jueves, 28 de junio de 2007

Introducción a las placas aceleradoras de gráficos 3D



Las placas aceleradoras de gráficos 3D constituyen un complemento de las tarjetas de video. Su función consiste en procesar las indicaciones de gráficos en 3D enviadas por el microprocesador, representadas en puntos que constituyen los vértices de figuras triangulares que modelarán el gráfico. El trabajo de renderización consiste en interpretar esas tres dimensiones (ejes X- Y- Z) para mostrarlos en monitores 2D, y rellenar el área resultante con colores y texturas.


© Ricardo Argüello

Características del Mercado local de Aceleradoras 3d

No existe excepción en el campo de placas aceleradoras respecto a la participación en el mercado. Análogamente a otros ámbitos, la mayor parte de las ventas involucran a dos grandes empresas, que se convierten en holdings que van adquiriendo empresas. La centralización del mercado es tal que la mayoría de las empresas menores basan sus desarrollos en tecnologías ajenas.

El negocio de distribución de Placas aceleradoras de gráficos 3D se ve atravesado por el de venta de software; ya que para su correcto funcionamiento, estas placas requieren de instrucciones especiales (APIs) compiladas como códecs o plug-ins del sistema.



En un principio, cada placa requería su propia instrucción para garantizar su desempeño –APIs Nativas-, pero esto significaba un problema a la hora de buscar compatibilidad. Hoy en día, se privilegia ampliar la compatibilidad utilizando APIs abiertas como OpenGL, de Nvidia, y Direct3D (en el paquete DirectX de Microsoft). Aún así, las APIs abiertas no utilizan cada hardware particular a su máximo rendimiento.



El clásico de los dos gigantes y los 7 enanos



En el mercado local existen dos grandes fabricantes de placas, Nvidia y ATI, que conforme a su crecimiento fueron adquiriendo otras empresas del mismo rubro acotando así el mercado (el caso más representativo fue cuando Nvidia compró 3dfx).

Por debajo de ellas, encontramos una gama de empresas que fabrican hard basándose en componentes y tecnologías de ATI o de Nvidia, como Saphire –que produce placas madre basadas en ATI-, Asus y Gygabite –trabajan con chipset Nvidia-.
Finalmente están las productoras de hard que no se relacionan ni con Nvidia ni con Ati. Riva produce su propio chipset y tarjetas, y Powercolor produce placas basadas en Riva.



© Ricardo Argüello

Aceleradoras 3D, conceptos relacionados.

Las placas aceleradoras de gráficos 3d son componentes relativamente recientes en las computadoras. Aquí veremos un recorrido por los principales conceptos relacionados para comprender el avance de la tecnología.

  • Hardware, parte material y física de la computadora, dominio de los chips, circuitos, placas y componentes.



  • Software, parte lógica y virtual de la computadora, contenida en el hardware.



  • Tarjeta de video, componente que se conecta a la placa madre, transforma bits en impulsos eléctricos para ser enviados al monitor.



  • Microprocesador. Es el componente de hard encargado de realizar las operaciones lógicas. Éstas definen todos los procesos de la computadora, los cuales se encuentran simplificados al máximo en un mismo código: bits (0-1). Con la evolución de la tecnología, los microprocesadores cada vez son capaces de realizar más tareas -procesos- por segundo, y los componentes
    que requieren procesos específicos complejos han ido integrando en ellos sus propios procesadores para liberar al procesador central de estas tareas, agilizando la velocidad y capacidad de la computadora.



  • Driver. Son los programas controladores del hardware. Funcionan como vinculación entre hard y soft. Constituyen adicionales
    (plug-ins) al sistema operativo, y sin ellos la computadora es incapaz de utilizar el hardware específico. Existen drivers para cada componente, de acuerdo a fabricante y modelo.



  • API. Conjunto de instrucciones para ejecutar el hard (placa aceleradora de gráficos 3D). Este código es distribuido a los programadores para que sus programas sean capaces de utilizar el hard específico. Existen dos tipos de APIs, las propietarias
    -como Glide- y las abiertas -como Direct3D y OpenGL-.



  • Glide. API propietaria de 3dfx, basada en OpenGL. En un principio fue lider indiscutido, pero el detalle de que sólo funciona para chips 3dfx (por eso es propietaria) y los problemas de practicidad y compatibilidad que esto acarrea -los programadores deberían desarrollar una versión para cada API- marcó su camino al descenso. Hoy en día no es utilizada.



  • Direct3D. API abierta, constituye el paquete de APIs -para diversos componentes- DirectX de Microsoft.



  • OpenGL. API abierta, desarrollada por Silicon Graphics (SGI). Principal competidor de Direct3D.



  • Pixel, Texel. La unidad mínima de pantalla (lo que sería un punto) se conoce como pixel. Un punto que, asumiendo una determinada intensidad de luz, muestra un color y la combinación de los pixels conforman la imagen en la pantalla. Cuanto más pequeño
    sea el pixel, entrará mayor cantidad en la pantalla, obteniendo así mayor resolución de imagen. Un texel es la unidad mínima de pantalla en 3D.



  • RAM. Memoria de acceso aleatorio. Es susceptible de ser leída y escrita. Al ser, como su nombre lo indica, una memoria de acceso aleatorio, se borra cada vez que se apaga la fuente de energía. La potencia de una computadora -además del tipo de procesador- dependerá principalmente de la cantidad de RAM que se posea. Como sucede con el microprocesador, las placas que realizan procesos complejos suelen incluir su propia memoria RAM, liberando así la memoria general del sistema.



  • Puerto de expansión. Slots en la placa madre -conectados en paralelo- en los que se adosan las tarjetas de expansión del sistema. Las tarjetas VGA (video) clásicamente utilizaban puerto PCI.



  • Bus. Slot de mayor eficiencia, ya que a diferencia de PCI, no es un puerto de expansión. Accelerated Graphics Port (AGP) se convirtió en el estándar para tarjetas gráficas al poseer mayor tasa de transferencia y estar conectado directamente al
    procesador central.



  • PCI Express. Constituye un puerto de aún mayor velocidad que el AGP, presentado por Nvidia.




  • Luego de recorrer estos conceptos, se hace evidente una cuestión: En lo que hace a tarjetas aceleradoras de gráficos 3D, el hard va estrechamente ligado al soft. Desde la premisa de que una placa 3D no funciona sin la presencia de una API, se ve que en la evolución del mercado una mejora en el hard o en el soft es capaz de poner a un productor en el liderazgo del segmento.




    © Ricardo Argüello

    Regulaciones legales vs. Regulaciones sociales

    El hardware está sujeto a determinadas regulaciones -algunas legales y otras que provienen de la praxis- y, al mismo tiempo, el hardware funciona como fenómeno de regulación de determinados procesos sociales. Aquí haremos hincapié en los fenómenos de regulación que no responden tanto a leyes.

    Regulaciones desde la producción.



    El Hardware, como producto industrial, está sujeto a diversos mecanismos legales en su país de producción que tienen que ver con una postura política de apoyo a la exportación de tecnología.



    Pero la principal regulación desde el momento de la producción no tiene que ver con lo legal, sino con la capacidad de inversión en infraestructura que tiene el productor, inserto en un contexto local en el que también condiciona la infraestructura en tecnología que el país posea.



    El declive progresivo de 3dfx tuvo que ver básicamente con la inversión en desarrollo tecnológico. Los modelos
    Voodoo 3, 4 y 5 no tuvieron éxito en el mercado (y los dos últimos ni llegaron) por su atraso respecto a la competencia -Nvidia y ATI, principalmente que fueron tomando participación en el mercado y usurpándole el liderazgo a 3dfx-.


    Esto da por comprobado el hecho de que el mercado regula desde la producción.



    El hardware no siempre puede ser patentado. Sólo algunos desarrollos tecnológicos -como SLI de Nvidia- son patentados y son de uso exclusivo del fabricante. Muchas veces, estas mismas tecnologías son registradas como marcas que dependen de la marca central -retomando el ejemplo, podemos ver un TM después de la sigla "SLI"- agregando así valor a esta última.



    Por otro lado, y no obstante la aclaración arriba especificada, no existen restricciones si una empresa desarrolla un sistema similar y que tenga el mismo fin. El ejemplo más representativo de esto en el segmento analizado es la tecnología Cross Fire de ATI, que es un sistema mediante el cual se configuran para trabajar en conjunto dos placas aceleradoras de gráficos 3d en la misma computadora, tecnología que también es posible en modelos de Nvidia e incluso en las Voodoo de 3dfx.



    Los drivers y APIs son de distribución libre, y se pueden descargar sin cargo de las páginas web de los fabricantes.



    Condicionamientos desde el consumo.



    Hasta ahora repasamos el problema de las regulaciones desde la producción. Pero del lado del consumo también existen regulaciones legales y pragmáticas.



    Algunos productores de placas tienen distribuidores oficiales autorizados en los distintos países. Otros no. Esta primera restricción condiciona la penetración en el mercado que tal o cual marca posea. Si no existe distribuidor local, el producto debe ser importado. Aquí aparecen los costos extra de la importación y los impuestos de aduana, temas que no se plantean cuando existe representante local.



    El punto anterior ya condiciona el uso de determinada marca en un país. Pero con este tipo de tecnologías existen otras regulaciones que no son tan visibles. La aclaración inicial de este artículo es concreta: Las computadoras no necesitan de un acelerador de gráficos 3d para funcionar. Esto abre múltiples vías de desarrollo, de las que recorreremos las principales.



    Desde la popularización de los llamados "clones" las distintas cadenas de electrodomésticos y super mercados han ofrecido constantemente computadoras de precios accesibles, que con el tiempo constituyeron un gran porcentaje de las compras de computadoras. Estas unidades rara vez incluyen una tarjeta de video con aceleración 3d, y menos aún una aceleradora de gráficos 3d independiente. Por lo general el video viene "on board", es decir, integrado a la placa madre. Últimamente esto viene mejorando, porque hace un tiempo ya existen motherboards que presentan un chip Geforce (Nvidia) integrado.



    Y volvemos a la esfera de la producción, en la parte que funciona como un doble condicionamiento para el consumidor final.

    Hoy en día, también depende de las distintas alianzas que las empresas contraigan nuestro GPU y Aceleradora 3d OEM (de fábrica).



    Lo que venimos desarrollando aparece bien planteado por Ariel Vercelli en su tesis "Las regulaciones y el desarrollo en la sociedad de la información: aportes para un nuevo enfoque sobre las regulaciones":




    En la actualidad y gracias al surgimiento de un nuevo paradigma sustentado por las tecnologías, la regulación de los espacios y las conductas ha pasado a manos de la tecnología como especie de mediación omnipresente.

    Para Lawrence Lessig las regulaciones deben ser observadas mediante cuatro tipos de mediaciones o restricciones: la ley, las normas sociales, el precio dentro del mercado y la arquitectura o código para el ciberespacio. El código (code), tal como afirma Lessig, posee una importancia
    política esencial para estas sociedades y puede definirse genéricamente como el complejo compuesto del software, hardware, protocolos, reglas implementadas, codificaciones y comunicaciones y por todos aquellos elementos que logran un complejo que regula las relaciones con el medio, los accesos, las permisiones y las prohibiciones. Cuando el famoso constitucionalista americano en su libro ‘Código y otras regulaciones del ciberespacio’ afirma que la tecnología (el code) es la ley dentro del ciberespacio esta poniendo de resalto justamente, la emergencia fundamental de una nueva forma regulativa (que bien vale aclarar, no es nueva).

    Está intentando enfatizar el rol que estas decisiones sobre el código están teniendo para el futuro de nuestras sociedades.



    © Ricardo Argüello

    Panorama local

    Muchas de las regulaciones especificadas en el punto anterior se ven cristalizadas en la práctica local.
    Veremos cuál es la situación del mercado argentino y cómo se relacionan los conceptos antes citados.


    El mercado local de placas aceleradoras de gráficos 3D se amplió y popularizó -como en el resto del mundo- con la difusión de los juegos de animación en los 90, principalmente los de aventura gráfica renderizados -uno de los pioneros fue el Alone in the Dark- y los juegos en primera persona -Duke Nukem, Quake-.


    A esta altura, los hogares de la clase media argentina ya demostraban altos porcentajes de poseedores de computadoras, y la tecnología ya demostraba precios medios sobre los que oscilaban sus productos.



    Argentina siempre reflejó el contexto mundial del segmento, con las clásicas 3dfx, las Nvidia y las ATI en la punta.



    Los usuarios que se convirtieron en los principales compradores de estas placas, fueron los que privilegian el uso de juegos en sus computadoras. Por esto, además de las revistas y sitios de internet de tecnología, los principales líderes de opinión en el tema fueron las revistas y websites dedicados a juegos.



    El líder en el mercado local es Nvidia, (que posee el 30% de las ventas totales de placas aceleradoras de gráficos 3d al consumidor), seguido por ATI.
    Aunque el mercado de venta de placas aceleradoras al público sea dominado por Nvidia, no pasa lo mismo con el mercado OEM.



    Intel y ATI dominan el mercado OEM, respectivamente para computadoras basadas en Intel o AMD.



    Al igual que en el resto del mundo, Nvidia está obligada a fortalecer su estrategia. A nivel local, ha concedido la representación oficial a la empresa distribuidora de hardware Abelyn.



    © Ricardo Argüello

    La preocupación por la continua actualización devuelve prese

    El lanzamiento de Windows Vista y la API Directx10 -incompatible con cualquier sistema operativo que no sea Vista- demuestra lo que claramente se definió como "espiral wintel". Rápidamente, las productoras de hard deben decidir sumarse a Vista o quedar fuera del mercado expandido por el sistema operativo más vendido del mundo.

    Espiral Wintel. Fenómeno de retroalimentación entre empresas de soft y hard -Microsoft Windows e Intel- que obliga al usuario a tener que cambiar su computadora por un modelo más nuevo. Las nuevas versiones de los sistemas operativos no son compatibles con el hard viejo, para lo que se desarrollan procesadores más potentes. Estos procesadores incluyen capacidades que vuelven obsoletos a los sistemas operativos en uso. Así la espiral se prolonga infinitamente.



    Windows Vista llegó con un paquete de APIs nuevo. No sólo que Vista tiene requerimientos de hardware que hasta muchas computadoras con XP SP2 no son capaces de tolerar, sino que la inclusión de DirectX10 cerró por completo la discusión.

    Directx10, y el Direct3d10 no es compatible con ningún sistema anterior. Entonces, los fabricantes de hard se ven obligados a alinearse bajo Directx10 y producir placas basadas en esa API o quedar excluido del negocio. (deberíamos replantearnos entonces si esta API es abierta o propietaria, aunque en otro sentido que el tradicional)



    Claramente en esto hay beneficiarios directos: Intel, que lanzó al mercado las computadoras que soportan Windows Vista antes que éste aparezca. Otros fabricantes, esperaron a la difusión de la API para elaborar su hardware.



    Otras acciones paralelas fueron tomadas por los productores de hard para mantener sus mercados, que es acercarse a ellos.

    En este contexto, Nvidia realizó un acercamiento a la región Latinoamérica presentando sus componentes -principalmente la GPU GeForce y la Motherboard Nforce- que están preparados para correr Vista sin problemas.



    Fue en Brasil, con un evento en el que se evangelizó a invitados y medios acerca de las bondades de los componentes Nvidia, y con la presencia de parte de la alta gerencia de la empresa.



    En una coyuntura en donde la convergencia demuestra que no hay fronteras, Nvidia abre el paraguas y anuncia que sus
    placas, además de ser compatibles con la nueva versión del sistema operativo más popular, soportan formatos en alta
    definición (juegos y películas). Con todo esto la espiral parece confirmarse como infinita



    © Ricardo Argüello

    Disputa de dos Monstruos: Intel-Intel vs AMD-ATI

    Desde que Intel fabrica componentes gráficos con su propio chipset, la espiral va marcando más los bandos en disputa.
    La única empresa que al parecer convive con Dios y con el diablo parece ser Nvidia.


    Intel, fabricante de los microprocesadores más populares del mercado, hace tiempo que viene fabricando el chipset Intel Extreme Graphics para sus tarjetas de video y aceleradoras. De esta manera, la diversificación potencia el conjunto: Un mother intel, y el micro intel, están diseñados -recomendados- para explotar al máximo sus capacidades con una placa Intel Extreme Graphics. De esta manera, las posibilidades de incluir sus chips en mothers de gran penetración en el mercado van disminuyendo para los otros fabricantes.



    Y las empresas se van alineando y comiéndose unas a otras. 3dfx fue devorada por Nvidia y dejó de existir como marca.

    El principal error de 3dfx fue dejar el mercado OEM para vender a consumidor final, ocasionando que los fabricantes de placas que incluían chips 3dfx los tomaran como competidores. Entonces Nvidia sumó el terreno que le pertenecía a 3dfx.



    Desde entonces, Nvidia y ATI conformaron el encabezado de los productores de GPUs, oficiando de proveedor OEM a distintas empresas: Intel, AMD, IBM, etc.



    En el año 2006, AMD tomó parte en el mercado y compró ATI. Ahora la combinación OEM es AMD-ATI.



    Si bien existen versiones de placas de ambas empresas para cada sistema, al parecer la única que se conserva "independiente" es Nvidia.



    Ahora la batalla es por la capacidad y la compatibilidad, ya que el estreno de Vista -y Leopard en Octubre- divide las aguas.


    Nuevas funcionalidades, nuevas exigencias, y nuevos acuerdos.



    Ya mencionamos que MAC ha cambiado a Nvidia para las nuevas MacbookPro (el clásico en Macintosh es ATI), y los nuevos requerimientos de OSX Leopard generarán un nuevo estándar en tecnología, dejando atrás al tosco Windows Vista.



    Al parecer, ya no es un cuento de muchos personajes, sino una disputa entre un puñado de nombres conocidos que no pretenden dejar caer ni una miga. Al enemigo ni agua.



    © Ricardo Argüello

    Entrevista a Abelyn, Distribuidor Oficial de Nvidia

    Leonardo Muñoz es encargado del Departamento de Compras de Abelyn, Distribuidor Oficial de Nvidia en Argentina.

    Muñoz constituye el punto de enlace entre Nvidia y Abelyn, el principal distribuidor oficial de la empresa norteamericana en Argentina. Su trabajo como encargado de compras necesita de una continua actualización de datos del mercado, para realizar acciones que a la empresa le resulte económicamente favorables y estratégicas.



    - ¿Cual es el rubro específico de mercado de Abelyn?

    En Abelyn nos ocupamos de la comercialización de Accesorios de electrónica, Hardware y Tecnología, con representaciones oficiales de algunas corporaciones que son líderes mundiales.



    - ¿Desde qué año Abelyn se ocupa de la distribuciòn de hard?

    La empresa fue fundada tras la crisis, en el año 2002. Desde ese momento no ha parado de crecer, hasta el día de hoy, en el que la empresa se encuentra en el proceso de planificación estratégica de la comercialización de nuestras representaciones locales.



    - ¿Cómo es la infraestructura de Abelyn?

    Nuestra sede central está en el barrio de Once, y la segunda sede está en Parque Patricios. En total tenemos seis sucursales con más de doscientos empleados, y una treintena de vehículos que conforman nuestra infraestructura de logística propia.



    - ¿Cómo se llegó a la decisión de adquirir la licencia de Nvidia?

    Hace tres años incorporamos la marca Eufemis, que es una empresa dedicada a la comercialización de productos (de tecnologías) de consumo masivo, es decir, retailing. Desde ese momento la empresa fue planificando, desde este departamento de compras conjuntamente con la gerencia de marketing. Adquirir la licencia para la comercialización oficial de productos Nvidia significó para Abelyn el ingreso en el programa “latin america authorized distributor”, que es la propuesta de Nvidia para sus representantes locales, que presenta una serie de beneficios para la empresa.



    - ¿Varió esta decisión la participación en el mercado de Abelyn? ¿qué
    expectativas hay?


    Mirá, Abelyn ya estaba bien posicionado en el segmento, aproximadamente la cuarta parte del mercado es participación nuestra.



    - ¿Cuales son los principales competidores de Nvidia?

    Mundialmente, ATI es el principal competidor de Nvidia, porque es una empresa de características similares y que comparte el mismo mercado.



    - ¿Cómo se define el consumidor placas aceleradoras de Nvidia?

    Las placas Nvidia son utilizadas por quien quiere sacar buen rendimiento a la hora de procesar gráficos complejos y que requieren gran capacidad de muestreo. Principalmente, el consumidor target es el usuario de juegos de última tecnología, y en menor medida los que desarrollan gráficos en 3D. Pero ahí no se acaban las bondades de Nvidia.



    - ¿Qué área de negocio es más rentable para Nvidia, OEM o consumidores finales?
    En Avelyn comercializamos productos mayoritariamente para consumidor final. Éste es el fuerte de Nvidia. Pero también está bastante móvil el mercado de los mothers que incluyen Geforce OEM.



    - ¿Cómo compite Nvidia frente a los productos OEM de Intel-Intel, y
    de AMD-ATI?


    Es un tema complejo de explicar. Nosotros, como representantes locales constituimos la fuerza de ventas de Nvidia, y debemos elaborar planes de marketing, obviamente ajustados al lineamiento general de Nvidia. No somos simplemente distribuidores.



    - ¿Es un problema para la comercialización de Nvidia la constante actualización en el Software general y en el Hard de la competencia?

    No es ningún problema ya que Nvidia es el líder en tecnología GPU y de placas en general. Está comprobado que Nvidia es el sistema que mejor desarrolla las potencias de Windows Vista, de los juegos de última generación y de los altos requerimientos de computadoras Apple.



    - ¿Cómo desempeña Nvidia con Directx10 de Windows Vista?

    Existen placas de última generación que superan cualquier expectativa y cualquier producto de otras marcas. Nosotros, que comercializamos también otras líneas de placas, podemos asegurar que el rendimiento es el mejor.



    - ¿Existe algún problema de incompatibilidad con algún Sistema Operativo?

    Realmente ninguno.



    - ¿Cuáles son los próximos desafíos para Nvidia?

    La empresa se encuentra afianzando los mercados retenidos, en un plan que abarca todo el 2007 y parte del 2008, hay productos en cartera que la compañía espera sacar en los próximos meses, principalmente destinados al alto rendimiento de los juegos basados en Windows Vista.




    Ricardo Argüello

    Principales enlaces

    Aquí se listan los principales links para conocer el tema planteado en el trabajo.

  • Comunidad de Tecnología Tectimes

  • Monografías.com, Monitores, Placas de video y Códigos de barra M.I.C.R.

  • Diccionario On-line, Definición de Placa aceleradora de gráficos


  • Saphiretech.com, Saphire ofrece nuevas soluciones preparadas para crossfire, http://www.sapphiretech.com/ss/pressfiles/24_reg6.doc

  • Integral IT, 20 aceleradoras de video 3d para todos los bolsillos, http://www.integralit.com.ar/actualidad/actualidad/20_aceleradoras_de_video_3d_para_todos_los_bolsillos.html

  • Tectimes, Aceleradoras 3d, http://www.tectimes.com/secciones/notas.asp?codnota=10492

  • Wikipedia, DirectX, http://es.wikipedia.org/wiki/DirectX


  • Ariel Vercelli, "Las regulaciones y el desarrollo en la sociedad de la información: aportes para un nuevo enfoque sobre las regulaciones", http://www.arielvercelli.org/lryedelsi.html


  • Maximo PC Magazine IT, "Conferencia de prensa Nvidia América Latina", http://www.maximopc.org/articulos/conferencia_de_prensa_nvidia_america_latina.html

  • Datafull, "La Nvidia que siente ATI por la nueva Mac Book Pro", http://www.datafull.com/noticias/index.php?id=10851

  • 3D Games, "Windows Vista: Llega Directx10", http://www.3dgames.com.ar/printable.php?Type=3&Id=50


  • SPEEDY Foros, "Ati es de AMD", http://foros.speedy.com.ar/showthread.php?t=320142


  • Guía Señor, Nvidia Corp (Tecnología e Innovación), http://www.guiasenior.com/contenidos/tecno/2007/03/nvidia_corp_2.html


  • Ricardo Argüello.