Placa de vídeo e GPU: principais características

Introdução

As placas de vídeo são itens de hardware responsáveis pela geração das imagens que são exibidas na tela do computador (incluindo videogames, smartphones, etc). Há tanta variedade de placas com tão distintos recursos que é essencial conhecer ao menos as principais características desses dispositivos e entender um pouco de seu funcionamento. Assim, você saberá escolher o modelo mais adequado às suas necessidades. Por esse motivo, o InfoWester mostra a seguir conceitos relacionados às placas de vídeo, começando com GPU, depois indo para memória GDDR,3D, shaders, stream processors, entre outros.

O que é GPU?

A GPU (Graphics Processing Unit - Unidade de Processamento Gráfico), também chamada de chip gráfico, é certamente o componente mais importante de uma placa de vídeo. Trata-se, em poucas palavras, de um tipo de processador responsável pela execução de cálculos e rotinas que resultam nas imagens exibidas no monitor de vídeo do computador.

Tal como acontece com as CPUs, há uma grande variedade de GPUs disponível no mercado, algumas mais potentes, desenvolvidas especialmente para processamento de complexos gráficos 3D (para execução de jogos ou produção de filmes, por exemplo), até as mais simples, fabricadas com foco no mercado de computadores de baixo custo. Há vários fabricantes de GPU no mercado, mas as empresas do ramo mais conhecidas são NVIDIA, ATI (pertencente à AMD) e Intel, sendo que as duas primeiras são as mais populares no que se refere a chips gráficos mais sofisticados.

Foto de uma GPU em uma placa de vídeo -
A pasta branca ao redor do chip tem a função de ajudar na dissipação de calor

Você provavelmente pode argumentar que já viu placas de vídeo de outras marcas, como Gigabyte, Asus, Zotac, XFX, entre outras. Perceba, no entanto, que essas empresas fabricam as placas, mas não produzem GPUs. Cabe a elas inserir GPUs em suas placas assim como outros recursos, tais como memória e conectores (assuntos que também serão abordados neste artigo). Por outro lado, é importante frisar também que GPUs podem estar embutidas diretamente em placas-mãe de computadores, sendo popularmente chamadas de "placas de vídeo onboard" neste casos.

Características de uma GPU

A GPU surgiu para "aliviar" o processador principal do computador (CPU) da pesada tarefa de gerar imagens. Por isso, é capaz de lidar com um grande volume de cálculos matemáticos e geométricos, condição trivial para o processamento de imagens 3D (utilizadas em jogos, exames médicos computadorizados, entre outros).

Para que as imagens possam ser geradas, a GPU trabalha executando uma sequência de etapas, que envolvem elaboração de elementos geométricos, aplicação de cores, inserção de efeitos e assim por diante. Essa sequência, de maneira bastante resumida, consiste no recebimento pela GPU de um conjunto de vértices (o ponto de encontro de dois lados de um ângulo); no processamento dessas informações para que elas obtenham contexto geométrico; na aplicação de efeitos, cores e afins; e na transformação disso tudo em elementos formados por pixels (um pixel é um ponto que representa a menor parte de uma imagem), processo conhecido com rasterização. O passo seguinte é o envio dessas informações à memória de vídeo (frame buffer) para que então o conteúdo final possa ser exibido na tela.

As GPUs podem contar com vários recursos para a execução dessas etapas, entre eles:

- Pixel Shader: shader é um conjunto de instruções utilizado para o processamento de efeitos de renderização de imagens. Pixel Shader, portanto, é um programa que trabalha com a geração de efeitos com base em pixels. Esse recurso é amplamente utilizado em imagens 3D (de jogos, por exemplo) para gerar efeitos de iluminação, reflexo, sombreamento, etc;

- Vertex Shader: semelhante ao Pixel Shader, só que trabalha com vértices em vez de pixels. Assim sendo, Vertex Shader consiste em um programa que trabalha com estruturas formadas por vértices, lidando, portanto, como figuras geométricas. Esse recurso é utilizado para a modelagem dos objetos a serem exibidos;

- Render Output Unit (ROP): basicamente, manipula os dados armazenados na memória de vídeo para que eles se "transformem" no conjunto de pixels que formará as imagens a serem exibidas na tela. Cabe a essas unidades a aplicação de filtros, efeitos de profundidade, entre outros;

- Texture Mapping Unit (TMU): trata-se de um tipo de componente capaz de rotacionar e redimensionar bitmaps (basicamente, imagens formadas por conjuntos de pixels) para aplicação de uma textura sob uma superfície.

Esses recursos são utilizados pelas GPUs em componentes cujas quantidades variam de modelo para modelo. Você viu acima, por exemplo, que há unidades para Vertex Shaders e unidades para Pixel Shaders. A princípio e dependendo da aplicação, esse esquema se mostra vantajoso. No entanto, pode haver situações onde unidades de um ou outro faltem, gerando um desequilíbrio que prejudica o desempenho. Para lidar com isso, vários chips gráficos mais atuais utilizam stream processors, isto é, unidades que podem assumir tanto a função de vertex Shaders quanto de Pixel Shaders, de acordo com a necessidade da aplicação.

Em geral, é possível saber detalhes que descrevem a utilização desses e de outros recursos na GPU de sua placa de vídeo no manual desta ou no site do fabricante. Também é possível fazer uso de programas que fornecem essas informações, tal como o gratuito GPU-Z, para Windows:

Programa GPU-Z fornece vários detalhes da placa de vídeo

Clock da GPU

Se você olhar a imagem do programa acima, vai perceber que entre os vários campos há um chamado "GPU Clock". E o que é isso? Ora, se a GPU é um tipo de processador, então trabalha dentro de uma determinada frequência, isto é, de um clock. De maneira geral, o clock é um sinal de sincronização. Quando os dispositivos do computador recebem o sinal de executar suas atividades, dá-se a esse acontecimento o nome de "pulso de clock". Em cada pulso, os dispositivos executam suas tarefas, param e vão para o próximo ciclo de clock.

A medição do clock é feita em hertz (Hz), a unidade padrão de medidas de frequência, que indica o número de oscilações ou ciclos que ocorre dentro de uma determinada medida de tempo, no caso, segundos. Assim, quando um dispositivo trabalha à 900 Hz, por exemplo, significa que é capaz de lidar com 900 operações de ciclos de clock por segundo. Repare que, para fins práticos, a palavra kilohertz (KHz) é utilizada para indicar 1000 Hz, assim como o termo megahertz (MHz) é usado para indicar 1000 KHz (ou 1 milhão de hertz). De igual forma, gigahertz (GHz) é a denominação usada quando se tem 1000 MHz, e assim por diante. Com isso, se uma GPU tem, por exemplo, uma freqüência de 900 MHz, significa que pode trabalhar com 900 milhões de ciclos por segundo (essa explicação foi tirada deste artigo sobre processadores).

Assim sendo, quanto maior a frequência de uma GPU, melhor é seu o desempenho, pelo menos teoricamente, já que essa questão depende da combinação de uma série de fatores, como quantidade de memória e velocidade do barramento, por exemplo. Isso indica que clock é uma característica importante, todavia, o usuário não precisa se preocupar tanto com ela, mesmo porque, em placas de vídeo mais recentes, determinados componentes podem trabalhar com frequências diferentes da utilizada pela GPU em si, como as unidades responsáveis pelo processamento de shaders, por exemplo.

Resolução e cores

Ao comprar uma placa de vídeo, uma característica importante que geralmente é descrita nas especificações do dispositivo é a sua resolução máxima. Quando falamos de resolução, estamos nos referindo ao conjunto de pixels que formam linhas horizontais e verticais na tela. Vamos tomar como exemplo uma resolução de 1024x768. Esse valor indica que há 1024 pixels na horizontal e 768 pixels na vertical, como mostra a figura a seguir:

É claro que, quando maior a resolução suportada, maior é a quantidade de informações que podem ser exibidas na tela, desde que o monitor de vídeo seja capaz de lidar com os valores suportados pela placa de vídeo. Dentro do limite máximo, a resolução pode ser alterada pelo usuário por meio de recursos específicos do sistema operacional, onde também pode-se mudar a quantidade de cores com a qual a placa de vídeo trabalha.

Por muito tempo, a combinação de informações referentes a resoluções e cores indicava o padrão utilizado pela placa de vídeo. Eis os padrões mais comuns:

MDA (Monochrome Display Adapter): padrão utilizado nos primeiros PCs, indicando que a placa era capaz de exibir 80 colunas com 25 linhas de caracteres, suportando apenas duas cores. Utilizado em uma época onde os computadores trabalhavam, essencialmente, com linhas de comando;

CGA (Color Graphics Adapter): padrão mais avançado que o MDA e, portanto, mais caro, suportando geralmente resolução de até 320x200 pixels (podendo alcançar 640x200) com até 4 cores ao mesmo tempo entre 16 disponíveis;

EGA (Enhanced Graphics Adapter): padrão utilizado no então revolucionário PC AT, suportando geralmente uma resolução de 640x350 com 16 cores ao mesmo tempo dentro de 64 possíveis;

VGA (Video Graphics Adapter): padrão que se tornou amplamente conhecido com o sistema operacional Windows 95, trabalhando com resolução de 640x480 e 256 cores simultaneamente ou 800x600 com 16 cores ao mesmo tempo;

SVGA (Super VGA): tido como uma evolução do VGA, o SVGA inicialmente indicava a resolução de 800x600 pixels e, posteriormente, de 1024x768. Na verdade, a partir do SVGA, as placas de vídeo passaram a suportar resoluções ainda mais variadas e milhões de cores, portanto, é tido como o padrão atual.

No que se refere a determinação do número de cores, esta é estabelecida pela quantidade de bits destinada a cada pixel. O cálculo consiste no seguinte: fazer 2 elevado à quantidade de bits. Assim, para 8 bits por pixel, tem-se 256 cores (2 elevado a 8 é igual a 256). Para 32 bits, tem-se então 4.294.967.296 de cores.

GDDR - memória de vídeo

Outro item de extrema importância em uma placa de vídeo é a memória. A velocidade e quantidade desta pode influenciar significantemente no desempenho do dispositivo. Esse tipo de componente não difere muito das memórias RAM que são tipicamente utilizadas em PCs, sendo inclusive relativamente comum encontrar placas que utilizam chips de memória de tecnologias DDR, DDR2 e DDR3. No entanto, placas mais avançadas e atuais contam com um tipo de memória específica para aplicações gráficas: memóriasGDDR (Graphics Double Data Rate).

As memórias GDDR são semelhantes aos tipos de memória DDR, mas são especificadas de maneira independente. Basicamente, o que muda entre essas tecnologias são características como voltagem e frequência. Até o fechamento deste artigo no InfoWester era possível encontrar cinco tipos de memórias GDDR: GDDR1 (ou apenas GDDR), GDDR2, GDDR3, GDDR4 e GDDR5.

Trabalhando com tensão de 2,5 V e frequência de até 500 MHz, a memória GDDR1 (que é praticamente o padrão DDR) foi até que foi bastante utilizada, mas logo perdeu a preferência para memórias GDDR3 (ao menos nas placas mais avançadas). O tipo GDDR2 teve pouca utilização, sendo empregado quase que exclusivamente nas linhas GeForce FX 5700 Ultra e GeForce FX 5800 da NVIDIA, pois embora trabalhe com frequências de até 500 MHz, sua tensão é de 2,5 V, resultando em um grande problema: calor excessivo.

As memórias GDDR3 surgiram como uma solução para essa questão porque trabalham com tensão de 1,8 V (podendo em alguns casos trabalhar também com 2 V) e aliam isso com maior velocidade, pois trabalham com 4 transferências de dados por ciclo de clock (contra duas dos padrões anteriores). Sua frequência, em geral, é de 900 MHz, mas pode chegar a 1 GHz. Tecnicamente, são semelhantes às memórias DDR2.

Memórias GDDR4, por sua vez, são parecidas com memórias DDR3, lidam com 8 transferências por ciclo de clock e utilizam tensão de apenas 1,5 V. Além disso, empregam tecnologias como DBI (Data Bus Inversion) e Multi-Preamble para diminuir o "delay", isto é, o tempo de espera existente na transmissão de dados. No entanto, sua frequência permanece, em média, na casa dos 500 MHz, devido a sua "suscetibilidade" a problemas de ruído (interferências). Por esse motivo, essa tecnologia de memória GDDR tem aceitação baixa no mercado.

Em relação às memórias GDDR5, esse tipo suporta frequências semelhantes e até ligeiramente maiores que as taxas utilizadas pelo padrão GDDR3, porém trabalha com 8 transferências por ciclo de clock, aumentando significantemente seu desempenho. Além disso, também conta com tecnologias como DBI e Multi-Preamble, sem contar a existência de mecanismos que oferecem melhor proteção contra erros.

As memórias GDDR3 e GDDR5 são as mais utilizadas no mercado, sendo esta última comumente encontrada em placas de vídeo mais avançadas da ATI.

E quanto de memória minha placa de vídeo deve ter? Se você está se fazendo esta pergunta, saiba que, ao contrário do que muita gente pensa, nem sempre mais é melhor. Isso porque determinadas aplicações (jogos, principalmente) podem lidar com até certa quantidade de memória. Após isso, a memória restante não é utilizada.

O ideal é procurar placas que ofereçam recursos compatíveis com as necessidades atuais, inclusive em relação à memória. No momento em que este artigo era escrito, era bastante comum encontrar placas com 512 MB e modelos mais avançados com essa quantidade em 1 GB. De modo geral, quanto mais avançada for a GPU, mais memória deve ser utilizada para não comprometer o desempenho.

Mas note que não é de muita valia ter uma quantidade razoável de memória e, ao mesmo tempo, um barramento de memória baixo. Barramento (bus), neste caso, corresponde às trilhas de comunicação que permitem a transferência de dados entre a memória e a GPU. Quanto maior o barramento, mais dados podem ser transferidos por vez. Placas de baixo custo utilizam barramentos que permitem transferência de, no máximo, 128 bits por vez. No fechamento deste texto, placas mais sofisticadas trabalhavam com pelo menos 256 bits, já sendo possível encontrar modelos "top de linha" com bus de 512 bits.

Em placas-mãe que contam com chip gráfico (onboard), a memória de vídeo é, na verdade, uma parte da memória RAM do computador. Na grande maioria dos casos, o usuário pode escolher a quantidade de memória disponível para esse fim no setup do BIOS. Alguns modelos de placas-mãe também incluem memória de vídeo embutido, mas são menos comum.

Para conseguir disponibilizar placas de vídeo mais baratas, fabricantes também lançaram modelos que, mesmo não sendo integrados à placa-mãe, utilizam memória de vídeo própria e também parte da memória RAM da máquina. Duas tecnologias para isso são a TurboCache, da NVIDIA e HyperMemory, da ATI. Se você se preocupa com o desempenho de seu computador, deve evitar esse tipo de dispositivo.

3D

Nos dias atuais, é praticamente impossível falar de placas de vídeo sem considerar gráficos 3D (gráficos em três dimensões). Esse tipo de recurso é essencial para a indústria do entretenimento, onde filmes e jogos em 3D fazem grande sucesso. Por conta disso, as pessoas querem e precisam que seus computadores possam lidar com esse tipo de aplicação.

O problema é que não basta ter uma placa que execute recursos em 3D. É preciso saber até que ponto vai essa capacidade, uma vez que a indústria lança jogos e outras aplicações que lidam com 3D constantemente e de maneira cada vez mais aperfeiçoada, isso tudo em nome do maior realismo possível. Acontece que, quanto mais avançadas forem as imagens de uma aplicação, mais processamento gráfico será necessário. Por essa razão, na hora de escolher sua placa de vídeo, o usuário deve estar atento às características do dispositivo (clock, quantidade de memória, execução de shaders, entre outros).

Exemplo de imagem 3D de um jogo de corrida

Também é importante conhecer alguns conceitos relacionados ao processamento 3D:

- Fillrate: consiste na medida da quantidade de pixels que o chip gráfico é capaz de renderizar por segundo, sendo também chamado de "pixel fillrate". Em outras palavras, trata-se da medição do processamento de pixels. Isso ocorre porque, quando uma imagem 3D é gerada, ela deve posteriormente ser transformada em 2D para que possa ser visualizada na tela, tarefa que se dá pela transformação das informações em pixels. Note que também existe o "texel fillrate", que mede, também por segundo, a capacidade da placa de vídeo de aplicar texturas;

- Frames per Second (FPS): como o nome indica, o FPS indica a quantidade de frames por segundo que é exibida na tela. Quando um filme é executado, por exemplo, ele é, na verdade, composto por uma sequência de imagens, como se fossem várias fotografias seguidas. Cada uma dessas "fotografias" é um frame. Via de regra, quanto maior a quantidade de frames por segundo, melhor é a percepção do usuário para os movimentos que vê. Se o FPS for muito baixo, o usuário terá a impressão de que as imagens estão dando pequenas "congeladas" na tela. O FPS é especialmente importante em jogos, onde lentidão na geração da imagem pode prejudicar o desempenho do jogador. Para games, o ideal é que o FPS seja de, pelo menos, 30 FPS, assim é possível obter o mínimo de qualidade visual. No entanto, muitas vezes a geração de imagens é um trabalho tão pesado que o número de FPS cai. Nestes casos, o usuário pode desabilitar certos efeitos. Com placas de vídeo potentes, é possível manter o FPS em uma taxa mais elevada, sem que efeitos tenham que ser desativados. Daí o fato de muita gente preferir placas que lidam, por exemplo, com 100 FPS, pois quando essa taxa cair, a quantidade disponível ainda será satisfatória;

- V-Sync: uma maneira de tornar a exibição de imagens mais confortável aos olhos humanos é ativando o V-Sync. Trata-se de um recurso que sincroniza a taxa de FPS com a frequência de atualização do monitor de vídeo (refresh rate). Essa medida informa quantas vezes por segundo a tela atualiza a exibição de imagens. Se for 60 vezes, por exemplo, seu refresh rate é de 60 Hz. A sincronização pode fazer com que as imagens sejam exibidas com maior "naturalidade", pois ajuda a evitar efeitos desconfortáveis, como otearing, que geralmente ocorre quando o FPS é maior que o refresh rate do monitor, causando uma sensação de "rasgo" em imagens bastante movimentadas;

- Antialiasing: este é um recurso extremamente importante para melhorar a qualidade da imagem a ser exibida. Muitas vezes, por causa de limitações de resolução do monitor, objetos 3D aparecem na tela com as bordas "tremidas", como se alguém tivesse passado um tesoura por ali de maneira bem grosseira. Os filtros antialiasing conseguem amenizar esse problema de maneira bastante satisfatória, mas podem exigir muitos recursos de processamento;

- Anisotropic Filtering: também conhecido pela sigla AF, esse recurso permite eliminar ou amenizar o efeito de "imagem borrada" existente em texturas, principalmente quando estas representam superfícies inclinadas. Essa sensação piora quando o usuário aproxima a visualização da textura (como se aplicasse um "zoom"). O AF consegue reduzir esse problema a tal ponto que as imagens não só ficam mais nítidas como também apresentam melhor sensação de profundidade. O Anisotropic Filtering veio em substituição ao Bilinear Filtering e ao Trilinear Filtering, que tinham a mesma finalidade, mas não apresentavam a mesma eficiência.

Note que, dependendo da aplicação (especialmente jogos), é possível ativar, desativar e configurar a utilização desses recursos. Um jogador pode desativar o antialiasing, por exemplo, para fazer com que o jogo exija menos processamento e elimine travamentos consequentes disso.

DirectX e OpenGL

Fazer com que aplicações gráficas possam aproveitar todo o poder das GPUs não é tarefa fácil. Na época dos primeiros PCs, por exemplo, era até viável programar funcionalidades para acessar diretamente os recursos dos chips gráficos, mas com o passar do tempo e com a evolução da computação em 3D essa tarefa se tornou cada vez mais trabalhosa e complexa. Em vista disso, surgiram as APIs (Application Programming Interface) direcionadas às aplicações gráficas, que são, basicamente, conjuntos de instruções "pré-prontas" que permitem a programadores a criação de conteúdo gráfico de maneira mais rápida e fácil.

Uma das primeiras e mais importantes APIs voltadas para esse fim foi o Glide, que já caiu em desuso pela indústria. Hoje, o mercado se baseia, essencialmente, em duas APIs: DirectX e OpenGL.

O DirectX, que na verdade é um conjunto de APIs para aplicações de áudio e vídeo, pertence à Microsoft e, portanto, é amplamente utilizado nos sistemas operacionais Windows. Como essa plataforma é bastante popular em todo mundo, conta com inúmeras aplicações que utilizam DirectX, especialmente jogos. Logo, nada mais natural que os principais fabricantes de GPUs lancem chips gráficos compatíveis com essa tecnologia.

No momento em que este artigo era finalizado no InfoWester, a última versão do DirectX era a 11. Obviamente, quanto mais mais recente a versão, mas recursos ela oferece. O problema é que não basta contar com a última versão no sistema operacional, a placa de vídeo também precisa ser compatível com ela. Assim, caso o usuário queira, por exemplo, aproveitar todos os recursos de um jogo compatível com a última versão do DirectX, talvez tenha que trocar de placa de vídeo.

O OpenGL, por sua vez, tem finalidades semelhantes ao DirectX, mas com um grande diferencial: trata-se de uma tecnologia aberta e, portanto, disponível gratuitamente para várias plataformas. Com isso, fica até mais fácil criar versões de uma mesma aplicação para sistemas operacionais distintos.

A vantagem de ser aberto é que o OpenGL permite o desenvolvimento de uma grande quantidade de aplicações e não limita esse trabalho a uma única plataforma. Mas, embora seja bastante utilizado até hoje, o OpenGL esbarra em um grande problema: tem atualização mais lenta e menos inovadora quando comparado ao DirectX, fato que o impede de ser ainda mais empregado em aplicações gráficas, especialmente em jogos mais recentes.

Uma observação interessante é que determinadas aplicações permitem que o usuário escolha entre OpenGL e DirectX. Assim, pode-se testar ambas e utilizar aquela que apresentar melhor desempenho. Um dos programas que permite essa alternância é o Google Earth para Windows. Outro exemplo é o simulador de trens Trainz Simulator.

Barramentos

Para fazer com que a placa de vídeo se comunique com o computador, é necessário utilizar uma tecnologia padronizada de comunicação ou, mais precisamente, barramentos. Existem várias tecnologias para isso, sendo algumas exclusivas para placas de vídeos.

No momento de escolher uma placa de vídeo, é importante verificar se o barramento utilizado pelo dispositivo existe na placa-mãe do seu computador, uma vez que para cada tecnologia existe um slot, isto é, um conector diferente.

Um dos primeiros barramentos utilizados foi o ISA (Industry Standard Architecture), que surgiu na época do IBM PC. Sua primeira versão trabalhava com 8 bits por vez e clock de 8,33 MHz, mas logo surgiu uma versão de 16 bits que era capaz de transferir até 8 MB de dados por segundo. A tecnologia ISA permitia não apenas a conexão de placas de vídeo, mas também de vários outros componentes.

No início de 1990 surgiu o barramento PCI (Peripheral Component Interconnect), cuja capacidade de lidar com 32 bits por vez e o seu clock de 33 MHz resultava na possibilidade de permitir taxas de transferências de até 132 MB por segundo (houve também uma versão de 64 bits e clock de 66 MHz, mas que foi pouco utilizada pela indústria). É um padrão já em desuso, embora não seja difícil encontrar placas-mãe relativamente recentes que ainda o suportam. Uma grande variedade de modelos de placas de vídeo utilizou essa tecnologia. Tal como o ISA, também foi utilizado para outros tipos de dispositivos, como placas de modem e placas de rede.

O fato é que a evolução das GPUs é uma constante e, logo, o padrão PCI se mostrou incapaz de lidar com a quantidade de dados utilizada pelos chips gráficos. A solução para esse problema veio em 1996, com o lançamento do barramento AGP (Accelerated Graphics Port), criado especificamente para placas de vídeos.

A primeira versão do AGP trabalha a 32 bits e com frequência de 66 MHz, resultando em uma taxa de transferência máxima de 266 MB por segundo, podendo ser dobrada com a capacidade da tecnologia de permitir transferência de 2 dados por ciclo de clock (modo 2X). A última versão do AGP, a 3.0, é capaz de trabalhar com até 8X, resultando em taxas de transferência de até de 2.133 MB por segundo.

Slot AGP 3.0

Apesar de permitir grandes avanços, o AGP não resistiu à tecnologia PCI Express, que se destaca por estar disponível em vários modos, como 1X, 2X, 8X e 16X. Dispositivos que trabalham com taxas menores de transferência de dados podem utilizar o PCI Express 1X, por exemplo, pois seu slot é muito menor. Placas de vídeo, no entanto, trabalham com PCI Express 16X, que permite taxas de transferência de cerca de 4 GB por segundo. Com o PCI Express 2.0, apresentado em 2007, esse valor pode dobrar.

Slot PCI Express 16X

Saiba mais sobre ISA, PCI e AGP aqui. Você também pode conhecer mais detalhes sobre a tecnologiaPCI Express neste link.

Conectores de vídeo

Todo resultado do trabalho de uma GPU vai parar em um lugar, que obviamente é o monitor de vídeo do computador. Para tanto, é necessário conectar este último à placa de vídeo. Há, basicamente, dois padrões utilizados para isso: conectores VGA (Video Graphics Array) e DVI (Digital Video Interface).

O VGA, cujo conector, na verdade, se chama D-Sub, é composto por um conjunto de até 15 pinos. Trata-se de um padrão bastante conhecido, mas que está cada vez mais em desuso. Isso porque conectores VGA foram padrão em monitores do tipo CRT (Cathode Ray Tube), que perderam espaço para monitores LCD (Liquid Crystal Display).

Conector VGA

O problema é que monitores CRT precisam trabalhar com conversão de sinal digital/analógico enquanto que monitores LCD trabalham apenas com sinais digitais. Por conta disso, conectores VGA, que foram desenvolvidos com foco em monitores CRT, acabam causando perda de qualidade de imagem quando utilizados em monitore LCD. A solução foi a criação de um padrão totalmente digital, o DVI.

Conector DVI

A indústria passou então a colocar no mercado placas de vídeo que oferecem tanto conexão VGA quanto DVI. Os modelos mais recentes, no entanto, trabalham apenas com este último. Placas mais atuais trabalham inclusive com conexões HDMI.

Placa de vídeo com dois conectores DVI

Você pode saber mais sobre VGA e DVI nesta matéria publicada aqui no InfoWester.

SLI e CrossFire

Se uma placa de vídeo não oferece o desempenho esperado para uma aplicação, que tal fazer com que duas (ou mais) placas trabalhem em conjunto? É exatamente esse o objetivo das tecnologias SLI eCrossFire. A primeira, cuja sigla significava inicialmente Scan-Line Interleave, foi criada pela empresa 3Dfx, que essencialmente dividia as linhas da imagem de forma que cada chip gráfico ficasse responsável pelo processamento de uma metade. A 3Dfx foi comprada posteriormente pela NVIDIA, então a tecnologia SLI passou a ser associada a esta última e teve seu significado mudado para Scalable Link Interface. O CrossFire, por sua vez, é uma tecnologia implementada pela ATI.

Placas de vídeo interconectadas via brigde SLI - Imagem por NVIDIA

Para utilizar essas tecnologias, é necessário que a placa-mãe tenha dois slots iguais para a interconexão de duas placas de vídeos. Na maioria das casos, é necessário fazer uso de um dispositivo no formato de cabo ou de conector chamado "bridge" que interliga as duas placas que trabalharão em conjunto e que pode acompanhar a placa-mãe ou ser adquirido separadamente. De modo geral, é necessário utilizar placas iguais (ou pelo menos com as mesmas especificações) para o uso dessas tecnologias, embora certa flexibilidade seja possível, principalmente com o CrossFire.

Note que utilizar SLI ou CrossFire em seu computador requer uma placa-mãe adequada e duas placas de vídeo, aumentando os gastos com o equipamento. Assim, é conveniente pesquisar bastante para ver se vale a pena utilizar uma dessas tecnologias. Se considerar que sim, é recomendável procurar placas de vídeo apropriadas para isso. Em alguns casos, talvez seja mais interessante ao usuário adquirir placas que contenham duas GPUs, embora elas sejam caras e difíceis de se encontrar, especialmente no Brasil.

Você pode saber mais sobre SLI no site www.slizone.com. Há mais informações sobre CrossFire neste link.

Alimentação elétrica

Muitas vezes, ao realizar a troca de uma placa de vídeo por uma mais nova, o usuário não percebe que pode ser necessário alterar também a fonte de alimentação do computador. Isso nem sempre acontece, mas quando ocorre, o usuário percebe essa necessidade quando a máquina desliga ou reinicia sozinha, por exemplo, indicando, entre outras possibilidades, que a placa de vídeo está consumindo mais energia do que a fonte é capaz de fornecer. Isso tem um motivo: as placas de vídeo são um dos componentes que mais consomem energia em um computador.

Para suprir essa necessidade, algumas placas de vídeo contam com conectores que permitem o encaixe de cabos de alimentação de HDs, que não raramente sobram em um computador. Assim, é possível obter mais eletricidade quando a alimentação fornecida por meio do slot não é suficiente. Fontes de alimentação mais atuais, no entanto, oferecem cabos específicos para o fornecimento de energia aos dispositivos conectados em slots PCI Express. Os conectores desses cabos geralmente são formados por 6 pinos, embora também seja possível encontrar versões com 8. Em alguns casos, esse tipo de cabo deve ser ligado a um conector na placa-mãe que fica próximo do slot PCI Express, mas na maioria dos casos essa conexão é feita diretamente na placa de vídeo.

Conector de energia para PCI Express de 6 pinos

Por causa disso, é extremamente importante verificar se a placa-mãe e se a fonte de alimentação do computador contam com os recursos necessários à placa de vídeo escolhida antes de efetuar a compra. Dependendo do caso, será necessário fazer uso de adaptadores ou mesmo efetuar a troca de algum componente.

Finalizando

Com base nas informações fornecidas nesta página, você terá condições de avaliar as características essenciais de uma placa de vídeo antes de adquirí-la. Você vai perceber que modelos mais avançados oferecem mais memória, GPU com clock mais elevado, maior quantidade de streams processors, entre outros. Mas é claro que, quanto mais sofisticado for o dispositivo, maior é o seu preço. Assim, você também deve levar em conta quais as suas necessidades em relação à placa de vídeo.

Se você quer apenas executar vídeos e jogos casuais que não exigem muito processamento, uma placa de baixo custo será suficiente. Mas se você quer um PC capaz de rodar os últimos jogos lançados, não tem jeito, quanto mais avançada for a sua placa de vídeo, melhor. Felizmente, a maioria dos títulos permite a desativação de determinados recursos visuais. Com isso, torna-se possível rodá-los mesmo em placas intermediárias.

Visão geral de uma placa de vídeo

Antes de encerrar, uma "curiosidade importante": de certo modo, CPUs e GPUs são dispositivos bastante semelhantes, mas como estes últimos lidam constantemente com imagens em 3D, são mais preparados para lidar com processamento paralelo. Acontece que essa capacidade não é útil só em jogos ou em geração de gráficos 3D. Há uma série de outras aplicações que podem se beneficiar disso.

A indústria criou tecnologias específicas para facilitar o uso das GPUs mais recentes em atividades não relacionadas diretamente ao processamento gráfico. Duas delas são aOpenCL e a CUDA. A primeira é ligada à entidade que mantém o padrão OpenGL. A segunda foi desenvolvida pela NVIDIA para funcionar com seus chips e se destaca por permitir o uso de instruções em linguagem C, embora adaptações também permitam o uso de Java, Python e outras. De acordo com a NVIDIA, a tecnologia tem sido utilizada em pesquisas científicas e ferramentas de análise do mercado financeiro, por exemplo.

Você pode saber mais sobre o assunto visitando o site gpgpu.org ou pesquisando pelo termo "GPGPU" (General-Purpose GPU).

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