iGPU vs dGPU vs APU: diferencias

Actualizado a: 22 de enero de 2024

En la actualidad, los gráficos computacionales se han vuelto casi imprescindibles para los ordenadores, ya que la inmensa mayoría dependen de una GPU, ejecutan videojuegos, muestran vídeos, etc. Todo esto necesita ser procesado por una unidad especial conocida como GPU. En cambio, en la actualidad han surgido algunas variantes (APU, iGPU, dGPU) que generan confusión a los usuarios, pero que aquí te explicamos para que lo tengas claro.

¿Qué es una GPU?

Cuando nos referimos a una GPU (Graphics Processing Unit), o unidad de procesamiento gráfico, nos estamos refiriendo a una unidad de procesamiento que permite generar imágenes gráficas en 2D y 3D. Es decir, la unidad encargada de realizar los procesos necesarios para enviar la señal de vídeo a la pantalla.

Otros nombres que puede recibir son tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, adaptador gráfico, display card, tarjeta VGA, adaptador de vídeo, y display adapter.

Para el procesamiento gráfico, una GPU es capaz de realizar multitud de cálculos matemáticos por segundo para calcular los valores correctos de millones de píxeles decenas o cientos de veces cada segundo, según la tasa de FPS. Y, además, está presente en multitud de equipos, como el PC, dispositivos móviles, etc.

Un poco de historia

Cuando comenzaron los gráficos informáticos, el trabajo gráfico era procesado por la CPU, pero con el avance de la calidad gráfica, esto supuso una enorme sobrecarga para esta unidad. Por eso comenzaron a surgir los primeros aceleradores gráficos o tarjetas gráficas.

Durante los años 70, en algunos casos ya hubo intentos tempranos de ayudar a la CPU a generar los gráficos, como ciertos chips barrel shifter especializados. Estos chips fueron usados en algunas consolas y ordenadores de la época.

En los años 80 llegaron las primeras implementaciones de procesadores gráficos de la mano de NEC. También Intel hizo lo propio por aquella época con su Intel 82720, una de las primeras unidades de procesamiento de la empresa. También hubo otros casos destacables, como la ARTC de Hitachi, o la TIGA (Texas Instruments Graphics Architecture). Ésta última se transformó en una unidad muy popular para Windows.

No sería hasta 1987 cuando se lanzó el primer sistema gráfico que se puede considerar como una tarjeta gráfica 2D y con memoria integrada, como fue el IBM 8514 Micro Channel. Un año más tarde se incorporaron al mercado las primeras 3D. Además, este mismo año NEC anunciaría la creación de VESA (Video Electronics Standards Association) para desarrollar y promover los estándares como SVGA, el sucesor de VGA de IBM.

En la década de los 90 llegan tarjetas gráficas muy populares, como las de S3 Graphics, las 3dfx Voodoo, que fueron míticas. Durante esta década, la aceleración gráfico continuó mejorando, y a mediados de esta década llegarían los gráficos 3D en tiempo real. También nacen empresas como Matrox, ATI o NVIDIA, con sus Mystique, Rage (después Radeon) y Riva TNT (que luego darían paso a las GeForce) respectivamente.

Fue Sony la compañía que acuñó el término GPU. Y lo hizo para hacer referencia al chip diseñado por Toshiba que incluía en su PlayStation lanzada en 1994.

En estas fechas también surgieron otros aceleradores gráficos como los PowerVR de Imagination Technologies. Esta compañía con licencia NEC (ahora Renesas), y en los últimos años se ha convertido en muy importante para las iGPUs para SoCs ARM, compitiendo con las Qualcomm Adreno (división gráfica móvil comprada a ATI/AMD) y las Mali de Arm. Además, en Imagination Technologies hubo un acuerdo de licencia para ser usadas por Apple en sus SoCs, y más tarde habría una gran fuga de cerebros hacia Apple que ahora son artífices de las nuevas GPUs de Apple para los M-Series y A-Series…

Luego comenzaría una guerra entre los grandes por liderar el mercado:

La canadiense Matrox se asociaría con ATI/AMD para vender tarjetas gráficas con GPUs de esta marca. Finalmente, Zebra Technologies anunció que adquiría la compañía en 2022.
La canadiense ATI compró ArtX en 2000, y AMD adquiere ATI en 2006.
NVIDIA también hizo lo propio, comprando 3dfx en 2000, para luego comprar Exluna en 2002, MediaQ en 2003, iReady en 2004, ULI Electronics en 2005, Hybrid Graphics en 2006, PortalPlayer en 2007, Ageia (creadores de las PSU o PhysX) en 2008, etc.
Y así surge la actual batalla entre los titanes AMD y NVIDIA…

¿Qué es una iGPU?

Una iGPU no es más que una Integrated GPU, es decir, una GPU integrada. Esto se refiere a una GPU que suele estar en el mismo empaquetado de la CPU, aunque en un chip independiente. Este tipo de unidades suelen ser muy populares en equipos portátiles, algunos PCs de sobremesa, AIO, miniPCs, etc.

También hay que tener en cuenta otras cuestiones sobre una iGPU y que son muy interesantes:

La iGPU puede funcionar sola, pero no es incompatible con una dGPU, puesto que podrían convivir ambas en un mismo equipo.
Los sistemas con iGPU, aunque tengan dGPU, la señal de salida de vídeo tiene que pasar por la iGPU, ya que suele ser la que va conectada al puerto de salida de la pantalla.
Si existe esta dualidad, la iGPU y la dGPU no renderizan los gráficos a la vez, sino que puede trabajar una u otra, el sistema operativo te permite elegir cuál usar en cada aplicación. Actualmente también existen los MUX Switches para conmutar entre una y otra en portátiles gaming y evitar ciertas limitaciones al tener que pasar por la iGPU.
La iGPU no tiene VRAM propia, empleará la memoria RAM que compartirá con la CPU, es decir, es una memoria compartida.

Ventajas

Precio más reducido en comparación con una tarjeta gráfica dedicada.
Al ir integrada en el empaquetado de la CPU puede ser mejor para equipos ultrabooks o miniPCs.
No necesita un sistema de refrigeración independiente. El TDP será la combinación de CPU e iGPU.
El consumo eléctrico es inferior a las tarjetas gráficas dedicadas.

Desventajas

El rendimiento de la iGPU es más bajo que el de una dGPU, por lo que no son ideales para gaming o renderizado pesado.
Hacen uso de la memoria RAM, por lo que CPU y la iGPU compartirán la misma memoria, restando espacio.
Podrían ser un cuello de botella para una dGPU al tener que pasar a través de ellas para la salida de vídeo.

SoCs

Los SoC (System-on-a-Chip) son chips que integran todo el sistema en un chip, como bien indica su nombre. Y esto implica que también tendrán la CPU y la iGPU en un chip monolítico, entre otras unidades adicionales. Pero no hay que confundir SoC exactamente con una APU, como luego veremos.

Y es que, como he dicho, en un SoC no solo está la CPU y la iGPU, también incluyen otros aceleradores o unidades de procesamiento como puede ser un DSP, NPU, así como controladores, unidades E/S, etc.

Actualmente los SoCs son muy populares, para dispositivos móviles, para Smart TVs, TV Boxes, routers, empotrados, etc. También algunos ordenadores están incluyendo SoCs como es el caso de los Apple M1 y M2. Además, también están los SoCs Apple A-Series, Qualcomm Snapdragon, Mediatek Helio y Dimensity, HiSilicon Kirin, Samsung Exynos, etc.

Qué es tGPU o Tile-GPU

Me gustaría incluir dentro de este mismo apartado también el concepto de tGPU o Tile-GPU, que es un término acuñado por Intel recientemente. Pues bien, en este caso se refiere a una iGPU, solo que escalable o modular, es decir, que se pueden ir agregando tiles para ganar rendimiento según convenga. En definitiva, un diseño chiplet o MCM o mediante empaquetado 3D.

Qué es IGP

Una IGP o Integrated Graphics Processor es un chip gráfico integrado en la propia placa base, pero no hay que confundirlo con una dGPU, sino que tiene más semejanzas con una iGPU, solo que está independiente del empaquetado de la CPU, soldado a la placa base y con un rendimiento que se asemeja más a una iGPU que a una dGPU. Esto era muy común en el pasado, en algunas placas base de gama media-baja para usuarios que no necesitaban una dedicada y se usaban estos chips baratos y de bajo rendimiento que, en algunos casos, se podían desactivar desde el BIOS, en otros si se estropeaban se tenía que sustituir la placa base entera, ya que solían estar dentro del propio chipset…

¿Qué es una dGPU?

Una Discrete o Dedicated GPU (dGPU), es una unidad de procesamiento gráfico dedicada o discreta. Es decir, es independiente de la CPU, no está en el mismo chip ni en el mismo empaquetado. En este caso puede estar en diferentes lugares:

dGPU en PCB propia: la GPU dedicada se encuentra en una tarjeta independiente que se inserta en un slot, y suele integrar también chips de VRAM, y otros elementos básicos, como podría ser la refrigeración, etc. A su vez, en este caso podemos diferenciar entre dos tipos:
- Tarjeta gráfica PCIe. Son tarjetas que incluyen todo lo necesario, tanto la GPU, como la VRAM, así como el BIOS de la propia gráfica, entre otros elementos como los puertos, la refrigeración, etc. En este caso, su consumo es superior y se deben alimentar de forma adicional con cables desde la PSU en algunos casos de gama alta.
- Módulo MXM para portátiles. En este caso es más compacto, y no incluye partes como los puertos, ya que la señal de vídeo irá a través de la placa base hasta los puertos de salida de vídeo. Pero igualmente se puede sustituir en caso de fallo o querer actualizar la GPU. La alimentación se realiza a través del slot.
dGPU BGA: en este caso el chip GPU se suelda en la propia placa base para ahorrar espacio, muy común en equipos portátiles. Además, los chips de memoria VRAM tendrá que estar también soldados en la placa base principal. El problema de esta variante es que, aunque necesiten menos espacio y puedan usar un sistema de refrigeración unificado, también es verdad que no se pueden sustituir de forma fácil en caso de fallo de este componente y que tampoco podrás ampliarla.

También hay que destacar que las dGPUs en MXM y BGA no suelen ser las mismas que las de las tarjetas gráficas PCIe. En el caso de las tarjetas gráficas se incluye una GPU muy potente, con un rendimiento superior y también con un TGP superior. En cambio, las otras versiones suelen ser «Mobile», diseñadas para consumir menos para equipos que dependen de batería y con un TGP inferior. Es decir, comprometen algo de rendimiento en pos de la eficiencia.

¿Qué es una APU?

Mientras Intel separó la GPU en un chip independiente, en una iGPU, AMD hizo algo diferente, integrando esta iGPU dentro del mismo chip monolítico de la CPU (on-chip) y con una arquitectura de memoria unificada, es decir, una unidad heterogénea. El término empleado por AMD es APU (Accelerated Processing Unit), que significa unidad de procesamiento acelerado.

Las GPUs integradas en las APU de AMD siempre han destacado por ser superiores a las iGPUs de Intel, entre otras cosas porque AMD contaba con toda la herencia y experiencia de ATI. En cambio, Intel no contaba con esta experiencia, aunque últimamente ha cambiado fichando a algunas personas clave de AMD para reforzar su departamiento gráfico y lanzarse también al mercado de las dGPU con sus Intel Arc.

Es decir, la APU se podría considerar algo intermedio entre la iGPU y un SoC.

Las primeras APU (AMD Fusion) llegaron en 2011, y pretendía revolucionar el mercado con una arquitectura heterogénea, pero finalmente no fue tal revolución en la que la GPU podía ayudar a la CPU a acelerar ciertas tareas, sino que simplemente se usaron como una iGPU.

Ventajas de la APU vs iGPU

Un mejor rendimiento en comunicación entre CPU-GPU al estar en el mismo chip monolítico.
Menor consumo para la comunicación que si estuviesen en chips separados.
Al ser un sistema heterogéneo con memoria unificada, los recursos se pueden compartir más fácilmente entre CPU y GPU.
También puede ser compatible con una dGPU como en el caso de la iGPU.
Y todas las ventajas de una iGPU.

Desventajas

Su potencia gráfica no es tan poderosa como la de una dGPU, similar a la de la iGPU.
Agregan complejidad al chip monolítico y lo encarecen.

Ejemplos de APU

Las APUs son monopolio absoluto de AMD, puesto que otros no usan este término. Por tanto, los ejemplos del mercado son:

APUs AMD Opteron, Athlon, A-Series, Ryzen, EPYC,…
APUs de AMD licenciadas para terceros, como las usadas en la Sony PlayStation, Microsoft Xbox, o Steam Deck.

Conclusión

Tipo	Explicación sencilla
Tarjeta gráfica	Aunque muchos usen este término de forma genérica para cualquier tipo de acelerador gráfico, una tarjeta gráfica se refiere a una placa PCB independiente, con una GPU, chips de memoria VRAM (GDDR o HBM), BIOS, puertos, sistemas auxiliares, sistema de refrigeración, etc. Apta para cargas de trabajo muy pesadas, como videojuegos AAA, renderizado, etc. Además, se puede configurar en modo multi-GPU e incluir varias tarjetas gráficas para que trabajen juntas.
GPU	Se refiere únicamente a la unidad de procesamiento de gráficos, es decir, al chip central.
dGPU	Es una GPU dedicada, no integrada. Y podría ser tanto una tarjeta gráfica, como también ir soldada en la placa base. Pero tendrá su VRAM y no tendrá que compartir la RAM. Apta para cargas gráficas más pesadas, como videojuegos AAA.
iGPU	Es una GPU integrada en el mismo empaquetado que la CPU. Puede ser ideal para cargas gráficas livianas, como videojuegos no muy exigentes, vídeo, etc.
APU	Similar a una iGPU, pero integrada en el mismo chip monolítico de la CPU y compatible con la arquitectura de sistema heterogénea (HSA), lo que permite compartir el bus y la memoria, con menor latencia de comunicación, y menor consumo al no tener que enviar señales fuera del chip. En este caso es ideal para cargas gráficas livianas, como videojuegos no muy exigentes, vídeo, etc.