Arquitectura para una computadora de juegos

ARQUITECTURA PARA UNA COMPUTADORA DE JUEGOS

Saludos en esta entrada lo que se pretende es armar o contruir conceptualmente una aquitectura para una computadora de juegos que pueda procesar graficos de alta calidad, resolucion y tiempo de respuesta inmediata al input de los jugadores. 

 Para comenzar con este diseño se nombrara algunos de los juegos mas pesados que en la actualidad llegaron a poner a prueba a los computadores: 

• Battelfield 3 es un juego que requiere velocidad y capacidad de procesamiento en imagenes, la exigencia es mayor en el entorno multijugador debido a los participantes y al uso de vehiculos, naves,etc.
•  Civilization 5 mas que exigencia de graficas este juego aprovecha mucho el uso de recursos de la CPU debido a que controla varias unidades de juegos continuamente.
• The Witcher 2: Assassins of Kings es un juego  que requiere de procesamiento grafico debido a las imagenes en formato cinematico.
• Arma II este juego requiere de un procesador potente porque calcula en tiempo real todo lo que esta sucediendo en el juego."Informacion en tiempo real".
• BAtman Arkham City requiere de un buen procesador grafico porque realiza una renderizacion de las imagenes en poligonos pequeños para conseguir imagenes de mayor calidad.

 Tomando en cuenta que la mayoria de los juegos requieren mucho mas procesamiento en la tarjeta grafica y no asi en el CPU se utilizara un procesador AMD Fx8350. Debido a que los juegos explotan mas el uso de la tarjeta grafica, y no el CPU porque la arquitectura a diseñar no requiere de procesamiento de datos, convertir archivos, ejecutar programas de peso. En ese caso se elegiria una intel pero lo que se pretende es ahorrar el costo de una intel para invertir ese dinero en una buena tarjeta grafica que es lo que mas requiere un juego de peso.

Caracteristicas de AMD Fx8350: procesador de 8 nucleos, frecuencia de 4000Mhz, 3 niveles de cache de 8 Mb, turbo-core technology.

Ahora la tarjeta al cual se le pondra mas atencion sera a la tarjeta grafica. Como mencionamos anteriormente esta tarjeta debe ser muy eficiente en procesamiento grafico para que se puedan correr juegos pesados sin ningun problema.
Cual es la tarjeta ideal para la arquitectura?
Para la eleccion de la tarjeta de video se debe comprender los siguientes conceptos:
Una tarjeta grafica es un dispositivo que se encarga de procesar los datos enviados por el CPU para que puedan ser apresiados por una pantalla o dispositivo de salida.

Segun Leiva E.(2006) menciona que:

"La funcion de la tarjeta grafica consiste en enviar informacion al monitor para que el usuario pueda interpretarla".

Como Funciona? La tarjeta grafica almacena informacion permanente en un buffer representados mediante caracteres antes de que sean mostrados por el monitor. Para que estos caracteres sean mostrados en el monitor estos son procesados por un generador alfanumerico que convierte los datos a una matriz grafica, esta matriz esta compuesta por pequeños puntos de colores (pixeles). Todo este proceso es generado por el corazon del sistema llamado GPU.La calidad de las imagenes tambien depende de la memoria que tenga este dispositivo ya que a mayor memoria la calidad de la imagen y resolucion mejoran. Ademas existen componentes que se encargan de coperar a la tarjeta grafica al momento de generar imagenes en 3D y cuantas mas unidades tenga esta tarjeta mayor sera la capacidad de recrear la imagen.
La velocidad a la cual trabaja esta tarjeta grafica estara especificado en el Core Clock. Las tarjetas graficas tienen un software basico que se encargan de manejarlos y normalmente son conocidos como API GRAFICA. Las tarjetas graficas se conectan con la placa madre mediante ranuras o slots que pueden ser PCI, ISA, AGP y el mas recomendable es el PCI EXPRESS porque se consiguen mayores velocidades de transmicion por segundo hasta 4GB.


La tarjeta grafica Geforce GTX 680 presenta las siguientes caracteristicas:

• Desarrollado en una arquitectura Kepler.- Es la mas avanzada en procesamiento grafico.
• Direct x 11(colecciones api para realizar tareas multimedia) 
• Capacidad de procesar juegos 3d y blurays 3d.
• Resolucion de 4096X2160 (digital)
• Conectores HDMI,DVI,DVI-D,Display port

El puerto HDMI permitira que podamos conectar pantallas de ultima generacion y de esta forma apreciamos mejor el rendimiento de la tarjeta. Ademas esta tarjeta renderiza de forma eficiente los cuadros para evitar la fragmentacion de las imagenes. Por ultimo esta tarjeta permitira al usuario poder juagar con 3 pantallas usando tecnologia NVIDIA.
Ademas la compañia Nvidia en su pagina menciona una grafica del rendimiento de la tarjeta grafica sobre los juegos en FPS:


En la grafica se puede ver que puede procesar hasta un maximo de 75 cuadros por segundo en un juego que requiere un entorno multijugador para procesar naves, vehiculos de varios jugadores.
 

Esta tarjeta grafica puede gestionar la energia no usada para el procesamiento de frames por segundo mientras ejecuta paralelamente los juegos, esta caracteristica es usada y potenciada al momento de procesar imagenes 3d.
En el siguiente video podemos ver como trabaja esta tarjeta grafica:

Memoria Ram: Un juego exige GPU y ram mas que procesador es por eso que se utilizara una memoria ram de 16 Gb DDR3 SDRAM que cuenta con las siguientes ventajas:
 Permite una transferencia de datos mas rapida y eficiente en el bus ademas que reduce el consumo de energia electrica mejorando el rendimiento en comparacion a modelos antiguos de memorias DDRs
Caracteristicas:

• Ideal para gamers
• La tecnologia DDR3 permite aumentar la velocidad 
• Permite un acceso aleatorio mediante una interfaz sincrona
• Puede funcionar de forma fiable a 100Mhz

La tarjeta madre es una placa que permite la integracion de los demas componentes de la arquitectura como perifericos, tarjetas de dispositivos y su eleccion debe realizarse segun las caracteristicas de la arquitectura que se desea ensamblar. La eleccion de placa madre implica lo siguiente:
 Chipset.- Es un dispositivo que se encarga de gestionar las comunicaciones de las demas tarjetas de dispositivos con el procesador.
Las ranuras de expancion.-Son slots que permiten el crecimiento de las placas madres. Como las ranuras PCI que son las mas utilizadas devido a sus velocidades de transferencia de datos.
Conectores de disco.- En el caso de la arquitectura para juegos es presiso tener este tipo de conectores debido a que se tendra un lector de bluray, estos conectores normalmente vienen incluidos en la placa madre.

Interfaces USB 3.0.-Es una interfaz universal serial que se utiliza para la comunicacion con dispositivos externos. La version 3.0 tiene una velocidad de 5Gbits, esto reduce el tiempo de transmicion considerablemente y reduce el consumo de energia.

Con estas caracteristicas importantes tanto de procesador, tarjeta grafica y memoria ram se eligio la placa madre marca Asus M5a97 Evo R2.0.

Esta tarjeta es compatible con el procesador AMD de la familia Fx, es compatible con memorias ram DDR3 y SDRAM, soportando una velocidad maxima para memorias de 2133 Mhz, tiene 4 ranuras para memorias.
En cuanto a interfaces cuenta con :1 conector USB 3.0, USB 2.0, 3 conectores sata, interfaces Ethernet, tiene canales de audio de 7.1 canales, ranuras de expansion PCI.

Disco Duro

Los discos duros de estado sólido SSD (solid state drive), son dispositivos basados en chips de memoria flash, esto es 100% electrónico, por lo que no se tiene partes mecánicas en movimiento que produzcan fricción.

Permite el almacenamiento y borrado de información de manera más rápida, sencilla y segura; siendo así conectado internamente por medio de un conector SATA de la Tarjeta Madre (MotherBoard) y externamente por medio de un puerta eSATA o también por medio del puerto USB.

Ventajas:

- Son más resistentes a pérdidas de datos en caso de golpes y vibraciones ya que no tienen partes móviles.

- No generan ruido y el calor es mínimo, lo que alarga su vida útil al no funcionar a altas temperaturas.

-  Tienen un muy bajo consumo de electricidad, por ello son ideales para computadoras portátiles.

- Velocidad de lectura.

Para la arquitectura se escogió:

Samsung Electronics 840 EVO-Series 250GB 2.5-inch SATA III

Este disco duro SSD es perfecto para juegos, navegar en internet y para la reproducción de archivos multimedia.

Aqui tenemos una comparación  sobre la diferencia entre los discos duros tradicionales y un SSD.

Como unidad óptica tenemos una unidad óptica Blu-ray Pioneer Bdr-208 bdk 15x. La BDR-208DBK es una unidad SATA interna. Puede grabar discos BD-R (25GB) con una velocidad de hasta 15x y discos BD-R de capa doble (50GB) hasta 14x.  Es la más rápida del mercado.

En la parte del software se cuenta con un Sistema Operativo Windows 7 Ultimate de 64 bits.

Cuenta con Windows 7 Para tener alta compatibilidad, tanto con juegos antiguos como nuevos, y la versión 64 bits para aprovechar la arquitectura, que fue diseñada con este fin.

BIBLIOGRAFIA

• Leiva E.(2006).Sistemas y aplicaciones informaticas.Editorial Mad. España.