300px|miniaturadeimagen|Una tarjeta gráfica RTX 5090
Una tarjeta gráfica —también conocida como tarjeta de video, placa de vídeo, o adaptador de pantalla— es una tarjeta de expansión de la computadora que contiene una unidad de procesamiento gráfico que procesa datos de salida gráfica a un dispositivo de visualización, como un monitor.
Las tarjeta gráficas son comúnmente usadas para jugar a videojuegos, usar software multimedia como software de edición de imágenes, de edición de video, de modelado 3D, o minar criptomonedas.
Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como sintonización de televisión, captura de vídeo, decodificación MPEG-2 y MPEG-4, o incluso conectores IEEE 1394 (Firewire), de mouse, lápiz óptico o joystick.
Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para el ordenador compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de estas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos.
Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los ordenadores personales (PC) compatibles IBM; contaron o cuentan con ellas dispositivos como por ejemplo: Commodore Amiga (conectadas mediante las ranuras Zorro II y Zorro III), Apple II, Apple Macintosh, Spectravideo SVI-328, equipos MSX y en las videoconsolas modernas, como la Nintendo Switch, la PlayStation 5 y la Xbox Series X y S.
Gráficos dedicados y gráficos integrados thumb|Arquitectura de computadora de escritorio clásica con una tarjeta gráfica dedicada sobre PCI Express. Se indican los anchos de banda típicos para cada tipo de memoria. No es posible realizar copia cero, dado que cada componente tiene su propia memoria física. Los datos se deben copiar de uno a otro para poder ser compartidos. thumb|Gráficos integrados con memoria principal particionada; una parte de la memoria del sistema se reserva para uso exclusivo de la tarjeta gráfica. No permite realizar copia cero, sino que los datos deben ser copiados de una partición a otra mediante el bus de sistema. thumb|Gráficos integrados con memoria principal unificada, encontrados en los Kaveri de AMD o la PlayStation 4. Como una alternativa a las placas de vídeo, hardware de vídeo puede ser integrado a la placa madre o a la Unidad central de procesamiento. Ambos acercamientos pueden entenderse como gráficos integrados. Casi todas las computadoras con gráficos integrados a la placa madre pueden desactivar la función de dicho chip en la BIOS, y tienen una entrada PCI, o PCI Express (PCI-E) para añadir una tarjeta de mayor rendimiento en lugar de gráficos integrados. La capacidad de deshabilitar gráficos integrados a veces también permite el uso de una placa madre en la cual el componente gráfico falló. A veces ambos tipos de gráficos (dedicados e integrados) pueden ser usados simultáneamente para distintas funciones. Las principales ventajas de los gráficos integrados son el costo, la compacidad, simpleza y bajo consumo de energía. La desventaja en rendimiento de los gráficos integrados es que utilizan recursos de la CPU. Una tarjeta gráfica posee su propia memoria RAM, su propio sistema de ventilación, y reguladores eléctricos dedicados, con todos los componentes diseñados específicamente para procesar imágenes de vídeo. Mejorar a gráficos dedicados libera trabajo de la CPU y la memoria RAM del sistema, así que no solo el procesamiento de gráficos será más rápido, también el rendimiento general de la computadora podría mejorar.
Los dos fabricantes mayoritarios de CPU, AMD e Intel, están invirtiendo más en procesadores con gráficos integrados. Una de las principales razones es que los procesadores gráficos son muy buenos en procesamiento paralelo, y ponerlos en las pastillas de la CPU permite que se puede usar su aptitud de procesamiento paralelo para distintas tareas de cómputo además de para procesamiento gráfico. AMD denomina a estas CPU como APU, y suelen ser suficientes para jugar de manera casual.
Componentes
GPU
La GPU (acrónimo de «graphics processing unit», que significa «unidad de procesamiento gráfico») es un procesador (como la CPU) dedicado al procesamiento de gráficos; su razón de ser es aligerar la carga de trabajo del procesador central y, por ello, está optimizada para el cálculo en coma flotante, predominante en las funciones 3D. La mayor parte de la información ofrecida en la especificación de una tarjeta gráfica se refiere a las características de la GPU, pues constituye la parte más importante de la tarjeta gráfica, así como la principal determinante del rendimiento. Tres de las más importantes de dichas características son la frecuencia de reloj del núcleo, que puede oscilar entre 825MHz en las tarjetas de gama baja, y 1600MHz (e incluso más) en las de gama alta, el número de sombreadores y el número de tuberías (de vértices o fragmentos) encargadas de traducir una imagen 3D compuesta por vértices y líneas en una imagen 2D compuesta por píxeles.
Elementos generales de una GPU: Sombreadores o shaders: es el elemento más notable de potencia de una GPU, estos sombreadores unificados reciben el nombre de núcleos CUDA en el caso de NVIDIA y procesadores de flujos de datos o núcleos en su defecto en el caso de AMD. Son una evolución natural de los antiguos sombreadores de píxeles (encargados de la rasterización de texturas) y sombreadores de vértices (encargados de la geometría de los objetos), los cuales anteriormente actuaban de forma independiente, un GPU puede contener diferentes cantidades de núcleos según el tipo de GPU. Los shaders unificados son capaces de actuar como de vértices como de píxeles según la carga de trabajo que haya en la GPU, y aparecieron en el 2007 con los chips G90 de NVIDIA (Series 8000) y los chips R600 para AMD (Series HD 2000), antigua ATi, incrementando la potencia drásticamente respecto a sus familias anteriores. ROP: se encargan de representar los datos procesados por la GPU en la pantalla, además también es el encargado de los filtros como el de suavizado o antialiasing.
VRAM
La memoria gráfica de acceso aleatorio (VRAM) son chips de memoria que almacenan y transportan información entre sí, no son determinantes en el rendimiento máximo de la tarjeta gráfica, pero unas especificaciones reducidas pueden limitar la potencia de la GPU.
Existen memorias gráficas de dos tipos: Dedicada: cuando la tarjeta gráfica o la GPU dispone exclusivamente para sí esas memorias, esta manera es la más eficiente y la que mejores resultados da. Compartida: cuando se utiliza memoria en detrimento de la memoria de acceso aleatorio (VRAM). Las características de memoria gráfica de una tarjeta gráfica se expresan en tres características: Capacidad: la capacidad de la memoria determina el número máximo de datos y texturas procesadas, una capacidad insuficiente se traduce en un retardo a espera de que se vacíen esos datos. Sin embargo es un valor muy sobrevalorado como estrategia recurrente en mercadotecnia para engañar al consumidor, tratando de hacer creer que el rendimiento de una tarjeta gráfica se mide por la capacidad de su memoria. Es una métrica importante en resoluciones grandes (Superiores a 1440p) y monitores múltiples ya que cada imagen toma mucho más espacio en la VRAM. Interfaz de memoria: también denominado bus de datos, es la multiplicación resultante del ancho de bits de cada chip por su número de unidades. Es una característica importante y determinante, junto a la frecuencia de la memoria, a la cantidad de datos que puede transferir en un tiempo determinado, denominado ancho de banda. Una analogía al ancho de banda se podría asociar al ancho de una autopista o carriles y al número de vehículos que podrían circular a la vez. La interfaz de memoria se mide en bits. Frecuencia de memoria: es la frecuencia a la que las memorias pueden transportar los datos procesados, por lo que es complemento a la interfaz de memoria para determinar el ancho de banda total de datos en un tiempo determinado. Continuando la analogía de la circulación de los vehículos de la autopista, la frecuencia de memoria se traduciría en la velocidad máxima de circulación de los vehículos, dando resultado a un mayor transporte de mercancía en un mismo periodo de tiempo. La frecuencia de las memorias se mide en hercios (su frecuencia efectiva) y se van diseñando tecnologías con más frecuencias, se destacan las adjuntas en la siguiente tabla: Tecnología Frecuencia efectiva (MHz) Ancho de banda (GB/s) GDDR 166 - 950 1,2 - 30,4 GDDR2 533 - 1000 8,5 - 16 GDDR3 700 - 1700 5,6 - 54,4 GDDR4 1600 - 1800 64 - 86,4 GDDR5 3200 - 7000 24 - 448 GDDR6 12000 - 14000 48 - 846 HBM 500 512 HBM2 500 - 1700 1,2 Tb/s
Ancho de banda (AdB): es la tasa de datos que pueden transportarse en una unidad de tiempo. Un ancho de banda insuficiente se traduce en un importante limitador de potencia de la GPU. Habitualmente se mide en gigabytes por segundo (GB/s). Su fórmula general es el cociente del producto de la interfaz de memoria (expresada en bits) por la frecuencia efectiva de las memorias (expresada en gigahercios), entre 8 para convertir bits a bytes.
Por ejemplo, tenemos una tarjeta gráfica con 256 bits de interfaz de memoria y 4200 MHz de frecuencia efectiva y necesitamos hallar su ancho de banda:
Una parte importante de la memoria de un adaptador de vídeo es el z-buffer, encargado de gestionar las coordenadas de profundidad de las imágenes en los gráficos 3D, es decir, es el espacio de memoria donde se gestiona la profundidad en los gráficos.
RAMDAC
El convertidor digital-analógico de memoria de acceso aleatorio (RAMDAC) es un conversor de señal digital a señal analógica de memoria RAM. Se encarga de transformar las señales digitales producidas en el ordenador en una señal analógica que sea interpretable por el monitor. Según el número de bits que maneje a la vez y la velocidad con que lo haga, el conversor será capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75Hz, y nunca inferior a 60). Dada la creciente popularidad de los monitores de señal digital, el RAMDAC está quedando obsoleto, puesto que no es necesaria la conversión analógica si bien es cierto que muchos conservan conexión VGA por compatibilidad.
Espacio que ocupan las texturas almacenadas El espacio que ocupa una imagen representada en el monitor viene dada en función de su resolución y su profundidad de color, es decir, una imagen sin comprimir en formato estándar Full HD con 1920 × 1080 píxeles y 32bits de profundidad de color ocuparía 66355200 bits, es decir, 8294MiB.
Salidas thumb|450px|Salidas de una tarjeta gráfica: HDMI, VGA y DVI-I. thumb|450px|Salidas VGA, S-Video y DVI-I de una tarjeta gráfica.
Los sistemas de conexión más habituales entre la tarjeta gráfica y el dispositivo visualizador (p. ej. monitor o televisor) son: VGA: el video graphics array (VGA) o super video graphics array (SVGA o Súper VGA) fue el estándar analógico de los años 1990; diseñado para dispositivos con tubo de rayos catódicos (CRT); sufre de ruido eléctrico y distorsión por la conversión de digital a analógico y el error de muestreo al evaluar los píxeles a enviar al monitor. Se conecta mediante 15 pines con el conector D-sub: DE-15. Su utilización continúa muy extendida, aunque claramente muestra una reducción frente al DVI. DVI: digital visual interface (DVI) o interfaz visual digital es sustituta de la anterior, pero digital; fue diseñada para obtener la máxima calidad de visualización en las pantallas digitales o proyectores. Se conecta mediante pines. Evita la distorsión y el ruido al corresponder directamente un píxel a representar con uno del monitor en la resolución nativa del mismo. Cada vez más adoptado, aunque compite con el HDMI, pues el DVI no es capaz de transmitir audio.