Partes de una tarjeta gráfica

Actualizado a: 22 de enero de 2024

Una tarjeta gráfica es casi un ordenador por sí misma, dado que tiene los elementos básicos. Como sabes, por definición, una computadora se compone de una CPU, una memoria, y un sistema de E/S. Pues bien, si tenemos en cuenta las partes de una tarjeta gráfica, tiene todo esto, e incluso tiene otras semejanzas, como un BIOS propio…

Las partes de la tarjeta gráfica

Vamos a sumergirnos dentro de una tarjeta gráfica y ver qué partes tiene:

GPU

Una GPU (Graphics Processing Unit), también conocida como unidad de procesamiento gráfico, es un tipo de procesador especializado en el manejo y renderizado de gráficos y vídeos en computadoras y dispositivos electrónicos. Su función principal es acelerar y optimizar el procesamiento de datos relacionados con imágenes y gráficos.

La GPU trabaja en conjunto con la CPU (Control Processing Unit) para realizar las tareas gráficas de manera más eficiente. Mientras que la CPU se encarga de las operaciones generales del sistema, la GPU está diseñada específicamente para realizar cálculos paralelos necesarios en las aplicaciones gráficas. Esto se logra a través de un gran número de núcleos o unidades de procesamiento, que permiten realizar múltiples tareas simultáneamente.

Además de su papel en los gráficos, las GPUs también se utilizan en aplicaciones de inteligencia artificial, aprendizaje automático y minería de criptomonedas, debido a su capacidad para realizar cálculos paralelos de manera eficiente. También para GPGPU, como ya te comentamos…

Memoria de vídeo (VRAM)

La VRAM (Video RAM) o memoria de video es un tipo de memoria dedicada que se encuentra en las tarjetas gráficas o GPUs. Es utilizada para almacenar temporalmente los datos de video, texturas, shaders y otros elementos necesarios para generar imágenes en la pantalla. La VRAM actúa como un búfer de alta velocidad que permite un acceso rápido a los datos visuales necesarios para renderizar gráficos en tiempo real.

La VRAM se diferencia de la memoria RAM convencional en su diseño y función. Mientras que la RAM principal del sistema es compartida por el procesador y otros componentes, la VRAM está específicamente diseñada para las necesidades de la tarjeta gráfica. Esto permite que la GPU acceda rápidamente a los datos gráficos sin interferir con el rendimiento general del sistema.

La capacidad y velocidad de la VRAM son factores clave en el rendimiento gráfico de una tarjeta. Una mayor cantidad de VRAM permite almacenar y acceder a más datos gráficos simultáneamente, lo que es especialmente importante para juegos y aplicaciones que requieren texturas detalladas y resoluciones más altas. Además, la velocidad de la VRAM influye en la rapidez con la que la GPU puede acceder y procesar los datos, lo que afecta la fluidez de los gráficos y la respuesta en tiempo real.

Módulo regulador de voltaje (VRM)

El VRM (Voltage Regulator Module) o módulo regulador de voltaje es un componente esencial en las placas base de computadoras. Su función principal es convertir y regular el voltaje suministrado por la fuente de alimentación principal para adaptarlo a los diferentes componentes del sistema, como la GPU en este caso.

El VRM actúa como un regulador de voltaje para garantizar que la GPU reciba una tensión eléctrica estable y adecuada para su correcto funcionamiento. Esto es especialmente importante porque diferentes componentes pueden requerir voltajes diferentes y, además, pueden necesitar variaciones en el voltaje dependiendo de la carga de trabajo.

El VRM consiste en un conjunto de etapas de regulación que incluyen inductores, condensadores y transistores de potencia. Estas etapas trabajan en conjunto para recibir el voltaje de entrada de la fuente de alimentación, ajustarlo a los niveles requeridos por los componentes y proporcionarlo de manera estable y precisa.

Además de regular el voltaje, el VRM también desempeña un papel en la administración de energía del sistema. Al ajustar y optimizar el voltaje suministrado a los componentes según sea necesario, ayuda a reducir el consumo de energía y la generación de calor innecesarios, lo que a su vez contribuye a un funcionamiento más eficiente y a una mayor vida útil de los componentes.

En cuanto a las partes del VRM, tenemos a su vez las siguientes:

• Condensadores: estos componentes tienen la función de estabilizar el suministro de energía al almacenar carga y liberarla cuando es necesario, lo que contribuye a mantener un suministro de energía más constante y estable.
• Choke: son dispositivos que actúan como elementos estranguladores para controlar y regular el flujo de corriente eléctrica. Ayudan a filtrar y suavizar las fluctuaciones en el suministro de energía, asegurando una entrega más uniforme a los componentes del sistema.
• Chip controlador PWM: son las siglas de modulación por ancho de pulso en inglés, y es responsable de regular y controlar la cantidad de energía que se suministra a los componentes del sistema. A veces también se conoce como PEM (Modulación de Energía del Procesador) y en algunos casos está acompañado por un chip llamado EPU (Unidad de Procesamiento de Energía). Estos componentes ayudan a optimizar la eficiencia energética y el rendimiento del sistema.
• MOSFET: son transistores de efecto de campo de óxido metálico que se encuentran cerca de los chokes. Por lo general, están equipados con un disipador térmico debido a que pueden generar calor, especialmente en situaciones de overclocking. Los MOSFET son esenciales para controlar y regular el flujo de corriente eléctrica, asegurando una distribución adecuada de la energía en el sistema.

Alimentación

Sin embargo, existen diferencias en cuando a la forma de alimentar estos VRM y el resto de partes de una tarjeta gráfica, ya que parte o la totalidad de la energía proviene de la ranura PCIe donde la tarjeta gráfica está conectada. Esta energía a su vez se deriva de la fuente de alimentación de la placa base principal a través de la conexión con la PSU. En los modelos de gama alta, puede ser necesario utilizar conectores de alimentación adicionales, ya que la energía suministrada por el bus PCIe puede resultar insuficiente.

Estos son los tipos de conectores de alimentación utilizados:

• Conector de 6 pines: ideal para tarjetas gráficas que requieren hasta 150W de energía.
• Conector de 8 pines: adecuado para GPU que necesitan más de 150W de potencia. Puede haber uno o dos conectores de 6 pines.
• Conector de 12 pines: diseñado para tarjetas gráficas profesionales o de gama alta.
• Conector de 16 pines: diseñado para GPUs de última generación que consumen mucha más energía, como la RTX 4090 y la RTX 4080 de NVIDIA. En este caso, se requiere un conector de 16 pines de 12VHPWR y una fuente de alimentación ATX 3.0.

E/S

Al igual que la placa base, la tarjeta gráfica también tiene su propio sistema de E/S o de entrada y salida. Y este se compone de:

Interfaz PCIe (entrada)

Las tarjetas gráficas están equipadas con una interfaz que les permite conectarse a la placa base, facilitando la transferencia de datos necesarios desde la CPU para que puedan realizar el procesamiento requerido. Esta conexión se realiza generalmente a través de una ranura PCIe o PCI Express, que puede tener x8 o x16 carriles. Además de transmitir datos, esta interfaz también se encarga de suministrar energía a la tarjeta gráfica.

Puertos (salida)

Los conectores para la salida de video se encuentran en la parte posterior de la tarjeta gráfica y son utilizados para conectar la GPU a un monitor. En la actualidad, la mayoría de las tarjetas gráficas utilizan puertos como DisplayPort y HDMI para esta conexión. En el pasado, también eran comunes otros tipos de conectores como DVI, VGA, entre otros.

Refrigeración

Al igual que la CPU, la GPU requiere de un sistema de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento. Por lo general, las tarjetas gráficas cuentan con sistemas de activos por aire, que consisten en uno, dos o tres ventiladores montados sobre un amplio disipador que cubre toda la tarjeta. Sin embargo, también existen soluciones de refrigeración líquida disponibles para las GPUs, o simplemente disipadores pasivos para algunos modelos fanless.

RAMDAC

En el pasado, algunas tarjetas gráficas o aceleradores más antiguos incluían un componente conocido como RAMDAC (Random Access Memory Digital-Analog Converter). El propósito de este chip era convertir la señal de vídeo digital generada por la GPU en una señal analógica para que fuera compatible con los monitores CRT y los puertos analógicos utilizados en ese momento. Sin embargo, en la actualidad, los sistemas gráficos utilizan en su mayoría conexiones digitales, por lo que ya no se requiere la presencia de este chip RAMDAC en las tarjetas gráficas modernas.

BIOS de vídeo

El Video BIOS, también conocida como BIOS de vídeo, es un firmware específico que se encuentra en la tarjeta gráfica. Su función principal es proporcionar instrucciones básicas de bajo nivel para el funcionamiento y la configuración de la tarjeta gráfica.

Este BIOS se carga durante el proceso de arranque del sistema y se encarga de inicializar y configurar correctamente la tarjeta gráfica antes de que el sistema operativo tome el control. Esto incluye la detección y configuración de los componentes de la tarjeta, como el procesador gráfico, la memoria de video y los puertos de visualización.

Además de estas tareas de inicialización, el Video BIOS también contiene información y ajustes importantes para el rendimiento y la compatibilidad de la tarjeta gráfica. Esto puede incluir perfiles de rendimiento preestablecidos, ajustes de frecuencia y voltaje, configuraciones de puertos de visualización y compatibilidad con ciertas características gráficas. Por ejemplo, algunos mineros de criptomonedas suelen modificarla para obtener mayor eficiencia a la hora de minar, aunque esa configuración supone que no sería tan óptima para gaming…

Iluminación RGB

Por último, en ocasiones, se incorporan elementos estéticos adicionales a las tarjetas gráficas, como luces LED RGB. Sin embargo, cabe destacar que esto no se aplica a todas las tarjetas. Estas luces se pueden controlar utilizando el software de gestión RGB proporcionado por la placa base.