¿Qué es la GPU o tarjeta gráfica de un ordenador?

¿Qué es la GPU o tarjeta gráfica de un ordenador?

La GPU o unidad de procesamiento gráfico, también conocida como tarjeta gráfica, es el coprocesador de un ordenador encargado únicamente de mostrar las imágenes en el monitor. El objetivo principal de este componente interno es aligerar la carga de información que ha de procesar la unidad central o CPU para, de esta manera, mejorar la eficiencia y el rendimiento de la computadora. En consecuencia, el diseño de la tarjeta gráfica está pensado para tener mayor eficacia que el componente central a la hora del procesamiento de –tan sólo– la información gráfica y tridimensional.

¿Cómo surge y evoluciona la GPU?

Los primeros sistemas de ordenadores se basaban en interfaces compuestas únicamente de texto, por lo que era la CPU la encargada de gestionar toda la información. Sin embargo, con la introducción de elementos gráficos, la exigencia del sistema operativo comenzó a crecer, pues el procesador central se sobrecargaba y, por consiguiente, se reducía la eficiencia del computador. En ese momento, comenzaron a emplearse los coprocesadores matemáticos (FPU) con el objetivo de tratar la información gráfica, ya que éstos eran capaces, a diferencia de la unidad central, de procesar datos en punto flotante, modo en que las operaciones gráficas podían ser planteadas.

Posteriormente, la FPU fue evolucionando hasta que en la década de los años 80 aparecieron pequeños chips de control, considerados los verdaderos precursores de las tarjetas gráficas, y encargados de funciones básicas y sencillas para el procesamiento de imágenes. Sin embargo, no fue hasta 1999 que la marca NVidia decidió acuñar el concepto Graphics Processing Unit (GPU) para referirse a este componente del hardware que, con el paso de los años, ha ido perfeccionándose y evolucionando hasta alcanzar la complicada estructura que es hoy en día y llegar a poder tratar operaciones tridimensionales.

Estructura y funcionamiento de la GPU

La unidad de procesamiento gráfico está integrada por diferentes piezas. Entre ellas, las más importantes son las miles de unidades de proceso que contiene para gestionar la información gráfica a través de un conjunto de instrucciones basadas en operaciones aritméticas básicas. La cantidad de estos microprocesadores es lo que las hace más o menos eficientes. Además, la GPU también cuenta con un puerto de entrada y salida y, en función de la tipología, puede o no contener un sistema de memoria.

Su funcionamiento se basa en dos operaciones, el procesamiento de vértices y el procesamiento de píxeles. El primero de estos obtiene la información de los vértices para gestionar su espacio, su rotación y el segmento del vértice que será visible. Gracias a esta función, la GPU podrá seguir con el pixelado. Posteriormente, por tanto, se iniciará el procesamiento de píxeles, gracias al cual podrán verse las imágenes propiamente dichas. Por este motivo, es aquí cuando se aplican las capas y los efectos exigidos para la obtención de texturas y realismo en los gráficos, los cuales, finalmente, son proyectados en la pantalla del ordenador.

¿Qué tipos de GPU existen?

Las tarjetas gráficas se clasifican, principalmente, en tres tipologías, que son las siguientes:

• Tarjetas integradas. Éstas se pueden encontrar tanto integradas en la placa base como en el propio procesador, motivo por el cual emplean la memoria del sistema para desarrollar su funcionamiento.
• Tarjetas dedicadas. Este tipo de unidad gráfica tiene asignadas una serie de funciones específicas y está diseñada para cumplir expresamente con ellas. Su principal característica es que posee una memoria RAM independiente a la de la computadora.
• Tarjetas híbridas. Estas GPU comparten la memoria del sistema, aunque también tienen una memoria propia (limitada) para desarrollar operaciones inmediatas y acelerar el rendimiento del ordenador.