Por qué algunas tarjetas gráficas necesitan alimentación extra

A veces resulta un engorro el tener que pasar cables desde la fuente de alimentación hasta la tarjeta gráfica, quedando muchas veces por medio y ensuciando la estética del interior de nuestro sistema. No obstante, que las tarjetas gráficas necesiten estos conectores extra tiene sentido y, de hecho, es necesario para que puedan funcionar. Si una tarjeta gráfica tiene conectores de alimentación y no los conectamos sus correspondientes cables desde la fuente, directamente no funcionará. Si acabas de comprar una gráfica nueva y no te funciona, comprueba que has conectado la alimentación adicional lo primero de todo.

La tarjeta gráfica es el componente de mayor consumo

El motivo de ello es que los chips que las presiden, las llamadas GPU, son procesadores con una naturaleza distinta a la de los procesadores centrales o conocidos como CPU. Debido a que tienen que trabajar a gran velocidad tratando con los miles de millones de vértices, píxeles y otras primitivas gráficas a gran velocidad, lo más eficiente es que sean una arquitectura construida en paralelo. Dicho de otra manera, tenemos decenas y en algunos casos cientos de núcleos trabajando al mismo tiempo, cada uno de ellos con cientos de unidades para un total de miles o incluso decenas de miles de operaciones realizándose al mismo tiempo.

Por este motivo, una CPU (procesador) está compuesta por pocos núcleos pero con una estructura muy compleja que les permite realizar prácticamente cualquier tipo de operación, mientras que una GPU tiene una gran cantidad de núcleos, pero con una estructura muy simple pero que realizan casi siempre la misma tarea (o al menos el mismo tipo de tareas, por eso pueden ser mucho más simples y haber más).

Lógicamente, todos estos núcleos requieren energía, pero también la requiere la comunicación interna y la memoria gráfica que todas las tarjetas gráficas tienen. Todo esto aunado hacen de la tarjeta gráfica el componente que más consumo de energía tenga en el ordenador, incluso más que el propio procesador. Piensa que un procesador de 100W ya se considera de alto consumo, mientras que si este consumo fuera de una GPU, se consideraría de bajo consumo.

La alimentación de la tarjeta gráfica

Las tarjetas gráficas hacen uso de la interfaz en paralelo PCI Express de la placa base, que es capaz de proporcionar hasta 75 W de potencia a los periféricos que le conectemos (sí, una tarjeta gráfica se considera un periférico en este ámbito). Eso sí, esto no significa que todo lo que vaya bajo ese puerto consuma precisamente dicha cantidad, pero 75W es el máximo de energía que la placa le puede proporcionar sin necesidad de conectar alimentación adicional.

Históricamente, era normal que a medida que este componente se iba modernizando se fue necesitando más y más potencia. ¿La solución? Crear un zócalo nuevo que de más potencia. Así pues se paso del PCI al AGP y de este al PCI Express.

Cuando los 75 W del PC Express se quedaron cortos, idearon una forma elegante de no tener que cambiar el estándar que eran los conectores adicionales en las placas base; en principio y durante más de 15 años han sido dos:

• El conector de 6 pines que da 75 W de potencia adicional.
• El conector de 8 pines con 150 W de potencia adicional.

En realidad, la cantidad de conectores que se le pueden conectar a una tarjeta gráfica no están limitadas en número, pero se suele ahorrar en la cantidad de pines. Así pues, si necesitamos darle 300 W a una tarjeta no vamos a usar cuatro conectores de 6 pines para un total de 24, usaremos dos de 8 pines para un total de 16 o uno de 12. Ya se sabe que cuanto menos pines mejor.

El nuevo conector de alimentación PCIe 5.0

Con la llegada de las fuentes de alimentación ATX 3.0 y el nuevo estándar PCI-Express 5.0, se han adecuado los estándares de PC a los nuevos requisitos de alimentación de la tarjeta gráfica, y las primeras en hacer uso de ello fueron las RTX 40 Series de NVIDIA, con ese conector adicional de 12+4 pines.

Dicho conector tiene por nombre 12VHPWR, y a raíz de la publicación del estándar ATX 3.0 ya varias fuentes de alimentación han comenzado a integrarlo de forma nativa (cuando salieron las RTX 40 Series al mercado, no quedaba más remedio que hacer uso de un adaptador que utilizaba hasta cuatro conectores PCIe de 8 pines cada uno de la fuente de alimentación para darle servicio). Este conector es capaz de proporcionar hasta un máximo de 600W de potencia por sí mismo, facilitando la conexión y el enrutamiento de cables, pero también garantizando que las tarjetas gráficas de nueva generación tengan toda la potencia que necesitan (incidimos en el hecho de que aunque sea capaz de proporcionar hasta 600W, este es el máximo, y no tiene por qué hacerlo si la gráfica no lo necesita).

De hecho, una de las grandes novedades del nuevo estándar es que ahora hay una comunicación directa entre la fuente de alimentación y la tarjeta gráfica, permitiendo un control más preciso de la energía; hasta ahora, la fuente de alimentación ni siquiera sabía si había algo conectado al raíl ni su consumo, y por su parte la gráfica tampoco tenía ninguna información. Con este nuevo conector, ahora hay una comunicación directa y en todo momento se sabe cuánta energía está llegando y cómo, por lo que el control es más preciso y se gana en eficiencia energética.

¿Se usa toda la alimentación en una tarjeta gráfica?

Ya lo hemos mencionado antes, pero aun así se ha de aclarar que las tarjetas gráficas no tienen por qué usar toda la potencia sumada. Algunas dejan margen para el overclocking, ya sea manual o automático. Otras, en cambio, lanzan variantes de sus tarjetas con mayor rendimiento aprovechando el margen que les da esa potencia de más para subir la velocidad de reloj de la gráfica.

El otro motivo por el cual se deja margen en cuanto al consumo es para instalar una memoria de vídeo más rápida, dado que las GPU son muy dependientes del ancho de banda, pero se ven limitadas por los chips de VRAM como la GDDR6 que están disponibles a gran escala en cada momento. Tanto NVIDIA como AMD han llegado a lanzar no una, sino varias veces, variantes más potente de sus tarjetas con mayor ancho de banda.

Dicho de otra manera, que la gráfica tenga uno de los nuevos conectores PCIe 5.0 12VHPWR capaz de suministrar hasta 600W de potencia mas los 75W que puede proporcionar el zócalo PCI-Express de la placa base no significa que vaya a consumir 675W, sino que podría llegar a hacerlo si lo necesitara. En la actualidad, las gráficas más potentes tienen un consumo máximo de unos 450W.

Ejemplos prácticos

Vamos a poner algunos ejemplos adicionales con gráficas que salieron al mercado hace unos años:

• Una AMD Radeon RX 550X tiene un TDP de 50 vatios, y, por lo tanto, no necesita conectores adicionales. Además, dispondrá de 25 W adicionales para overclocking.
• Una GeForce GTX 1060 6 GB tiene un TDP de 120 vatios, así que necesita los 75 W de la placa y un conector PCIe de 6 pines adicional (que le dará 75W adicionales, por lo que en realidad seguirá teniendo margen).
• Una Radeon RX 380X tiene un TDP de 190 vatios, y en este caso son dos conectores PCIe de 6 pines adicionales lo que necesita.
• Una GeForce RTX 2080 SUPER tiene un TDP de 250 W, así que necesita un conector PCIe de 6 y otro de 8 pines.
• Una Radeon RX Vega 64 necesita dos conectores PCIe de 8 pines porque su TDP es de 295 W.
• Hay casos especiales, como la PowerColor Radeon Devil 13 que tenía dos R9 290X, y que necesitaba cuatro conectores de 8 pines, ya que su TDP era de hasta 475 vatios.

Esto en cualquier caso depende del fabricante, que es quien diseña la gráfica y añade conectores PCIe según el consumo que tenga, así que no es algo de lo que tengáis que preocuparos: vuestra tarjeta gráfica ya tendrá los conectores adicionales de alimentación que necesite, y simplemente debéis estar seguros de darle esa alimentación adicional que necesita.

¿Por qué algunas gráficas no lo necesitan?

Ya comentamos al inicio que casi todas las gráficas necesitan estos cables de alimentación adicional, pero no todas. Las que no lo necesitan son modelos generalmente de gama baja y/o de bajo consumo, y éste no supera los 75 vatios que le proporciona la placa. Si ya tienen suficiente con esto, en ese caso no necesitarán nada más para funcionar.

Lógicamente, este tipo de gráficas tienen un rendimiento bastante más reducido que, en muchos casos, ni siquiera da para poder utilizarlas en juegos, o al menos no juegos que no sean livianos porque en cuanto tienen unos gráficos un tanto avanzados ya requerirán mayores recursos gráficos, algo que una de estas gráficas de bajo consumo no suele ser capaz de proporcionar (al menos no hasta la fecha).

En todo caso es preferible la alimentación extra a través del puerto PCI Express que tener que depender de una fuente de alimentación para la GPU. Y sí, hubo una época donde vendieron tarjetas gráficas como la Voodoo 5 5500 de 3Dfx y las GeForce FX que necesitaban enchufarse a la corriente con las molestias que todo esto conlleva.