecho era capaz de mover 6 millones de triángulos por segundo por los tan solo 3 millones que movía la voodoo2, y además de esto tenía la ventaja añadida de no necesitar una tarjeta SVGA extra, por lo que rápidamente empezó a comerle terreno en el mercado.
2002
NVIDIA
NVIDIA (3DFX fue adquirida por esta) empezó a sacar sus modelos Gforce, Gforce2, Gforce3, Gforce4. NVIDIA basó la mejora de sus tarjetas en el procesador gráfico, de forma que cada vez eran mas rápido y podían realizar más cálculos en menos tiempo. Atrás compañías como ATI se dedicaron a mejorar los algoritmos 3D que realizaban sus tarjetas para obtener mejores resultados con micros menos potentes.

Componentes
Buffer de Vídeo
Es el componente principal del sistema de vídeo. La RAM se encuentra mapeada dentro del espacio de direcciones accesible por el procesador (memoria superior).
Control Modo vídeo
Encargado de controlar el modo de operación de la mayoría de los componentes de la tarjeta al establecer un modo de vídeo. Entre estos:

Secuenciador:
Encargado de direccionar secuencialmente la memoria de vídeo, atendiendo a las temporizaciones establecidas por el controlador CRT.

Controlador de Gráficos:
Encargado de controlar el flujo de datos entre el buffer y el procesador, y entre el buffer y el controlador de atributos.

Controlador de Atributos:
Es el generador de caracteres alfanuméricos (lo desactiva en modos gráficos).

Controlador CRT
Encargado de generar las señales de temporización horizontales y verticales necesarias para la presentación en pantalla. Puede seleccionarse una porción del buffer de vídeo, para que solo esta se visualice. En los modos texto controla el tamaño y la posición del cursor.
Generador de Caracteres Alfanuméricos
Encargado de convertir el código ASCII en caracteres que se mostraran en pantalla.
Decodificador de atributos
Se encarga de convertir los atributos asociados a los datos del buffer en señales para el monitor.
Caractrísticas
Resolución
Es uno de los índices de calidad de la imagen, la resolución hace referencia al producto entre los pixeles horizontales y verticales (640x480, 800x600, etc.). Esta relación entre pixeles, tiene su importancia en lo que se refiere a las proporciones que se dan en las figuras. Casi la mayoría de las pantallas mantienen la relación de 4:3 entre sus medidas horizontal y vertical.

Velocidad
Al trabajar con programas de gestión, el sistema de vídeo hace uso de una parte del tiempo que se aproxima a un 10% del total, pero cuando trabajamos en un entorno gráfico, el porcentaje aumenta como aproximadamente al 25%. La imagen de una pantalla en modo texto puede llegar a ocupar 4 KB, en cambio una imagen gráfica oscila en su extensión entre 150 KB y 250 KB. Múltiples factores influyen en la velocidad de un sistema de vídeo. Con respecto a los elementos de la tarjeta gráfica, los que más influyen son el tipo de memoria, el procesador gráfico, el tipo de conexión y los programas controladores.
Memoria
La memoria de tipo DRAM (RAM dinámica) es la más utilizada en una tarjeta gráfica, la cual es mono tarea, ya que dispone de un único puerto de comunicación. La memoria más veloz es la VRAM (RAM de Vídeo), ya que dispone de dos puertos de comunicaciones que permite la lectura y escritura simultáneamente. La diferencia que existe entre la VRAM y la DRAM es que la VRAM permite un acceso simultáneo a los datos del sistema, mientras manda una imagen calculada al monitor, algo que no es posible con la DRAM. Por otro lado el costo de la VRAM es mayor respecto a la DRAM. Existen tarjetas de video que soportan ambos tipos de memoria, haciendo uso de la VRAM para contener mapas de imágenes y la DRAM para soportar el software subyacente a la tarjeta.

Partes de la Tarjeta de Video
La estructura que compone una tarjeta de video es visible, ya que no cuenta con una cubierta protectora, sus partes son básicamente los siguientes:

1. Conector:
permite la inserción de la tarjeta en la ranura de la tarjeta principal - Motherboard.
2. Memoria:
se trata de memoria RAM encargada de almacenar información exclusivamente de video, liberando la RAM principal.
3. Ventilador y disipador:
se encarga de enfriar el disipador, el cuál absorbe el calor generado por el microprocesador de gráficos (GPU).
4. Microprocesador (GPU):
se encarga del proceso de información exclusivamente de video.
5. Placa plástica:
es la estructura en la que se montan las partes de la tarjeta TV/FM.
6. Puerto VGA:
tiene 15 pines y transmite video hacia cualquier tipo de monitor CRT o pantalla LCD.
7. Puerto S-Video:
utilizado para trasmitir a televisores de alta definición.
8. Puerto DVI:
transmite señal de video con alta definición.
9. Soporte:
permite fijar de manera correcta la tarjeta en el chasis del gabinete.
10. Conector de alimentación PCI:
recibe electricidad directamente desde la fuente

Partes
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. Por este motivo, las tarjetas gráficas con un consumo superior al que puede suministrar PCIe incluyen un conector (PCIe power connector) 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

Averías en la Tarjeta de Video
1.
Quemarse por muerte del refrigerador, el cual podría haber muerto por una sobretensión.

2.
Otras causas pueden ser drivers incorrectos.

3.
Una de las causas más comunes que este mal puesta sobre la tarjeta madre.

4.
Una mala gestión del sistema sobre la placa al forzarla con un Overclocking que termina fundiendo el GPU.

5.
La mala calidad de la memoria gráfica integrada.

6.
un fallo en la fuente de alimentación y funde la placa madre y la gráfica.

Dispositivos Refrigerantes
Conjunto de disipador y ventilador

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:

Disipador
Dispositivo pasivo (sin partes móviles y, por tanto, silencioso); 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
Dispositivo activo (con partes móviles), aleja el calor emanado de la tarjeta al mover el aire 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.
Dispositivos Refreigerados
Refrigeración Líquida
La refrigeración líquida o Watercooling es una técnica de enfriamiento utilizando agua en vez de disipadores de calor y ventiladores (dentro del chasis), logrando así excelentes resultados en cuanto a temperaturas, y con enormes posibilidades en Overclock. Se suele realizar con circuitos de agua estancos. El agua, y cualquier líquido refrigerante, tienen mayor capacidad térmica que el aire. A partir de este principio, la idea es extraer el calor generado por los componentes de la computadora usando como media el agua, enfriarla una vez fuera del gabinete y luego reintroducirla.
Salidas
Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (como un monitor o un televisor) son:

SVGA/Dsub-15:
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. 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.

DVI:
Sustituto del anterior, pero digital, fue diseñado para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI no es capaz de transmitir audio.
HDMI:
Tecnología propietaria transmisora de audio y vídeo digital de alta definición cifrado sin compresión en un mismo cable. Se conecta mediante patillas de contacto. No está pensado inicialmente para monitores, sino para Televisiones, por ello no apaga la pantalla cuando deja de recibir señal y debe hacerse manualmente en caso de monitores.

Otras no tan extendidas por un uso minoritario, no implementado u obsoleto son:

DisplayPort:
Puerto para tarjetas gráficas creado por VESA y rival del HDMI, transfiere vídeo a alta resolución y audio. Sus ventajas son que está libre de patentes, y por ende de regalías para incorporarlo a los aparatos, también dispone de unas pestañas para anclar el conector impidiendo que se desconecte el cable accidentalmente. Cada vez más tarjetas gráficas van adoptando este sistema, aunque a día de hoy, sigue siendo su uso minoritario, existe 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:
implementado sobre todo en tarjetas con sintonizador TV y/o chips con soporte de vídeo NTSC/PAL, simplemente se está quedando obsoleto.

Vídeo Compuesto:
analógico de muy baja resolución mediante conector RCA. Completamente en desuso para tarjetas gráficas, aunque sigue siendo usado para TV.

Vídeo por componentes:
Sistema analógico de transmisión de vídeo de alta definición, utilizado 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 quedado relegado a TV y videoconsolas.
Digital TTL DE-9 :
usado por las primitivas tarjetas de IBM (MDA, CGA y variantes, EGA y muy contadas VGA). Completamente obsoleto.
Salidas HDMI, D-Sub 15 y DVI de una tarjeta gráfica
Salidas SVGA, S-Video y DVI de una tarjeta gráfica
Fabricantes
En el mercado de las tarjetas gráficas, existen 2 tipos de fabricantes:
De chips:
generan exclusivamente la GPU. Los dos más importantes son:

ATI
NVIDIA

De tarjetas:
integran los chips adquiridos de los anteriores con el resto de la tarjeta, de diseño propio. De ahí que las tarjetas con el mismo chip den resultados diferentes según la marca.
¿Cómo funciona la Tarjeta de Video?
GRACIAS
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