Autor Tema: GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)  (Leído 9947 veces)

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Desconectado g00mba

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GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)

En este artículo, mi primer aporte oficial a la SVC; trataremos el tema cada vez más relevante de qué es una GPU y porqué se convertirá en algo fundamental en los próximos años, aunque no seas un gamer. vamos a tratar de dar una breve pero clara explicación de donde vienen y cómo se convertirán en una de las piezas centrales en toda PC, no solo de los amigos gamer.

lo que sucede, básicamente, es que la GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico, por sus siglas en inglés) empezará a tomar roles aparte de crear mundos imaginarios e imágenes espectaculares en tu monitor, será la fuerza bruta de proceso que mueva las aplicaciones más exigentes, no hablo de un futuro hipotético, es una revolución que YA ha empezado... ¿y te podés dar el lujo de no saber de qué se trata?


debo aclarar que para entender el tema es necesario conocer qué hacían antes y qué hacen ahora los GPU; asi que empecemos.

En el Inicio de los tiempos...


los chips gráficos empezaron, en retrospectiva; de forma humilde, aunque para los tiempos que corrían (allá por 1996) eran realmente espectaculares, lo que hacían en ese entonces era muy sencillo, retiraba los elementos más básicos e intensivos lejos del CPU y los procesaba por su cuenta, para los estándares actuales estos procesos son meramente triviales, pero en ese entonces era sobresaliente; hacía dos cosas: flitrar texturas y procesar geometría.

en términos simples, filtrar texturas se trata de aplicar una conversión a una imagen que envolvía a un elemento 3d para dar la impresión de más detalle del que en realidad tiene.  debido a la cantidad limitada de memoria, el tamaño de las texturas era (y aún es) un problema, cuando una textura se acerca demasiado a la vista del observador se puede ver cada uno de los pixeles (un pixel es la unidad básica que forman una imágen), el filtrado era en realidad un método para mezclar el valor de los colores de cada uno de los pixeles más cercanos para crear la ilusión de uniformidad y disimular los pixeles para que la ilusión del detalle no se rompa tan bruscamente, para los gamers algo veteranos que leen esto, pueden ver un ejemplo clásico entre los gráficos del N64 y el PlayStation 1, los del 64 eran filtrados, los del ps 1 no.

cubo sin texturaCubo con textura

El procesamiento de geometría es un proceso más fácil de explicar. básicamente es que el procesador le pasa las coordenadas de geometría de los objetos 3d y la tarjeta gráfica los ubica en el espacio virtual y crea el objeto.

bueno, para seguir el orden de la historia, las tarjetas 3dfx (las legendarias Voodoo) eran principalmente las que creaban la geometría para posteriormente colorearla.


Sigamos sacando cosas del CPU

La tecnología siguió una evolución bastante predecible por unas cuantas generaciones de tarjetas, solo duplicaban las unidades internas de aplicación de textura, aplicaban nuevas técnicas de filtrado, mejoraban velocidad del core de video y de las memorias, progreso pero ninguna revolución. Hasta que Nvidia creó la Geforce 256.

La geforce 256 fué el primer chip gráfico en incorporar funciones de transformación e iluminación en la tarjeta gráfica y acuñó el término GPU. ah y de paso fué la tarjeta con la que nvidia ganó la carrera de las tarjetas de video para posteriormente absorver a 3Dfx.


ahora tenemos dos nuevos procesos para explicar:

Transformación: se refiere a la geometría, antes de la geforce, si se recuerdan de un par de párrafos atrás, los chips gráficos se limitaban a ubicar los puntos geométricos de los objetos, pero el CPU seguía indicando cómo iban a cambiar esos puntos con respecto al tiempo. la geforce sólo necesitaba la geometría y el "mapa" de cómo se iba a transformar cada vértice que formaba la geometría (recordar esto) y ésta se podía encargar del procedimiento.
vértices en una figura geométrica (puntos en amarillo en las esquinas)

Iluminación: de nada sirve tener objetos 3d y colorearlos si no hay luz para que se vean. de nuevo, antes de la geforce, la iluminación la manipulaba el cpu, otra tarea de la que se hizo cargo la GPU.

se preguntarán a estas alturas, ¿y entonces qué hacía la CPU? dedicarse a cálculos de Inteligencia artificial, mantenimiento de inventario de items y powerups, rudimentarios cálculos de física, etc etc.

de nuevo, las generación siguiente, la geforce 2 mejoró la implementación de la 256 pero realmente no trajo nada nuevo a la escena, del lado de ATI la serie 7500 apareció en escena con mas o menos las mismas características de la Geforce 2

El momento del cambio
LLegamos ahora a un punto pivotal de la historia, la Nvidia Geforce 3 y la Ati Radeon 8500. los diseños anteriores como vimos antes se trataron de remover la carga gráfica del CPU al GPU, pero había un problema: la flexibilidad. Aunque habían liberado al CPU de la carga, los procesos de la GPU eran FIJOS, es decir, los desarrolladores no eran libres de escoger cómo debía transformarse los vértices y estaban limitados con el hecho de aplicar texturas que simplemente no reaccionaban a su ambiente o que tenían una reacción limitada.


les presento a sus nuevos mejores amigos: los transformadores de vértices y pixeles.

los Pixel y Vertex Shaders (en inglés) son en una simplificación extrema, lo que su nombre sugiere, pequeños procesadores dentro del chip de gráficos que transforman los vértices de geometría y los pixeles usando pequeñísimos programas  (no mas de unas cuantas líneas de código).

Pixel shaders: talvez el cambio mas dramático. Los PS aplicaban programas a las texturas y a las superficies de los objetos 3d. con esto podías conseguir una simulación de agua más precisa por ejemplo, agua que reaccionaba (con límitantes claro) a la interacción del usuario, texturas que podían crear la ilusión de tener volumen, etc.
Vertex Shaders: ahora los desarrolladores podían aplicar programas a los vértices para reaccionar de forma dinámica con su ambiente y no simplemente seguir un "mapa" dado por el CPU ahora seguían condiciones y situaciones.
Ejemplo de un shader para efecto de superficie de agua

lo genial de ésto era que los programadores no tenían que apegarse a instrucciones rígidas de cómo crear efectos sino que se les dió un margen de maniobra para su creatividad, que aunque limitado, era prometedor.


las geforce de serie 3, 4, FX, 6 y 7 fueron por nvidia evoluciones del mismo concepto, por parte de ATI la serie 8000, 9000, X800 y hasta cierto punto la serie x1000 representaron el desarrollo de estas ideas, añadían más y más unidades transformadoras de pixeles y vértices, mejoraban las aplicaciones de textura, nuevas técnicas de Antialiasing (un importante tema, pero irrelevante para la finalidad de este artículo).

En el siguiente (y final) artículo de la serie:


Preludio de la computación de Gigaflops

Physx, el profeta

y

el advenimiento de la nueva forma de hacer computación.

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #1 : noviembre 18, 2009, 09:57:57 am »
y asi como en un momento las gpus tomaron el control de la luz... a muchos este tema nos iluminara  :wacko:
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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #2 : noviembre 18, 2009, 10:01:13 am »
Interesante articulo.. la verdd yo ignoraba cosas de las gpus,  y ahora me han kedado claras... y sobre todo ver como va en evolucion esto..!  :thumbsup:


:cool2:  ;)

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #3 : noviembre 18, 2009, 10:36:25 am »
muy acertado inicio a esta nueva faceta de la SVC
estaremos esperando la segunda parte y los demas aportes de los PROS de la SVC.
gracias por tomar parte de tu tiempo para engrandecer a la SVC y el conocimiento de sus Usuarios  :thumbsup:  :thumbsup:

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #4 : noviembre 18, 2009, 11:42:44 am »
 
demasiado interesante como para no leerlo :big_boss:
gracias por el aporte y esperando el siguiente articulo :thumbsup:
 

Desconectado Caz

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #5 : noviembre 18, 2009, 11:48:21 am »
Buen articulo!!  :thumbsup:

Veo que agarrastes los tips que te di para este articulo ... me llega,ahora en la tarde te paso lo demas para el siguiente  :thumbsup:

jajaja pajas hija  :D
« Última Modificación: noviembre 18, 2009, 11:50:49 am por Caz »

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #6 : noviembre 18, 2009, 12:12:07 pm »
De mucho Interes G00mba!.Me recuerda para el 2008 si no me equivoco cuando habían rumores acerca de un chip de Nvidia, que integra CPU y GPU, todos a la expectativa
Pista Guacima, Costa Rica!   ;)

Desconectado g00mba

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #7 : noviembre 18, 2009, 01:18:44 pm »
muchas gracias por las muestras de apoyo mara!  :drinks: de esto se trata el asunto, de q crezcamos todos juntos! espero poder seguirles dando más material de su interés en las próximas semanas!

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #8 : noviembre 18, 2009, 02:12:54 pm »
:nt:  Barbaro... que bien se siente leer estos temas en la SVC, un aplacsio pal marachito! (y para rdogsv que nos dio esta brillante idea)

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #9 : noviembre 18, 2009, 05:50:17 pm »
excelente, hablastes de cosas que ingnoraba

esperando al segunda parte  :big_boss:
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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #10 : noviembre 18, 2009, 06:01:59 pm »
awevo, esperando la segunda entrega, felicidades g00mba excelente, mas claro no se puede.

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #11 : noviembre 18, 2009, 06:12:45 pm »
Buenisimo el articulo, sobre todo lo referente a los Modelos de sombreado.

Aunque si no me equivoco todo eso de los shader programables comenzaron a publicitarlo en la Geforce 2 con su famoso... recuerdo Nvidia Shader Rasterizing. Aunque creo que se quedo en puro boom de mercadeo como el Truform de ATI.

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #12 : noviembre 18, 2009, 07:30:40 pm »
Parte del renderizado es debido a la funcion del micro. Aunque siendo realista el GPU hace una gran parte.. deje de leer un analisis en ingles de como se efectua el sombreado y el renderizado. Cuando se forman los poligonos por medio de la vectorizacion. Comienza cuando quien crea algo tan sencillo como un cuadro uniendo puntos que a su vez crean sombras. Asi comienza todo este chiste- El mundo 3D es de lo mejor. No existe un GPU descente donde no existe un microprocesador igual mejor que el primero.

El DirectX10 tiene como premisa alta escala de renderizacion por caracter animado. Con un sistema mal BALANCEADO o mal armado la tasa de frames sera baja y de mala calidad. Aqui es donde la escogitacion del hardware es vital. Si se dan cuenta en la Prueba de Res5 existe una PRUEBA DE RENDIMIENTO FIJO el mismo apartado lo dice. Alli se mide el LOD level-of-detail. Eso solo se logra con buenos sistemas- Solo agrego que unos de los avanzes mas significativos entre el DirecX10 es esto:

Citar
In the DirectX 10 API, instancing has been moved to the core of the API. There are new draw functions, DrawInstanced() and DrawIndexedInstanced(), which support drawing multiple copies of a mesh, and vertex declarations now contain a special type to identify attributes that are per instance data (D3D10_INPUT_PER_INSTANCE_DATA).

Lo que hace el Directx9 es sobrecargar funciones vitales de video ademas agrega mas peso al cache del micro. Haciendo que el proceso de renderizacion sea no tan eficiente.

Es extenso el tema.
« Última Modificación: noviembre 18, 2009, 07:38:47 pm por Clive Barker »

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #13 : noviembre 18, 2009, 07:41:03 pm »
un gran tema, me ha gustado bastante, se aclaran muchas cosas importantes acerca del video que ahora podemos disfrutar. Esperando sobre Antiliasing :D
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Desconectado edwarkler

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #14 : noviembre 18, 2009, 07:48:27 pm »
 :@ llegue al final y con ganas de seguir leyendo :phew:, la verdad muy interesante sobretodo para la mayoria q usamos las VGA y ni sabemos como funcionan  x_x
« Última Modificación: noviembre 18, 2009, 09:17:04 pm por edwarkler »

Desconectado g00mba

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #15 : noviembre 18, 2009, 09:05:53 pm »
hey sinceramente, gracias a todos, no esperaba una recepción tan buena, creo que con esto de los artículos podemos llegar lejos pero realmente no hacemos nada sin el apoyo del resto de la comunidad,  lo q hacemos solo son palabras, pero ustedes lo hacen valer. un 10 para ustedes.  :drinks:

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #16 : noviembre 18, 2009, 09:22:39 pm »
hey sinceramente, gracias a todos, no esperaba una recepción tan buena, creo que con esto de los artículos podemos llegar lejos pero realmente no hacemos nada sin el apoyo del resto de la comunidad,  lo q hacemos solo son palabras, pero ustedes lo hacen valer. un 10 para ustedes.  :drinks:

Al contrario... el 10 es para vos... Porque si vos no escribieras esas lineas, nosotros seguiriamos en la ignorancia con algunas cosas basicas en este mundo de la informatica, cosas a las que porque han pasado unos cuantos anhos atras, en los cuales al menos yo ni sonhaba con tener una pc, no les daba importancia... Y tampoco me he rebuscado por buscar info sobre ello...

Gracias, has aclarado muchos conceptos que no entendia, y no sabia cual era su funcion !!! ... Esperando la proxima parte !  :drinks:

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #17 : noviembre 18, 2009, 09:58:11 pm »
I am humbled by your kindness good sires


regresando al tema, lo que dice jed es cierto, nvidia promovía la geforce 2 como un GPU programable, y era cierto, a medias, podias pasar los programas de transformacion e iluminación a la gpu, pero en realidad estabas bien limitado para controlarlos.

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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #18 : noviembre 18, 2009, 10:10:11 pm »
regresando al tema, lo que dice jed es cierto, nvidia promovía la geforce 2 como un GPU programable, y era cierto, a medias, podias pasar los programas de transformacion e iluminación a la gpu, pero en realidad estabas bien limitado para controlarlos.

Muy ilustrativo el tema... y lo hace más interesante que se pueda discutir no sobre lo preciso del mismo, sino con el propósito de ampliar lo que ya se ha dicho.
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Re:GPU: ya no solo a los gamers les interesa (parte 1: conociendo la historia)
« Respuesta #19 : noviembre 19, 2009, 04:46:16 pm »
No quisiera hacer mas SPAM pero no me quiero quedar sin decirte: Excelente aporte g00mba! Kudos para vos!
Hay muchísima mas información que compartir y espero que las próximas entregas sigan así de buenas y enriquecedoras para tod@s nosotr@s.
Me recordaste aquellos días de las Voodoo y el OpenGL donde cada cambio y generación era un salto enorme y quedabas con la boca abierta con aquellas gráficas de aquel entonces  :D

Un saludo!