Qué hace exactamente una tarjeta gráfica?

Todos sabemos que una tarjeta gráfica se utiliza para jugar y producir resultados visuales, pero quiero profundizar en el funcionamiento de una tarjeta gráfica.

Una unidad de procesamiento, ya sea una CPU (Unidad Central de Procesamiento) o una GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico) ambas realizan operaciones matemáticas en binario (0 y 1).

¿Has oído hablar de los núcleos? Los núcleos son básicamente ALUs (Unidad Lógica Aritmética) y realizan operaciones aritméticas.

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Así que, una CPU tiene un pequeño número de núcleos (en comparación con una GPU) normalmente 2 o 4 núcleos en la actualidad. (AMD ha fabricado CPUs con 64 núcleos, 3990X) Estos núcleos son muy potentes por sí mismos y a cada uno de ellos se le asignan diferentes tareas a realizar (lo que se llama multitarea). El énfasis principal en la CPU es la baja latencia, es decir, el usuario puede interactuar con diferentes procesos en tiempo real.

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Por otro lado, una GPU tiene un gran número de núcleos. Una GTX 1050Ti tiene 768 núcleos (CUDA Cores, no buceamos en lo que es CUDA para simplificar), y es una GPU de gama bastante baja. Ahora bien, los núcleos de una GPU no son tan potentes como los de una CPU, pero debido a ese elevado número de núcleos se puede hacer un cálculo matemático muy rápidamente ya que una GPU utiliza todos sus núcleos para trabajar en un proceso, a diferencia de una CPU que se centra en la multitarea. El objetivo principal de una GPU es aumentar el rendimiento (dar más resultados por unidad de tiempo).

Una imagen está formada por millones de píxeles. La CPU envía información sobre cada píxel a la GPU, que a su vez realiza complejos cálculos matemáticos y geométricos sobre ellos. Como la GPU crea imágenes, necesita un lugar donde guardar la información y las imágenes completadas. Para ello, utiliza la memoria RAM de la tarjeta (llamada VRAM), que almacena datos sobre cada píxel, su color y su ubicación en la pantalla. Parte de la VRAM también puede actuar como un buffer de fotogramas, lo que significa que mantiene las imágenes completadas hasta que llega el momento de mostrarlas. Normalmente, la RAM de vídeo funciona a velocidades muy altas y es de doble puerto, lo que significa que el sistema puede leer de ella y escribir en ella al mismo tiempo. Cuando llega el momento de mostrar la imagen, la GPU la emite y se muestra en la pantalla.

Así que, para resumir, para procesar una imagen se necesitan muchos cálculos matemáticos y geométricos, y una GPU es un hardware especializado que está diseñado para hacer precisamente eso con gran rapidez. Las GPU también se utilizan en la investigación científica, el análisis de datos y el modelado CAD porque estas actividades también requieren cálculos matemáticos.

Puedes jugar con la CPU pero simplemente no será capaz de renderizar las imágenes con la suficiente rapidez y te encontrarás con lo que se llama lag, stutter, bajos FPS, etc.

También el chip en sí se llama GPU, mientras que el chip montado en una placa base, junto con la VRAM, el disipador y la E/S se llama tarjeta gráfica.

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Una GPU TU102 utilizada en una tarjeta gráfica RTX 2080Ti. Rodeada de chips VRAM.

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Una tarjeta gráfica RTX 2080Ti Founder's Edition.

Espero que te sirva de ayuda.