1. 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 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:

  • 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).
  • Decodificador de atributos: Se encarga de convertir los atributos asociados a los datos del buffer en señales para el monitor.
  • Generador de Caracteres alfanuméricos: Encargado de convertir el código ASCII en caracteres que se mostraran en pantalla.
  • 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.
  • 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:
  • El 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.
  • Generador de caracteres alfanuméricos (lo desactiva en modos gráficos)
    1. CARACTERÍSTICAS
      1. RESOLUCIÓN
      2. 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.

        Es de gran importancia la actualización de esta rejilla de puntos, cada cierto tiempo. Las frecuencias de refresco tienen que adecuarse a la resolución del sistema, debido a que el proceso debe realizarse de cierta forma que no se note el barrido de los haces de electrones cuando inciden sobre el tubo de rayos catódicos, sea cual sea la resolución.

        Entre los tipos de frecuencias que se encargan de controlar el chorro de electrones, tenemos: La frecuencia de refresco vertical (numero de veces que se redibuja la pantalla por segundo) se encarga de determinar la estabilidad de la imagen (parpadeo) y es la que se refleja en los cuadros de características que se mide en Hertzios (Hz). Las frecuencias más comunes varían entre 60 y 70 Hz, pero se recomienda que estén entre 70 y 75 Hz. Cuando se presente el caso de que una tarjeta alcance su limite respecto a la frecuencia máxima, se puede conseguir mayor resolución si se adoptara el sistema de "entrelazado" (primero se refrescan las líneas pares y luego las impares), Esto es recomendable para conseguir altas resoluciones a menor coste, con la desventaja de que es perjudicial para la visión.

      3. VELOCIDAD
      4. 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.

      5. MEMORIA

      La memoria de tipo DRAM (RAM dinámica) es la más utilizada en una tarjeta gráfica, la cual es monotarea, 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.

      Otro tipo de memoria es la WRAM que está diseñada para llevar a cabo funciones como la escritura de bloques de color dobles o también el movimiento de grandes zonas de memoria alineadas.

      La DRAM se organiza en bloques de 32 bits, por lo tanto 1MB solamente ofrece proceso de 32 bits. Se hace mención de esto debido a que existen en el mercado memorias que dicen ser de 64 bits, pero en realidad solo tienen 1MB de RAM. Se necesita al menos 2MB para la velocidad de 64 bits. Del mismo modo son necesarios 4MB para tener un rendimiento de 128 bits.

    2. TIPOS
  • MDA: Para texto monocromo.
  • Hércules: Para trabajar con gráficos monocromos.
  • CGA: Primera tarjeta en mostrar gráficos a color (4 colores).
  • EGA: Tarjeta que superó a la CGA (16 colores).
  • VGA: Llego a ser la tarjeta estándar debido a que contaba con varios modos de vídeo. Permite 640x480 a 16 o 256 colores.
  • SVGA, SuperVGA, mejor que la VGA. Soporta múltiples resoluciones como son: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024 y 1600x1280 y muestra una diversa cantidad de colores: 16, 256; de acuerdo a la cantidad de memoria: 32 KB, 64 KB y 16 MB. Es la más usada.

En la actualidad los mayores fabricantes de chips gráficos en el mercado son Nvidia y Ati; esto debido a que solo se encargan de fabricar los chip gráficos (GPU) y no fabrican tarjetas.

    1. LA VELOCIDAD DEL REFRESCO

Es la cantidad de veces que se dibuja la pantalla por segundo; esto quiere decir que cuanto mayor sea esta velocidad, la vista se nos cansara menos y podremos trabajar más cómodos y con menos problemas visuales.

La unidad de medición es el hertzio, así que 70Hz quiere decir que la pantalla se dibujara 70 veces por segundo. Esos 70Hz son adecuados para trabajar. Para trabajar con el mínimo de fatiga visual, es recomendable 75-80Hz o más. El mínimo son 60Hz; por debajo de esta cifra los ojos sufren muchísimo, y después de unos minutos va a empezar a sentir escozor o incluso un pequeño dolor de cabeza.

Antes se usaba una técnica llamada entrelazado, que consistía en que la pantalla se dibuja en dos pasadas, primero se dibujaban las líneas impares y luego las pares, por lo que 70Hz entrelazados equivalían a poco más de 35 sin entrelazar, lo que cansaba la vista demasiado. Afortunadamente esta técnica ya no se usa.

La causa del uso del entrelazado es que fabricar monitores que soporten buenas velocidades de refresco a alta resolución es caro, debido a esto, la tarjeta de vídeo empleaba este método para ahorrar a costa de la vista del usuario. Por otro lado, tampoco todas las tarjetas de vídeo pueden ofrecer cualquier velocidad de refresco. Esta velocidad depende de 2 parámetros:

  • La velocidad del RAMDAC, es el conversor analógico digital. Se mide en MHz, y tiene que ser lo mayor posible, superior a 200 MHz.
  • La velocidad de la memoria de vídeo, preferiblemente de algún tipo avanzado como WRAM, SGRAM o SDRAM.
    1. MEMORIA DE VIDEO

El tamaño de la memoria influye en los posibles modos de vídeo de una manera proporcional (cuanta más memoria, más modos tendremos); además, el tipo de memoria es un factor importante para determinar si conseguiremos buenas velocidades de refresco de pantalla o no. Los tipos más comunes son:

  • DRAM: usadas en las tarjetas de video más antiguas. Consta con malas características; entre ellas el que cuenta con refrescos máximos entorno a 60 Hz.
  • EDO: o "EDO DRAM". Eran estándar en las tarjetas de video de calidad media-baja. Contaba con refrescos dependiendo de la velocidad de la EDO, entre 40ns las peores y 25ns las mejores.
  • VRAM y WRAM: son muy buenas, pero ya están en desuso; con respecto a la calidad de la tarjeta, cuenta con muy buenas características.
  • MDRAM: es un tipo de memoria poco común, pero que cuenta con una alta calidad.
  • SDRAM y SGRAM: son en la actualidad las más utilizadas, cuenta con buenas prestaciones. La SGRAM es SDRAM especialmente adaptada para uso gráfico, incluso un poco más rápida.

CAPÍTULO II

TARJETAS DE VIDEO Y LA MODERNIDAD

    1. PROGRAMAS CONTROLADORES (DRIVERS)
    2. Los drivers tienen la función de comunicar las operaciones a realizar (aplicaciones) con las tarjetas gráficas. Estos controladores toman el formato que utiliza el programa principal y lo relacionan con el formato que maneja el procesador gráfico.

      La existencia de un controlador es indispensable para conectar un programa con una tarjeta, sin este controlador no se dispondrá de algunas funciones como son: alta resolución, y el aumento de la velocidad de trabajo en un porcentaje elevado. Generalmente estos controladores se encuentran incluidos en los programas o también en los discos que vienen con la tarjeta gráfica.

      Normalmente las nuevas versiones de programas traen consigo actualizaciones que deben ser conseguidas lo más rápido posible para el buen funcionamiento del dispositivo.

    3. TARJETAS ACELERADORAS

Antiguamente se usaba la tecnología de frame buffers, estas eran tarjetas que se encargaban de controlar el sistema de vídeo y a la vez estas eran controladas por el procesador central. El gran problema del atasco grafico fue resuelto gracias a la creación de las tarjetas aceleradoras.

Las tarjetas aceleradoras se clasifican en dos tipos: tarjetas que incorporan un coprocesador, y tarjetas que integran un acelerador. Las primeras (con coprocesadores) tienen su propia memoria, la cual es usada para el almacenamiento de datos, y son programables al 100%. Por el hecho de ser más rápidos y flexibles, son la mejor opción; pero tienen la desventaja de tener un precio elevado.

Por otro lado los chips aceleradores no cuentan con la característica de ser programables, pero cuentan con instrucciones gráficas específicas tales como: movimiento de pixeles o dibujo de líneas.

Del mismo modo que los iconos y ventanas se han convertido en componentes clásicos de las pantallas de las PCs, el vídeo digital es otro componente fundamental de la interfaz de usuario. AVI y MPEG son dos sistemas de compresión por hardware que trabajan con tarjetas de video. Estos sistemas de compresión se basan en principios completamente distintos, por lo que es poco común que una misma tarjeta tenga la cualidad de reproducir ambos formatos. Por ejemplo si un usuario tiene la rutina de reproducir vídeo a menudo, debe tener una tarjeta que descomprima al menos AVI por hardware. Para el tipo de usuario que compra películas comerciales o discos compactos interactivos, tendrá que usar el formato MPEG.

Para incluir descodificación de MPEG por hardware en una PC, se dispone de dos métodos. Por lo general las tarjetas gráficas permiten la intromisión de un procesador que realice esta descodificación, ya sea conectado directamente a la tarjeta, o bien comunicado con esta vía un conector VESA. La primera suele ser mejor, debido a que las comunicaciones con la tarjeta se realizarán a través de un bus especializado. Otro método podría ser establecer la reproducción de vídeo a un segundo procesador (ISA/VLB o PCI) que se encargara de comunicarse mediante el VESA FC (VESA Feature Connector), usando para ello superposición de vídeo.

La baja velocidad de las conexiones de vídeo que emplea el VESA FC deja mucho que desear. Está diseñado para profundidades y resoluciones de 256 colores a 640x480, este tipo de conector ofrecía una estándar simple para la conexión de procesadores adicionales. Pero, con resoluciones superiores, la calidad de los gráficos no son los mismos, adquieren un aspecto borroso o pierden saturación de color, obteniendo imágenes inutilizables.

La generación de modelos tridimensionales es otro logro de la aceleración que empieza a ser de vital importancia. En la actualidad no son muchas las aplicaciones comerciales que utilizan abstracciones tridimensionales, aunque es cuestión de tiempo que esto se convierta en algo habitual.

Algunas características técnicas que aparecen en la publicidad de las tarjetas, muestran las siguientes expresiones:

  • OpenGL: Es una librería gráfica que cuenta con varias funciones de dibujo en 3D, fue desarrollada a partir de la librería IrisGL de Silicon Graphics. El objetivo principal es normalizar la llamada a algunas rutinas de dibujo en tres dimensiones, para que los fabricantes incluyan en sus productos, funciones básicas comunes. Las funciones se llaman de la misma forma y hacen lo mismo tanto en un PC con Windows NT como en un Sun con Solaris. La compra de una tarjeta que soporta estas funciones OpenGL, es muy positiva, debido a que en poco espacio de tiempo vamos a asistir a la proliferación de software que utilice elementos tridimensionales como parte de la interfaz gráfica, como por ejemplo el lenguaje VRML (Virtual Reality Modelling Language) para visualizar escenarios y objetos tridimensionales en Internet en tiempo real. Otra ventaja es el aislamiento del hardware disponible, esto se ve por ejemplo si ponemos una tarjeta aceleradora, no será necesario cambiar nuestro programa para aprovechar la potencia de la tarjeta.
  • DirectX: Se diseñó para ofrecer un poco de estandarización y estabilidad en un mercado que tiene la costumbre de hacer excesivo énfasis en la especialización del hardware. A la vez DirectX incluye Direct3D, que está estrechamente ligado a DirectDraw como forma de comunicar el software independientemente del dispositivo.
  • Direct3D: Es un API, que es una colección de rutinas de software que soporta un determinado componente de hardware, de Microsoft que ofrece soporte para gráficos 3D a través de controladores de DirectX adecuados a las tarjetas gráficas.
  • Mapas Mip: Este tipo de mapas incrementa la calidad de las texturas de superficie basándose para ello de mapas de diferentes resoluciones dependiendo de la profundidad a que se halla el objeto.
  • Canal Alfa: Este canal, se encarga de añadir un cuarto valor a cada pixel (aparte del rojo verde y azul) contiene información para cambiar características de los objetos. La composición alfa se utiliza para dar niveles de transparencia, de manera que cabe la posibilidad de simular la distorsión que causan los cuerpos translúcidos o el agua.
  • Paletas CLUT (Colour Look Up Tables): Se encargan de asignar paletas de color a las texturas, obteniendo superficies complejas sin emplear demasiada memoria.
  • RAMDAC: Para el trabajo a resoluciones altas en un monitor grande, hay que tomar en cuenta a la velocidad RAMDAC. 135Mhz para monitores de 15", pero resoluciones de 1280x1024 y superiores en un monitor de 17" o mayor necesitan tarjetas con un DAC a 175Mhz o 220Mhz para obtener un refresco óptimo y claridad de detalle.
  • BitBLT: Estas operaciones consisten en mover bloques de datos de una zona de pantalla a otra. Por ejemplo, cada vez que aparece un diálogo se copia la zona de la pantalla que oculta; cuando se pulsa el botón OK, con las transferencias de bloques se devuelve la pantalla a su estado original de forma rápida.
    1. TARJETAS DE TV
    2. Son tarjetas de expansión (normalmente para slot PCI) que son capaces de sintonizar múltiples canales de televisión a partir de la señal localizada en un cable coaxial de TV (de cualquier procedencia física de la señal, como por cable coaxial, HFB, por antena parabólica, etc.). La señal ingresa a la tarjeta de TV por medio del conector BNC exterior de manera que la tarjeta se cumpla la función de sintonizar un determinado canal de TV de la colección de canales modulados en frecuencia que se recibe en la instalación local. Todas estas funciones son encargadas a los drivers y programas que vienen con la tarjeta, comúnmente en versión Microsoft Windows.

    3. TARJETAS ACTUALES
    4. Radeon 9200 Video Card

      Fabricante: ATI

      Memoria Instalada: 128MB DDR-SDRAM (DDRRAM)

      Velocidad RAMDAC: 400MHz.

      Resolución: 1024x768 (XGA); 1152x864; 1280x1024; 1600x1200 (UXGA); 640x480 (SVGA); 800x600 (SVGA).

      Numero de colores de profundidad a máxima resolución: 16.7 millones (32-bit)

      Velocidad de Refresco a máxima resolución: 85Hz.

      Sapphire Radeon 9200SE Video Card

      Fabricante: Sapphire

      Memoria Instalada: 128MB DDR-SDRAM (DDRRAM)

      Tipo de ranura: AGP

      Resolución: 2048x1536

      Numero de colores de profundidad a máxima resolución: 16.7 millones

      (24-bit)

      Asus N6200/TD 256MB Video Card

      Fabricante: Asus.

      Memoria Instalada: 256MB DDR-SDRAM.

      Tipo de ranura: AGP.

      Resolución: 2048x1536.

      Velocidad RAMDAC: 400MHz.

      Procesador Grafico: NVIDIA GeForce 6200.

      MSI GeForce NX6600LE 256MB Video Card

      Fabricante: MSI.

      Memoria Instalada: 256MB DDR II-SDRAM.

      Tipo de ranura: AGP.

      Máxima resolución: 1900x1200.

      Velocidad RAMDAC: 400MHz.

      Chip Set: NVIDIA GeForce NX 6600 LE.

    5. ¿CÓMO ELEGIR UNA TARJETA GRÁFICA?

Lógicamente, no es igual escoger una tarjeta gráfica para trabajar en Word, Excel, etc. en un monitor de 15" que para hacer diseño gráfico, animación, etc. en uno de 21". Hay que darse cuenta que siempre se debe hacer referencia al monitor con el que se va a trabajar, porque una tarjeta muy buena no puede demostrarlo en un monitor malo, ni a la inversa.

  • Ofimática: Se debería usar tarjetas en formato PCI o AGP, provistas de microprocesadores de 128 bits buenos en 2D, no es necesario 3D muy potentes; para trabajar a 1024x768 pixeles de resolución; con unos 8 ó 16 MB; y con buenos refrescos, entorno a 75Hz u 85 Hz. Por ejemplo: la Matrox G450, las ATI Rage 128 o las Nvidia Riva TNT.
  • Juegos: Se debería usar tarjetas con micros especiales para 3D de 256 bits, con bastante memoria (32MB o 64MB DDR SDRAM), siempre AGP. Por ejemplo, las tarjetas basadas en chips GeForce 2 o 3, las ATI Radeon; son buenas para hacer correr aplicaciones 3D en un monitor de 17" a altas resoluciones y a 100 Hz. de refresco.
  • Imágenes, CAD en 3D y diseño gráfico: Se debería usar tarjetas con chips de 256 bits, memorias muy rápidas, que sean capaces de llegar a 1600x1200 puntos a 100Hz o más, con 64MB o más, DDR SDRAM y un RAMDAC de 350MHz o más. Y un buen monitor de 21".

CONCLUSIONES

Primera.- La función esencial de la tarjeta gráfica es parecida a una cadena, pues consiste en procesar la información que el procesador le envía y, a su vez, tiene que enviar dicha información al monitor.

Segunda.- En la actualidad existen chips especializados para tarjetas gráficas muy potentes, en muchas ocasiones con potencia de cálculo mucho mayor a la del procesador principal, pero también existe una variedad para escoger muy diferentes entre sí.

Tercera.- Actualmente la fabricación de placas de video son para buses PCI y AGP (estos buses permiten características como Plug and Play y Bus Mastering, ésta última encargada de optimizar las acciones de transferencia de la tarjeta).

Cuarta.- La elección inapropiada de una tarjeta gráfica, malogra la calidad de imagen e incluso puede estropear el funcionamiento de la PC.

Quinta.- La resolución que soporta la tarjeta de video y el número de colores que puede mostrar, son dos características importantes al momento de considerar su potencial.

BIBLIOGRAFÍA

Revistas:

  • PC Actual Nº 47 Noviembre 1993
  • PC Actual Nº 58 Noviembre 1994
  • PC Actual Nº 79 Octubre 1996
  • PC Plus Nº 2 Diciembre 1996
  • PC World Nº 91 Septiembre 1993
  • PC Interno 2 Ed: Marcombo - Data Becker

Sites de Información:

  • http://definicion-tarjeta-de-video.construction-new-home.info/
  • http://www.rincondelvago.com
  • http://es.wikipedia.org/wiki/Tarjeta_de_v%C3%ADdeo

 

Charlee Stad



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