TARJETA DE VIDEO Y TARJETA D E AUDIO
BUENFIL BALAM FELIPE ANTONIO
MARIA TERESA CABALLERO
TARJETA DE VIDEO. Una tarjeta gráfica es una tarjeta de expansión o un circuito integrado (chip), de la placa base del ordenador, que se encarga de procesar los datos provenientes de la unidad central de procesamiento (CPU) y transformarlos en información comprensible y representable en el dispositivo de salida (por ejemplo: monitor, televisor o proyector). También se le conoce como:
Adaptador de pantalla
Adaptador de vídeo
Placa de vídeo
Tarjeta aceleradora de gráficos
Tarjeta de vídeo
Es habitual que se utilice el mismo término, para las tarjetas dedicadas y separadas (tarjeta de expansión), y para los chips de las unidades de procesamiento gráfico (GPU) integrados en la placa base. Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como sintonización de televisión, captura de vídeo, decodificación2 MPEG2 y MPEG-4, o incluso conectores IEEE 1394 (Firewire), de mouse, lápiz óptico o joystick. Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para el ordenador compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de estas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos. Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los ordenador personal (PC) IBM compatibles; contaron o cuentan con ellas dispositivos como por ejemplo: Commodore Amiga (conectadas mediante las ranuras Zorro II y Zorro III), Apple II, Apple Macintosh, Spectravideo SVI-
328, equipos MSX y en las videoconsolas modernas, como la Wii U, la PlayStation 4 y la Xbox One.
COPMPONENTES. 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 encoma 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 la frecuencia de reloj del núcleo, que puede oscilar 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: es el 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 shadern 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: se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como Antialiasing. · El procesador: El componente básico de la tarjeta. Se va a encargar de procesar (parece acorde con el nombre) la información que le llega y convertirla en imágenes. Hay muchas marcas y modelos de procesadores
pero se encontrara una lista de los más frecuentes en chipsets. Actualmente, los procesadores asumen la responsabilidad de manejar los gráficos en dos (y muchas veces en tres) dimensiones, la aceleración de vídeo, liberando así al procesador para otros cometidos. Pero lo más importante es que la calidad de nuestra tarjeta no sólo depende de este chip, porque el resto de los componentes también cuenta. · La memoria: A diferencia de lo que pasa con la memoria que usa el procesador del sistema (Pentium, K6, etc.), más memoria no significa más velocidad necesariamente. Hoy en día, todas las tarjetas gráficas tienen procesadores de 64 o de 128 bits, pero sólo trabajan en 64 bits cuando tienen 2 Mb de RAM. El ejemplo más típico es el de las tarjetas con chip S3 Trio 64 V (ver luego en chipsets), uno de los más populares, que se suele entregar con 1 Mb de RAM. Bueno, pues con otro mega más el rendimiento de la tarjeta sube entre un 25 (para 256 colores) y un 600 % (para 16 millones de colores). Si se quiere aceleración 3D, se deberá saber que la tarjeta sólo acelerará las texturas si dispone de 4 Mb de RAM. Con sólo dos, no se podrá más que notar aceleración en el dibujado de polígonos, lo cual no es mucho. Además hay diversos tipos de memoria para tarjeta gráfica que podrán estar o no soportados por nuestro procesador: 1. EDO RAM: Idéntica a la que se describe en la página de la memoria RAM. Es la más lenta, pero con un procesador rápido esto da igual. Sólo tiene un puerto de entrada/salida de comunicación con el procesador por lo que en un momento determinado sólo puede mandar o recibir datos. 2. SDRAM: Es igual que la que aparecía en la página ya mencionada. También es de un sólo puerto, pero es un 40 % más rápida que la anterior. 3. SGRAM (Synchronous Graphics RAM): Es una memoria de tipo SDRAM optimizada para gráficos por lo que da un rendimiento algo mejor (5-10%) que la anterior. También es de un sólo puerto. 4. VRAM (Vídeo RAM): Tiene un puerto de entrada y otro de salida, por lo que la tarjeta puede estar enviando y recibiendo al mismo tiempo. Esto la
hace idónea para trabajar con muchos colores (a más colores, más memoria necesitada), pero también es más cara que la memoria EDO. 5. WRAM: También dispone de doble puerto pero es un 25 % más rápido que la VRAM, porque dispone de funciones de aceleración en operaciones de relleno de bloques lo que la hace óptima para manejar entornos gráficos basados en ventanas (La W es por Windows). 6. El RAMDAC. Son las siglas de random access memory digital-to-analog converter (Convertidor Digital a Analógico de Memoria de Acceso Aleatorio). Este chip sirve para realizar la conversión de los datos digitales del color de cada punto a componentes analógicos de rojo, verde y azul (RGB: red, green, blue) para ser enviados al monitor. Para saber lo rápido que es, debemos mirar el ancho de banda del RAMDAC, que se mide en megahercios (igual que la velocidad del procesador) y que viene dado aproximadamente por esta fórmula: Ancho de banda = Pixels en x * Pixels en y * Frecuencia de refresco * 1´5 Por lo tanto, un RAMDAC lento hará que la pantalla no se refresque suficientemente rápido, produciendo parpadeo y cansando nuestra vista. Hoy en día, podemos encontrar RAMDAC de hasta 300 MHz. 7. Feature Connector: No lo llevan todas las tarjetas y es un conector mediante el que podemos instalar sobre nuestra tarjeta módulos para reproducir MPEG-1 y 2, sintonizador de televisión, capturador de vídeo, etc. Además, aquí se tiene una tabla de la cantidad de memoria necesaria para mostrar en pantalla los colores y resoluciones que se querran, junto con el tamaño de monitor recomendado para verlo. Resolución
1 Mb
2 Mb
4 Mb
Tamaño Monitor
1600x1200
--
256
65.536
21"
1280x1024
16
256
16´7 millones 19/21"
1152x882
256
65.536
16´7 millones 19/21"
1024x768
256
65.536
16´7 millones 17"
800x600
65.536
16´7 millones 16´7 millones 15"
640x480
16´7 millones 16´7 millones 16´7 millones 13/14"
ALIMENTACION. 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.
TIOPOS DE TERJETA DE VIDEO. MDA MDA, el IBM Monochrome Display Adapter, representada junto la tarjeta CGA, a uno de los adaptadores más antiguos del PC. En 1980 se presentó junto con el primer PC, y durante muchos años fue tomado como el estándar en tarjetas de vídeo monocromas. Soportaba solo un modo de funcionamiento, con 25 líneas y 80 columnas en pantalla, apenas disponía de RAM de vídeo lo que hacía que solo se pudiera trabajar con una página de pantalla en memoria. A pesar de que no se podían crear gráficos lo usuarios preferían está a la CGA que tenía una resolución menor y cansaba más los ojos. En el ámbito de las tarjetas monocromas se dio paso al Hércules que daba la posibilidad de mostrar gráficos monocromos.
CGA CGA, el Color Graphics Adapter surgió como alternativa a la MDA en 1981. Su ventaja era que daba la posibilidad de crear gráficos, por otra parte el precio de la tarjeta era elevadísimo, aunque como contrapunto esta tarjeta daba la posibilidad de conectarse a una televisión normal, eliminando así la compra del monitor. Además se disponía de salida RGB, lo que hacía se dividía el color de un punto de la pantalla en sus partes proporcionales de Rojo, Azul y Verde. La imagen creada comparada con la MDA era de calidad inferior, lo que no se
debía a la resolución menor, sino a que la distancia entre puntos del monitor CGA era mayor. La tarjeta CGA al igual que la MDA representa en modo texto 25 líneas y 80 columnas en pantalla, pero los diferentes caracteres se basan en una matriz de puntos más pequeña que en el caso de las tarjetas MDA. Pero a cambio se pueden representar gráficos de 320x200 puntos, donde la posibilidad de elección de color queda muy limitada, con tan solo cuatro. En el modo de mayor resolución sólo quedan dos colores de los que disponemos para construir la pantalla. A pesar de las diferencias entre la MDA y la CGA, las dos se basan en el mismo controlador de vídeo, el MC6845 de Motorola.
HGC HGC, Hércules Graphics Card. Un año después de la introducción en el mercado del PC, apareció la hasta entonces totalmente desconocida empresa Hércules, con una tarjeta gráfica para el PC, y consiguió un éxito devastador. También estaba basada en el controlador de Motorola y era prácticamente compatible con la tarjeta MDA e IBM. Sus posibilidades con respecto a las anteriores eran abrumadoras puesto que además del modo de texto, la tarjeta HGC puede gestionar dos páginas gráficas con una resolución de 720x348 puntos en pantalla. Con ello combina la estupenda legibilidad de la MDA con las capacidades gráficas de la CGA, ampliando incluso la resolución. La tarjeta Hércules está considerada como el estándar de las tarjetas monocromas.
Tanto el original como sus imitaciones tienen el fallo de que les falta soporte para la BIOS, ya que IBM siempre se ha negado a soportar tarjetas de vídeo externas por su BIOS. La Hércules al ser compatible con la MDA de IBM, en modo texto no tiene ningún problema mientras que en modo gráfico el programador no se ve realmente soportado por el BIOS, pero esto no representa realmente un problema, ya que las rutinas del BIOS correspondientes, a causa de su deficiente velocidad, normalmente no se emplean nunca. La tecnología va avanzando y mientras que en las primeras tarjetas Hércules se montaban en placas largas puesto que contenían sobre 40 circuitos integrados, las tarjetas Hércules más modernas se montan en placas más cortas y habitualmente tienen menos de 10 circuitos integrados. La empresa Hércules sacó otras tarjetas pero que apenas tuvieron tanto éxito.
EGA EGA. IBM tras ver la fuerte incursión en el mercado de la HerculesGC, se puso a trabajar hasta que en 1985 se presentó la Enhaced Graphics Adapter. El precio de entrada de esta tarjeta fue un tanto elevado dado a la tecnología que utilizaba, esto produjo que se hasta que no bajo el precio de la tarjeta no se comenzaran a comprar y llegar a estándar. La EGA era totalmente compatible con la MDA y la CGA, además la EGA era semejante a la Hércules Graphics Card, disponía de la posibilidad de reproducir gráficos monocromos en un monitor monocromo, representando con ello la primera tarjeta gráfica que se podía utilizar tanto en monitores monocromos como en los de color.
Pero la EGA desplegaba todo su esplendor en unión de un monitor EGA especial, que va más allá de las características de un monitor CGA. A pesar de que su resolución en el modo gráfico más alto, 640x350 puntos no era más alto que el de la CGA, se podían representar 16 colores diferentes, de una paleta de 64 colores. También se aumentó la RAM de vídeo hasta 256 Kbytes, para tener espacio para varias páginas gráficas. Para conseguir estas resoluciones y colores la EGA se basaba en varios circuitos VLSI (Very Large Scale Integration) altamente integrados, que se encargaban de todas las tareas en el marco de generación de la imagen. Eligiendo una distancia menor entre los puntos en los monitores EGA, la tarjeta EGA brilla con respecto a la CGA con una imagen más nítida. Además la EGA daba la posibilidad de trabajar con juegos de caracteres variables, además la EGA disponía de una ROM-BIOS propia, cosa de la que no disponían ni la CGA ni la MDA.
VGA VGA. La tarjeta VGA junto con los primeros sistemas PS/2 de IBM, se presentó en la primavera de 1987, empalma perfectamente a la tradición de la tarjeta EGA, es decir: compatibilidad a todos sus antecesores, más colores, más resolución y mejor representación de texto. El estándar VGA solo estaba pensado para los sistemas PS/2 de IBM, y con ellos para el nuevo Micro Channel que hasta hoy no ha podido imponerse. Rápidamente aparecieron muchos fabricantes con tarjetas VGA para el bus
ISA en el mercado, de modo que los sistemas convencionales se podían equiparar con tarjetas VGA. Las tarjetas VGA se diferenciaban de las EGA por su densidad de integración mayor, que hace posible la colocación de toda la lógica de control en un solo circuito. La señal enviada al monitor cambia de la anteriormente digital a ser analógica haciendo posible más de 260.000 colores. La resolución alcanzada por esta tarjeta pasa a los 640x480 puntos y 16 colores. Dadas estas altas prestaciones la memoria RAM de la tarjeta salía con un mínimo de 256 Kbytes y pudiendo llegas hasta los 512 Kbytes.
Super VGA SuperVGA. Estar tarjetas corresponden en lo que a hardware básico se refiere, con las tarjetas VGA normales, pero trabajan más rápido, para poder visualizar más puntos en pantalla en el mismo tiempo y con ello obtener una resolución más alta. La SVGA es totalmente compatible con la VGA esto supone que se pueden mostrar las resoluciones de la VGA pero con muchos más colores. La SVGA da la posibilidad de mostrar hasta 1024x768 puntos en pantalla. En un principio no existía uniformidad en cuanto a cómo se han de inicializar o direccionar este tipo de modos gráficos a través de los registro de paleta. Por ello los fabricantes más importantes de juegos de chips compatibles VGA (Tsang, Paradise y Video Seven) han formado un consorcio que lleva el nombre de Video Electronic Standard Association (VESA), Juntos han
determinado un estándar para el acceso a los modos ampliados de la SVGA a través del BIOS, y que en un futuro se empleará en los BIOS sobre las que se basan las tarjetas de estos fabricantes.
MCGA MCGA. Mientras que IBM provee para sus modelos altos PS/2 una tarjeta VGA, los modelos más pequeños se ofrecen con una tarjeta MCGA (Memory Controller Gate Array). En lo que se refiere a modo texto, estas tarjetas se comportan igual que una CGA con sus 25 x 80 caracteres en modo texto, donde se puede elegir el color de texto y fondo de una paleta de 16 colores, pero al contrario que la tarjeta CGA estos colores no están predeterminados, sino que al igual que la VGA se pueden elegir libremente del total de 262.000 colores. Y al contrario que en 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. La tarjeta MCGA además de soportar los modos de la VGA también soporta los de la CGA, pero como esta tarjeta ha de trabajar con una resolución horizontal de 400 puntos, las diferentes líneas de puntos se duplican, lo que mejora la imagen, pero a cambio da la mitad de la resolución. Aun peor es el asunto de los modos VGA, que alcanzan la resolución VGA normal, pero se encuentran limitados en cuanto a colores.
8514/A 8514/A. Para no permitir que alguien le robara la batuta en el campo de las tarjetas de vídeo, IBM presento en el año 1987 un heredero para su estándar VGA. Esta tarjeta supuso una auténtica revolución. Mientras que los controladores de vídeo comparados con el procesador, hasta ahora no eran otra cosa que controladores tontos, ahora la tarjeta de vídeo misma se equipara con un procesador, al que se le pueden comunicar ordenes externas. La ventaja está clara, ya no es el procesador el que ha de calcular los puntos de las líneas o los círculos, sino que puede delegar esta tarea al procesador gráfico, que procesa, paralelamente a la ejecución del resto del programa, la línea deseada u otro objeto gráfico. De esta forma no se sobrecarga el procesador. Pero dada la estrategia de IBM con esta tarjeta, y que el rendimiento por hardware de esta tarjeta queda muy por detrás de sus posibilidades y que el precio alto de esta tarjeta no es ningún milagro que la tarjeta 8514/A haya encontrado muy pocos adeptos.
TARJETA DE AUDIO. Es una tarjeta para expansión de capacidades que sirve para la entrada y salida de audio entre la computadora y el exterior por medio de puertos de audio, así como de permitir trabajar con un dispositivo para juegos como Joystick, Gamepad o RaceWheel. La tarjeta de audio se inserta dentro de las ranuras de expansión o "Slots" integradas en la tarjeta principal ("Motherboard") y se atornilla al gabinete para evitar movimientos y por ende fallas. Todas las tarjetas de sonido integran varios puertos para conectar los dispositivos externos tales como bocinas, micrófonos, teclados musicales, etc. Las tarjetas de sonido compiten actualmente en el mercado contra los adaptadores USB-Audio.
CARACTERISTICAS DE UNA TERJETA DE AUDIO. + Integran dentro de sí un circuito integrado o chip encargado de procesar el sonido, por lo que libera al microprocesador de esta actividad. + También integran una pequeña memoria RAM denominada "Buffer" que almacena datos, para que no se produzcan interrupciones en el sonido durante otras actividades internas que puedan interferir, ejemplo: alguna aplicación que consuma muchos recursos y trabe momentáneamente la computadora. + Tienen varios puertos para la conexión de los dispositivos externos como bocinas, micrófonos y Subwoofer.
+ Cuentan con un conector especial que permite insertarlas en las ranuras de expansión de la tarjeta principal. + Por medio del Gameport, además de permitir la conexión de dispositivos de juego, también sirve para utilizar MIDI ("Musical Instruments Digital Interfase") un protocolo de comunicación utilizado entre instrumentos tales como los populares teclados musicales. + Pueden convivir con las tarjetas de sonido integradas en la tarjeta principal, ya que al instalarlas, reemplazan su lugar en el sistema al configurarlas de manera correcta.
COPMPONENTES DE UNA TARJETA DE AUDIO. Los componentes son visibles, ya que no cuenta con cubierta protectora; son básicamente los siguientes: 1.- Conector para la ranura: es el encargado de transmitir datos entre los puertos de la tarjeta y la tarjeta principal ("Motherboard"). 2.- Tarjeta: es la placa plástica sobre la cual se encuentran montados todos los chips y circuitos. 3.- DSP: es un chip encargado de procesar la señal digital y liberar al microprocesador principal. 4.- Puertos: permiten la conexión con bocinas, sintetizadores musicales, micrófonos, etc., con la tarjeta y su respectiva comunicación con la tarjeta principal ("Motherboard").
TIPOS DE TARJETA DE SONIDO. Tarjetas de sonido integradas Tarjetas de sonido 3D Tarjetas de sonido semi profesionales Por su tipo de salida, una tarjeta gráfica puede ser: 2.0, que proporciona salida para dos altavoces. También se utilizan para sistemas 2.1, es decir, dos altavoces más subwoofer. -5.1, que proporcionan una calidad de sonido tipo Dolby, y tiene salidas independientes para altavoces frontales, traseros, central y subwoofer. Este es el tipo más utilizado en las tarjetas de sonido integradas en placa base. 7.1, como las 5.1, pero con salida además para un juego de altavoces laterales. Este es el tipo utilizado en la actualidad en las tarjetas de sonido integradas en placas base de gama media – alta. Existen tarjetas de sonido conectadas a un puerto USB, que se pueden utilizar en ordenadores portátiles. Las tarjetas de sonido integradas trabajan bajo el estándar AC-97. Esto no es una marca de tarjeta ni un tipo de tarjeta, sino un estándar, por lo que una tarjeta de sonido AC-97 puede ser de varios fabricabntes, sólo indica que se trata de una tarjeta de sonido integrada. En sus comienzos se trataba siempre de una tarjeta no integrada, conectada a un puerto ISA, VESA o PCI, en la actualidad la práctica totalidad de las placas base la llevan incorporada
TARJETAS DE SONIDO MÁS DESTACADAS:
Sound Blaster Live 5.1
AdLib Music Synthesizer card
Tarjeta basada en el chipset VIA Envy
Ă?ndigo IO Echo Digital Audio Corporation