Les targetes gràfiques

Avui vull parlar d’un tema que moltes vegades ni ens plantegem ni sabem que existeix ni què fa: la targeta gràfica del nostre ordinador. Perquè em vaig quedar parat quan vaig llegir la notícia a Xataka  de la propera presentació de la nova targeta de NVidia a partir del 17 de març, la GTX Titan-X amb 12 GB de VRAM (Video Ram) i una GPU (graphics processor unit) amb 8.000 milions de transistors, per una mica més de 1.000 euros, molt per sota de la Titan-Z (que val 2.850 euros). Així que vaig pensar que si hi ha qui paga aquest preu per a una targeta gràfica, valia la pena d’explicar-ho una mica.

Què fa la targeta gràfica?

La principal funció de la targeta gràfica, com us podeu imaginar, és rebre les dades i les instruccions de la CPU per a poder dibuixar en pantalla el contingut gràfic. Dit així no sembla que sigui necessària gran cosa. De fet, la major part d’ordinadors porten una senzilla targeta gràfica integrada. Però si penseu què es necessita per fer una imatge en 3D, les coses es compliquen perquè ha de dibuixar una imatge, afegir-hi llum, textura i color. Les targetes integrades, en gairebé tots els portàtils i els equips de sobretaula de gamma baixa, s’anomenen on-board video i permeten de treballar perfectament amb imatges 2D, el que fem amb les aplicacions de cada dia o per accedir a internet, i acostumen a fer servir una part de la RAM de l’ordinador per fer la feina, així que tenim menys per a treballar que la que teòricament tenim. Quan hi afegim una targeta gràfica es desactiva la targeta integrada i tota la feina, la fa la nova targeta. Els avantatges de les targetes integrades són el cost, el poc espai que ocupen i el baix consum. Una nova tendència a on van els fabricants avui, Intel i AMD, és integrar la capacitat gràfica dins el disseny de la CPU (el que es coneix com a APU o accelerated processing unit), això és el que han fet els de Sony amb la PlayStation 4 i els de Microsoft amb l’Xbox One, perquè com podeu suposar les consoles també necessiten una targeta gràfica.

El que potser no sabeu és que les targetes gràfiques es fan servir, també, per crackejar contrasenyes gràcies a la seva gran capacitat de càlcul en paral·lel. Gràcies a la gran quantitat de ‘cores’ o CPU que té cada targeta, perquè ja fa un cert temps que les CPU o GPU tenen dintre seu moltes CPU o unitats de processament anomenades cores, fa que el tractament de dades sigui molt més potent, ràpid i pot tractar més operacions en paral·lel. Es diu, perquè encara no n’hi ha especificacions exactes, que la nova targeta tindrà 3.072 nuclis CUDA.

Al final del 2012 es va presentar en públic un cluster o conjunt d’ordinadors de 5 servidors amb 25 targetes AMD Radeon amb el software necessari per a endevinar qualsevol contrasenya d’un sistema Windows amb el senzill mètode de provar-los tots. D’això, se’n diu força bruta, perquè la maquineta era capaç de provar 350.000 milions de passwords cada segon. De manera que la versió criptogràfica NTLM de Microsoft, la bona, per a un password de 8 caràcters amb majúscules, minúscules, dígits i símbols (són 95^8 combinacions o 6.634.000.000.000.000 de combinacions), representava per a la maquineta o conjunt de maquinetes 5,5 hores de feina. Si es feia servir la versió més simple d’algorisme, la LM, que moltes empreses fan servir per compatibilitat amb sistemes Windows més antics, el sistema endevinava el password en 6 minuts. Podeu llegir l’article sencer a Arstechnica i una evolució de l’art de crackejar contrasenyes a Infosec.

Però no cal anar tan lluny ni fer invents del TBO: si agafem una targeta relativament estàndard fa un temps, una Radeon 5770 (75 euros a PC Componentes), i un programa de crackejar per força bruta com ‘ighashgpu’, trobem que si fem servir la CPU de l’ordinador per descobrir una contrasenya de 5 caràcters com ‘fjR8n’ encriptada amb el sistema segur NTLM de Microsoft, el programa triga 24 segons, a un ritme de 9,8 milions de passwords per segon. Si el mateix programa fa servir la GPU, triga menys d’un segon, a un ritme de 3.300 milions de passwords per segon. Si passem a un password de 6 caràcters, com per exemple ‘pYDbL6’, la CPU triga 1h 30m, i amb la GPU ho tenim llest en 4 segons. Si passem a 7 caràcters, ‘fh0GH5h’, la CPU trigarà 4 dies i la GPU 17m 30s. Imagineu que les normes de seguretat d’una empresa us obliguen a tenir contrasenyes d’aquesta mena, segur segur que no acaben apuntats en un post-it enganxat al costat de la pantalla…

Les parts de la targeta

Les quatre parts més importants de la targeta gràfica són:

1. Una connexió amb la placa base per a rebre les dades i l’alimentació elèctrica (PCIe o PCI Express a les més modernes). Tingueu en compte que podeu tenir problemes de consum elèctric si no disposeu d’una font d’alimentació potent perquè gasta molta energia.

2. Un processador o més, anomenats GPU (Graphics Processing Unit).

3. Memòria per a tenir la informació de cada píxel i guardar temporalment dades.

4. Una connexió a un monitor per a veure el resultat de la feina, o més d’un monitor. El que es coneix com a dual-head o dos caps.

5. Una de les coses que més caracteritzen les plaques gràfiques són els enormes dissipadors de calor que necessiten per no desfer-se.

Una mica d’història

No podia deixar passar l’oportunitat de recordar que la primera targeta gràfica per a PC, feta per IBM el 1981, es deia MDA (Monochrome Display Adapter) i que, com el seu nom indica, només permetia text en color verd o blanc sobre una pantalla negra, sense gràfics. Oferia 80 columnes per 25 ratlles i 4 KBytes de memòria. La mateixa placa tenia la interfície paral·lela per a connectar la impressora. En simultani sortien les CGA (Color Graphics Adapter) amb una resolució de 640 x 200 píxels i 16 colors, no tenien la interfície paral·lela per a la impressora, així que si volies imprimir t’havies de comprar també la placa MDA, uns 335 dòlars de l’època. Per als nostàlgics, cal recordar les plaques Hercules (HGC) que van aparèixer el 1982, la primera targeta no IBM que feia la competència al gegant i que permetia resolucions gràfiques als monitors monocrom de fins a 720 x 348 píxels. La successora de la CGA va ésser l’EGA (Enhanced Graphics Card) el 1984 per al nou PC/AT, amb resolucions de 640 x 350, una paleta de 16 colors a elegir entre 64 i la fantàstica quantitat de 64 kBytes de memòria.

Al cap de poc temps, el 1987, van aparèixer al mercat les VGA (Video Graphics Array) que permetien fins a 256 colors amb resolucions de 320 x 200, les primeres a introduir el connector de 15 pins que tots coneixem, i la resolució de 640 x 480 píxels en 16 colors que es va convertir en estàndard.

Una resolució actual QXGA pinta milions de colors a resolucions de 2.040 x 1.536 píxels.

Com saber quina placa tenim? Si teniu un Mac, aneu a la poma, seleccioneu ‘Sobre aquest Mac’ i ja sabreu quina placa teniu. Si en voleu més informació, feu clic a ‘Informe del sistema’ i sota l’apartat ‘Gràfics/Pantalles’ trobareu la descripció del que teniu.

Si teniu un PC, executeu el següent programa: dxdig (per fer-ho aneu a Inici, seleccioneu ‘executar’) que és l’eina de diagnòstic de DirectX, feu clic a l’apartat ‘Display’ i podreu llegir la informació de la vostra placa gràfica. Veureu que totes les plaques són produïdes amb xips AMD o NVidia.

Qui la necessita?

Tothom necessita una targeta gràfica, però qui necessita una targeta de tan altes prestacions i que costa més d’un miler d’euros?

-Els fanàtics dels jocs, que volen la màxima velocitat i realisme al seu monitor.

-I, sobretot, la gent que treballa en 3D.

Una molt bona comparativa de targetes, la trobareu a Geektopia i veureu que la millor recomanació és gastar-se de 150 a 200 euros en una targeta per a jugar.