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dGPU y diferencias con iGPU – Cuándo utilizar cada una

Las diferencias entre dGPU vs iGPU van más lejos que simplemente la forma de procesar los gráficos en un ordenador o la ubicación de chip. Por eso en este post estudiaremos en detalle las diferencias de su rendimiento, sus principales características y cuándo merece la pena apostar por unos y otros. ¿Crees que te merecerá la pena invertir en una tarjeta gráfica o en un portátil gaming? Lo veremos.

Qué es una dGPU

Entendemos por dGPU lo que serían unos Dedicated Graphics Processing Unit o también Discrete, que en español obviamente serán unos gráficos dedicados. Serán aquellos que están disponibles a través de una tarjea de expansión o tarjeta gráfica. ¿Qué significa esto?

PCB de Nvidia RTX 3090

Comencemos por tener claro que un ordenador, o en general cualquier dispositivo que cuenta con pantalla necesita un chip que genere los gráficos que en ella se van a mostrar. Estos gráficos pueden ser simplemente texto plano como antiguamente, o a color, con elementos en 3D, sombras, movimiento e incluso rayos de luz simulando la realidad.

En un ordenador encontramos como componentes principales el microprocesador, la memoria RAM, y la placa base en donde irán conectados junto con otros dispositivos como el disco duro. Cuando nos referimos a unos gráficos dedicados, serán aquellos que vengan en una tarjeta de forma independiente al procesador. Para utilizarlos debemos de conectarlos a la placa base a través de una ranura PCIe.

Quién fabrica las dGPU

Al tratarse de un chip independiente, también pueden existir fabricantes diferentes a los que habitualmente crean los procesadores. Actualmente las tarjetas gráficas o dGPU están fabricadas por Nvidia y por AMD, pues ésta ultima compró en su día a ATI para unificar la marca en creación de CPU y GPU. Estos dos fabricantes serán los que cuentan con las tarjetas más potentes del mercado, y por ello son los de mayor y casi única relevancia.

El otro fabricante de procesadores Intel también se va a lanzar de forma inminente a tener su propia dGPU en la nueva generación. Ya lo hizo en el pasado no con mucho éxito, y parece que los nuevos Iris Xe MAX pronto serán una realidad, así que veremos qué tal le sale la jugada.

Que es una APU o iGPU

En el lado contrario tenemos iGPU o Integrated Graphics Processing Unit, que consistirá en integrar tanto el procesador principal como el de gráficos en un mismo chip. Básicamente es un microprocesador al que se le ha integrado una serie de unidades de procesamiento gráfico que hacen las mismas funciones que una dGPU.

Esquema de CPU Intel Gen11 simplificado

Sin entrar todavía en detalle, seguramente se puede intuir que la potencia en una iGPU y dGPU va a ser muy diferente a favor de las tarjetas gráficas dedicadas. Al estar integrados, la comunicación entre GPU y CPU no necesita realizarse a través de PCIe. Si bien es cierto que requiere una cierta cantidad de memoria igual que la dGPU, así que utilizará la interfaz de memoria o SoC integrada en el procesador.

De qué fabricante será nuestra iGPU

Intel y AMD serán los dos fabricantes de iGPU para nuestros ordenadores personales, algo obvio si tenemos en cuenta que ellos fabrican el procesador. AMD se refiere a sus procesadores con iGPU como APU (Accelerated Processing Unit) unificando así el nombre para diferenciarse de Intel. A efectos prácticos APU e iGPU son exactamente lo mismo.

Debemos tener en cuenta que no todos los procesadores cuentan con gráficos integrados, así que a veces estamos de alguna forma obligados a utilizar tarjeta gráfica en nuestro equipo para hacerlo funcionar con pantalla. Vemos estas condiciones:

  • Todos los procesadores para ordenadores portátiles llevan gráficos integrados, para asegurar su funcionamiento completo
  • Todos los procesadores Intel Core de escritorio sin el distintivo “F” también cuentan con iGPU, igual que todos los Pentium y Celeron
  • Los procesadores AMD Ryzen con el distintivo “G” y los Athlon contarán con gráficos integrados
Esquema de APU AMD Renoir

No solo encontramos gráficos integrados en Intel y AMD, pues otros fabricantes de chips y equipos como Mac, o dispositivos móviles basados en ARM también contarán con núcleos de procesamiento gráfico integrados.

Diferencias técnicas entre dGPU e iGPU

Una vez tenemos claro qué es una dGPU e iGPU debemos ver cuáles son sus principales diferencias.

Interfaz de comunicación

La primera de ellas será la interfaz de comunicación, que a su vez influirá en todo lo demás. En unos gráficos integrados, los núcleos permanecen conectados a la CPU mediante el bus interno al estar físicamente en el mismo chip. Esto significa que la alimentación y el transporte de datos desde la memoria RAM hasta los iGPU se realizan por la misma interfaz de la CPU, lo que planteará limitaciones que afectarán a sus posibilidades.

Por ejemplo, la interfaz de memoria en un iGPU será de 128 bits como máximo, mientras que el TDP del chip deberá medirse en conjunto, o al menos sumarse con el TDP de la CPU, y refrigerarse con un solo disipador. Generando un proceso de estrés máximo en GPU y CPU simultáneamente, puede afectar al rendimiento de cada uno de los elementos, y es realmente lo que ocurre si monitorizamos frecuencias de reloj.

En cuanto a los dGPU al encontrarse en una placa electrónica diferente, cuentan con su propia interfaz de comunicación. 16 carriles o lanes PCIe 3.0 o 4.0 conectan la GPU con la CPU a través del puente norte. En los procesadores AMD el puente norte será un silicio físicamente diferente dentro del mismo chip, mientras que en Intel permanece en el mismo silicio, aunque en un área física diferenciada. Los carriles PCIe actualmente usados serán Gen4, y cada uno de ellos es capaz de entregar 2 GB/s simétricos de velocidad en subida y bajada, que vendrían a ser 32 GB/s en una dGPU o lo que es lo mismo, 256 Gbps (GT/s)

Al ser un chip con su propia PCB, éste contará con una memoria RAM gráfica (VRM) exclusiva para él, con su propia interfaz de comunicación, que incluso triplicará o cuadriplicará la capacidad del bus. Actualmente se pueden ver tarjetas con un ancho de bus de hasta 2048 bits. Lo mismo ocurre con la alimentación, pues al ser una tarjeta, cuenta con sus propias entradas de corriente, su administración mediante un VRM específico y su propio sistema de refrigeración.

Potencia de procesamiento

La diferencia de rendimiento entre la mejor dGPU y los mejores iGPU es completamente abismal a día de hoy. Las limitaciones que plantea tener en un mismo chip CPU y GPU dejan patente esta diferencia, pues a nivel de consumo de energía y de disipación de calor sería casi inviable, y además peligroso, unir ambos elementos bajo una sola PCB. Una dGPU necesita un gran disipador para lidiar con sus temperaturas.

Un solo chipset de GPU Nvidia RTX 3090 (la tarjeta de consumo general más potente actualmente) dispone de un área igual a 628 mm2 (die size), mientras que en un Intel Core i9-11900K con gráficos integrados, tenemos un die size total de 206 mm2. Significa que es 3 veces más pequeño, y si nos centramos en lo que ocupa solo la iGPU, será aproximadamente una 3ª o 4ª parte del silicio.

Esquema de GPU Nvidia RTX 30 Ampere

Mayor área significa más cantidad de transistores, y en consecuencia, mayor capacidad de procesamiento. En un procesador, sus núcleos son de gran tamaño, tiene un número pequeño y preparados para procesar muchos tipos de instrucciones, mientras que en un chip gráfico es todo lo contrario. Serán muchísimos más núcleos, más pequeños y pensados solo para hacer una enorme cantidad de cálculos repetitivos en coma flotante de vectores y triángulos por cada ciclo.

Para poner lo anterior en contraste, la mejor forma de hacerlo es contar sus unidades de sombreado (núcleos que dibujan los gráficos). Los Intel UHD 750 de un procesador Rocket Lake de escritorio tienen 256 unidades, mientas que una Nvidia RTX 3090 cuenta con 10496 unidades. De esta forma, los UHD 750 ofrecen un rendimiento de 10,4 GPixel/s en Pixel Rate, o 665,6 GFLOPS en FP32, una RTX 3090 arroja unas cifras de 190 GPixel/s en Pixel Rate, y 35.580 GFLOPS en FP32, siendo 53 veces más potente.

Memoria VRAM

Los datos se mantienen o incluso empeoran en contra de los iGPU si hablamos de memoria dedicada. Para empezar, en unos gráficos integrados no tenemos el concepto de memoria dedicada, pues se valdrán de una parte de la memoria RAM del equipo. Al menos aprovechará el máximo ancho de bus de 128 bits disponible, pero debemos tener claro que perderemos cierta capacidad de RAM para la CPU.

En una tarjeta gráfica sí contaremos con memoria RAM dedicada, en cantidades que van desde los 4 GB como mínimo hasta los 24 GB máximos de una 3090. Trabajar con gráficos requiere de muchísima potencia como hemos visto, así que la memoria debe estar a la altura. Por eso los chips utilizados son unos GDDR6, algo así como dos generaciones más que las RAM DRR4 por hacerlo simple.

Si en procesador Intel Core i9-11900K tenemos una transferencia máxima de 50 GB/s, una configuración de 24 GB de memoria GDDR6X, siguiendo con el ejemplo de la RTX 3090, genera 936,2 GB/s, gracias a un ancho de bus de 384 bits. Eso sí, esta memoria genera bastante más temperatura al operar a casi 10.000 MHz, compartiendo disipador con la GPU.

Alimentación independiente

Los 45 – 50 W de potencia que suministra la ranura PCIe no es ni por asomo suficiente para satisfacer una tarjeta gráfica dedicada, pues los modelos actuales parten de unos 120 W de TDP hasta los 350 W. Tanta potencia necesita más energía, así que en un PC gaming o con GPU de gama alta la máxima preocupación será disponer de una PSU lo suficientemente grande para cubrir la necesidad.

En unos iGPU, apenas tenemos un TDP de 15W, dejando patente que el consumo de energía será muy inferior, y en consecuencia la generación de calor. Esto brinda una gran ventaja de cara al uso de iGPU en equipos portables, pues ahorraremos mucha batería para tareas cotidianas que no sean gaming.

Versatilidad

En este apartado los iGPU gozarán de una clara ventaja como es el uso para dispositivos portables. En los niveles de potencia actuales, algunos iGPU como los Iris Xe de Intel ya son capaces de mover dignamente un juego en calidad baja a 1080p. Esto significa que también serán buenos para programas de edición y para mostrar contenido en 4K, todo ello con un ajustado consumo y en equipos sumamente delgados.

Los dGPU por su parte, incluso en sus versiones para portátiles resultan ser de elevado consumo y también generan bastante calor. Obviamente con la disminución del tamaño de transistores son capaces de ofrecer increíbles eficiencias, moviendo todo tipo de juegos AAA en portátiles a más de 60 FPS en 1080p. Se puede decir entonces que cada vez son más atractivos en sustitución de los integrados, aunque todavía siguen destinados a tereas concretas como gaming, manejo de gráficos 3D pesados en aplicaciones y renderizado de vídeo e imagen.

dGPU vs iGPU en un portátil

Aunque parezca contradictorio, también encontramos dGPU en los equipos portátiles, aquellos denominados portátiles gaming. En este caso lo que sería una tarjeta gráfica dedicada, se ha colocado directamente en la placa base principal del portátil, aunque antiguamente también aparecía en tarjetas de expansión.

Entonces, en una PCB de portátil gaming podemos encontrar dos chips principales, y un tercero también de tamaño destacable se será el chipset que no debemos confundir. La forma más clara de ver físicamente que un portátil tiene dGPU será comprobar que su disipador cuenta con dos encapsulados de cobre. A la derecha normalmente se encuentra el de la CPU y a la izquierda el de la GPU, que destacará por su tamaño superior al necesitar refrigerar también la memoria VRAM.

Otro aspecto muy importante es que los componentes que se utilizan para dGPU de portátiles están basados en los de tarjetas gráficas de escritorio. Misma arquitectura, misma memoria, pero con el TGP rebajado para así generar menos calor y consumo, aunque obviamente perdiendo potencia pura.

Como ya hemos dejado claro antes, todos los portátiles actuales sin excepción llevan gráficos integrados, y parte de ellos dedicados. Entonces, ¿para qué o cuándo utilizar unos y otros? Es un error descartar por completo los iGPU pues los fabricantes implementan un mecanismo o interruptor para activar y desactivar los gráficos dedicados cuando utilicemos el modo batería. De esta forma tendremos unas veces un equipo gaming de alta potencia, y otras un portátil más conservador ideal para aumentar su autonomía.

Rendimiento dGPU vs iGPU y cuándo utilizar cada uno

Con estas gráficas de rendimiento podremos ver de lo que son capaces unos iGPU Intel UHD Graphics 750 en un PC de escritorio y una tarjeta gráfica de gama media como la Nvidia RTX 3080. De igual forma compararemos los iGPU Iris Xe de un portátil frente a una RTX 3070 Laptop.

Los resultados hablan por sí solos, y tengamos en cuenta que no es ni mucho menos la tarjeta gráfica dedicada más potente. Además, estos resultados han sido obtenido con la calidad baja en los juegos con los iGPU y calidad alta en los dGPU. Las diferencias de rendimiento en portátiles serán una extensión de lo visto en escritorio. En vista a esto podremos tener claro para qué utilizar cada chip gráfico:

  • Tareas básicas, estudio, ofimática, películas o navegación: sin lugar a dudas para un uso basado en tareas básicas no necesitamos una tarjeta gráfica dedicada, pues no se requiere de una gran potencia para procesado de gráficos en 3D. Los iGPU actuales serán capaces de mover pequeños juegos 2D e incluso 3D antiguos.
  • Movilidad en portátiles: igual que antes, unos iGPU en un procesador de gran potencia como el Core i7-10870H de portátiles, pueden entregar unas 6 a 9 horas de autonomía, mientras que una tarjeta gráfica dedicada bajará más de 4 horas estas cifras posiblemente, haciendo las mismas tareas.
  • Diseño en fotografía, arquitectura: Este tipo de tareas también pueden desempeñarse con unos gráficos integrados, ya que presentan potencia suficiente para resoluciones 4K y hasta 5K, y buena capacidad para imagen 2D y renderizado ligero.
  • Creación de contenido: dependerá del tipo de contenido que hagamos, pero si implica renderizado de vídeo en alta resolución posiblemente sea mejor optar por una tarjeta gráfica dedicada. Para podcasts en directo y bajo presupuesto, con una capturadora quizás tengamos suficiente.
  • Renderizado de vídeo, modelado 3D: cuando el renderizado de vídeo implica editar y trabajar en 4K o jugar, sí que se necesitará sí o sí una dGPU.
  • Gaming: en este tipo de tareas no hay duda, se debe utilizar una tarjeta gráfica dedicada.

Usar dGPU e iGPU a la vez

Hay ocasiones en las que por ciertas necesidades o simplemente por probar, queremos utilizar nuestra tarjeta gráfica dedicada e integrada de forma simultánea. Obviamente esto solamente será posible si tenemos una CPU con iGPU y nuestra placa base tiene puertos de vídeo disponibles.

Teniendo esto en cuenta, por defecto un equipo desactiva automáticamente los gráficos integrados cuando detecta gráficos dedicados. Pero esta configuración se puede eliminar en la BIOS. Será interesante en el caso de que aún tengamos un segundo monitor DVI o VGA, pues la mayoría de gráficas dedicadas actuales ya no cuentan con estas interfaces.

Realizaremos el procedimiento en un equipo con iGPU Intel y dGPU Nvidia, pero sería más o menos lo mismo en caso de usar una APU AMD. Es posible que en el caso de AMD, los gráficos integrados permanezcan activos, así que merece la pena irse al paso 4.

1. Lo primero será conectar un monitor en la dGPU y otro en la iGPU. Obviamente si tenemos un solo monitor, siempre se utilizarán los gráficos que controlen ese puerto, y no hay posibilidad de hacer esto.

2. Ahora nos dirigimos la BIOS, eligiendo el modo avanzado y a su vez accediendo a las opciones Avanzadas o Settings dependiendo del fabricante.

3. Nos dirigimos a la opción NB Configuration, Integrated Graphics Configuration, o SA Configuration según la BIOS y elegimos la opción de Enabled en iGPU. Ahora posiblemente se abrirán más opciones para seleccionar la GPU principal, que debe ser nuestra dGPU y la memoria RAM asignada a los iGPU. Elegiremos entre 128 y 2GB en función de la cantidad de RAM que tengamos disponible. Tras esto, pulsamos F10 para guardar y reiniciar el equipo.

4. A continuación solo debemos arrancar el equipo de forma normal, y ambos monitores deberían de encenderse. Si esto no ocurre, abriremos la Configuración de pantalla y elegiremos la opción de Detectar, o una de las opciones como Extender escritorio o Duplicar esta pantalla para que la imagen se muestre en ambos monitores.

5. Si lo anterior no ha funcionado, se debe a que no están instalados los drivers de los gráficos integrados. Es el momento de dirigirnos al apartado de soporte de la placa, o bien directamente de Intel o AMD en función de que iGPU tengamos para instalar los drivers correspondientes. Intel cuenta con una aplicación de detección automática de drivers, igual que AMD para facilitar el trabajo.

Este procedimiento no será necesario si utilizamos un portátil actual, pues la mayoría ya cuentan con un switch que de forma inteligente seleccionar los gráficos que se utilizarán en el equipo.

Seleccionar iGPU o dGPU para una aplicación concreta

Con la activación de ambos tipos de GPU es posible que el sistema no sepa gestionar correctamente qué GPU asignarle a una determinada aplicación. Eso es más común en portátiles, al compartir la conexión física de la pantalla.

Afortunadamente Windows dispone de una opción para asignar de forma manual qué GPU se debe utilizar para un programa o juego en concreto.

Conclusiones

El uso de gráficos dedicados siempre ha estado ligado a los juegos desde el momento que aparecieron los primeros títulos 3D. Pero ya mucho antes los ordenadores contaban con un chip gráfico independiente, para simplemente mostrar el sistema en modo comando.

La evolución que hemos experimentado y lo que aún está por venir hará que pronto tengamos juegos fotorrealistas y disfrutemos de películas en 8K. Eso sí, para ello deben de solucionarse los graves problemas de stock que está sufriendo el mercado de semiconductores al existir una ingente demanda. La recta final de 2020 y 2021 no está siendo un año fácil para jugadores y creadores, así que esperamos que todo vuelva a su cauce.

Ahora os dejamos con más artículos de curiosidades:

Esperamos que haya servido a aquellos que aún no tengan mucha experiencia en hardware y equipos. Si tienes alguna duda de cualquier cosa, siempre estamos dispuestos a ayudar, así que déjanosla en la caja de comentarios.

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