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Entenda como os chips gráficos melhoram o desempenho de games e aplicações 3D

Modelos que custam até 2 mil reais oferecem efeitos realistas a games e melhores texturas para quem lida com imagens

Por René Ribeiro, da PC WORLD

01/02/2008 às 17h58

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Reportagem feita a partir de dúvida de leitor; saiba mais

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Quem procura mais realismo e desempenho em jogos e também em aplicativos 3D, principalmente na área de animação gráfica, com certeza precisa de uma placa gráfica (GPU) de última geração. Mas o que faz uma placa ser considerada de ‘última geração’? Para compreender isso, primeiro é necessário explicar o que faz com que essas placas sejam especiais.

O papel da GPU

O processador (CPU) instalado no PC também executa cálculos gráficos e esta é a situação mais comumente encontrada na maior parte dos sistemas comercializados. Isso porque as motherboards trazem o que se denomina vídeo on-board. Em outras palavras, o chip gráfico (GPU – Graphic Processor Unit) vem embutido na placa-mãe.

Tais placas, em geral de baixo custo, são suficientes para o uso mais comum dos PCs, mas inadequadas para quem deseja mais poder de processamento, mas insuficientes para obter um desempenho aceitável de games de última geração e aplicativos 3D. Placas-mãe com vídeo on-board devem continuar a ser vendidas, mas é importante notar que, cada vez mais, a necessidade de sistemas com GPUs dedicados deve crescer e a tendência é que esses chips se tornam mais poderosos do que a CPU.

Uma quantidade enorme de cálculos vetoriais é realizada para poder exibir, com perfeição (ou próximo disso) uma imagem em movimento na tela. Esses cálculos são complementares aos cálculos aritméticos (realizados pela CPU) e é nesse momento que as placas gráficas entram em campo.

As GPUs liberam o processador de tarefas como renderizar uma imagem. A renderização é o processo que permite dar forma aos gráficos. Envolve uma série de cálculos envolvendo formas triangulares – que são o esqueleto de uma imagem 3D. Dessa forma, o resultado final é uma cena que procura reproduzir com máximo de perfeição, a ‘realidade’ esperada pelo usuário.

Trabalhar os vários tons de luz, sombras e calcular onde devem estar em cada movimento do personagem ou da cena causa um grande consumo de processamento. Isso apenas para formar a imagem e seus movimentos.

Tem-se ainda cálculos de física, necessários para a interação entre personagens e até objetos da cena. Por exemplo, empurrar uma porta tem um efeito bastante diferente do que chutá-la. Calcular como o objeto se moverá, considerando a força com que é manipulado consome muitos cálculos com fórmulas de física, que devem ser traduzidos para o monitor de vídeo.

Um bom conjunto, formado pela combinação do processador principal e da GPU é aquele que consegue distribuir adequadamente os cálculos entre esses dois componentes, extraindo o melhor de cada um deles. Em GPUs mais antigas ou modelos pouco sofisticados, as imagens e movimentos não ficam perfeitos e com aquelas irritantes ‘freadas’ na cena, mesmo com um processador de dois núcleos.++++

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Antialiasing e filtro anisotrópico

Ainda que não exista uma ‘tradução’ satisfatório para esses termos, eles são muito requisitados na construção de gráficos de presença obrigatória na GPUs mais poderosas e permitem um ajuste fino permitindo encontrar o melhor equilíbrio entre qualidade de imagem e desempenho da aplicação que está sendo utilizada em função do conjunto completo de hardware que se possui.

O efeito antialiasing serve para deixar os contornos da imagem mais suaves, arredondados, tirar o efeito de ‘dente de serra’ das figuras. O filtro anisotrópico nos dá uma visão de profundidade mais nítida, ou seja, paisagens e objetos que estão mais longe são melhores definidos. Somando esses efeitos com o movimento das imagens, efeitos de luz, sombras e cálculos de balística, por exemplo, dá para ter uma idéia do quanto de potência será necessária para a execução perfeita de uma cena, ou ao menos, o mais próximo da realidade.

Memória e clock
A função da memória em um computador é de área intermediária para que o processador armazene, temporariamente, as informações que estão sendo processadas. Em tese, quanto mais memória, melhor para o desempenho da máquina, pois mais informações podem ser guardadas lá ao mesmo tempo (em vez, por exemplo, de buscá-las no HD, cujo acesso é muitas vezes mais lendo do que o acesso à RAM).

Entretanto, a relação quantidade de RAM versus desempenho não resulta em uma curva exponencial infinita; existe um pouco em que ela se estabiliza e isso é função direta da capacidade do processador e também do sistema operacional utilizado.

Chamamos clock à velocidade com a qual a CPU realiza as operações de processamento. É possível que alguns tarefas exijam várias unidades de clock para serem completadas. Por esse motivo, a velocidade com que a CPU trabalha também é importante.

Grosso modo, um processador com clock de 2 GHz (Hertz é a uma unidade de freqüência) tem capacidade para processa dois bilhões de instruções por segundo. Parece muito? Talvez na escala humana seja, mas não para o mundo dos bits e bytes, no qual determinadas tarefas envolvem um número de instruções realmente grande.

De forma análoga, esses dois fatores têm forte influência no desempenho de uma GPU. Placas de vídeo top de linha trazem hoje um clock que varia de 400 MHz a 650 MHz, podendo chegar a 768 MB de RAM (os modelos mais baratos vêm com apenas 128 MB de memória).++++

Acelere a GPU
Apesar da melhoria significativa que uma GPU pode conferir para um PC, para alguns usuários isso ainda é pouco. Para resolver essa questão, algumas técnicas permitem extrair mais poder dos chips gráficos, colocando duas – em casos mais raros, até quatro – placas para trabalhar em paralelo.

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Crossfire: duas placas de vídeo podem trabalhar em conjunto para aumentar a perfornance

As placas gráficas são espetadas na motherboard – que deve ter slot vazios para isso (tenha em mente que algumas placas ocupam, pelo tamanho, o espaço físico de dois slots) e, por meio de um flat cable específico, são conectadas entre si. O driver da placa se encarrega de somar a potência dos processadores, assim como suas memórias.

Tal procedimento possui duas denominação distintas, ainda que o resultado na prática seja o mesmo. A primeira é a SLI (Scalable Link Interface) foi criada pela 3Dfx, empresa que foi comprada pela NVidia no ano de 2000. Já a Crossfire é usada nas placas ATI, empresa que no ano de 2006 foi comprada pela AMD.

A questão do barramento
A função dos slots existentes na placa-mãe é permitir que outras placas sejam conectadas ao computador, acrescentando mais capacidade a ele. E mesmo os slots também ganharam aperfeiçoamentos para proporcionar melhoria de desempenho ao hardware que for adicionado.

Uma das modificações feitas, introduzida no início dos anos 2000, foi a criação do slot com barramento AGP (Accelerated Graphics Port), padrão desenhado especificamente para placas de vídeo (ou seja, nenhuma outra placa podia ser instalada nele).

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Motherboard: detalhe de um slot AGP (em verde)

O AGP ofereceu um ganho de performance ao processamento gráfico, pois utiliza um barramento exclusivo de comunicação com o processador, sem compartilhar qualquer de suas pistas de dados com nenhum outro circuito da motherboard. A velocidade máxima de transferência de dados que o AGP alcança é de 2,13 GB/s.

Em 2004 surgiu o barramento PCI-e ou PCI express. Esse slot permitiu que os dados pudessem ser enviados em maior velocidade sem sofrer interferências eletromagnéticas (o que acabou limitando o AGP). O PCI-e resolveu o problema de interferência transmitindo dados serialmente, mas usando várias pistas do slot.

É por esse motivo que existem quatro tipos de slots PCI-e: x1; x4; x8; e x16. Dispositivos que necessitam de alta taxa de transferência são projetados para usar o PCI-e x16, que é o caso das placas de vídeo. Elas transferem dados nesse barramento a 4,26 GB/s – o dobro do alcançado pelo AGP.

Apesar da tendência do PCI-e imperar no mercado de motherboards, ainda existem muitos computadores com o slot AGP instalado. Segundo Richard Cameron, gerente geral da NVidia no Brasil, existem cerca de 11 milhões de PCs no País com o barramento AGP.++++
Modelos de placas gráficas
Existem no mercado, atualmente, dois grandes fabricantes de chips gráficos: NVidia e AMD/ATI. Os modelos high-end da nVidia pertencem à série 8000. Destas, a GeForce 8800 GTX é a mais poderosa custa em torno de 2 mil reais; já o modelo 8800 GT tem preço sugerido de 1,1 mil reais. Um pouco mais acessíveis estão a GeForce 8600 GTS (700 reais) e a GT (500 reais). O modelo mais em conta dessa série, a GeForce 8400, custa cerca de 200 reais.

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GE Force 8800, da nVidia: 2 mil reais

O modelo top de linha de AMD/ATI é a HD 3870, com preço sugerido de 1,3 mil reais. Em seguida temos HD 3870 (1,2 mil reais) e que veio para substituir a HD 2900 (que ainda pode ser encontrada no mercado); e HD 3850 (950 reais). Abaixo destas, encontramos a HD 2600 e HD 2400, com preços de 615 e 465 reais, respectivamente.

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HD 370, da AMD/ATI: 1,3 mil reais

Importante dizer que essas placas já rodam sob o DirectX 10, da Microsoft, presente no Windows Vista. O DirectX é uma API multimídia que oferece uma interface para interagir com elementos gráficos, placas de som e dispositivos de entrada. No caso das placas gráficas, ele ajuda nos cálculos vetoriais e assim temos um resultado mais rápido na tela. Placas gráficas abaixo dessa linha da NVidia e da AMD/ATI não se beneficiam dos recursos dessa versão de DirectX.

Ainda encontra-se no mercado boas placas com o padrão AGP, que é o caso da série GeForce 6000 (250 reais) e 7000 (450 reais), da NVidia, que ainda dão conta do recado para vários jogos. A AMD/ATI também tem modelos semelhantes, na série Radeon 9500, 9600 e x1650, com preços que giram em torno dos 400 reais.

Importante: quem deseja usar as placas HD 2900, 3870 e 3850 (da AMD/ATI) ou a GeForce 8800 (nVidia) vai precisar de um PC com fonte de alimentação de pelo menos 500 watts. Estas GPUs exigem muita energia e uma fonte abaixo desse valor pode não suprir as necessidades de todo o sistema e acabar queimando.

Para informações técnicas sobre um modelo de placa especifica, visite o site do fabricante:

Serviço:

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