GPU

그래픽 처리 장치(GPU)란 무엇인가요?

그래픽 프로세싱 유닛은 그래픽 프로세서 또는 GPU라고도 하며, 그래픽 카드, 마더보드, 휴대폰 및 개인용 컴퓨터(PC)를 포함한 다양한 장치에서 컴퓨터 그래픽 및 이미지 처리를 가속화하도록 설계된 전자 회로의 한 유형입니다.

GPU는 수학 계산을 빠르게 수행하여 컴퓨터가 여러 프로그램을 실행하는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있으며, 이러한 기능 덕분에 GPU는 머신 러닝(ML), 인공 지능(AI), 블록체인과 같은 신흥 및 미래 기술의 중요한 기반 요소가 됩니다.

1990년대 GPU가 발명되기 전에는 PC와 비디오 게임 컨트롤러의 그래픽 컨트롤러가 작업을 수행하기 위해 컴퓨터의 중앙 처리 장치(CPU)에 의존했습니다. 1950년대 초부터 CPU는 컴퓨터에서 가장 중요한 프로세서였으며, 논리, 제어, 입출력(I/O)과 같이 프로그램 실행에 필요한 모든 명령을 실행했습니다. 그러나 1990년대 개인용 게임과 컴퓨터 지원 설계(CAD)의 등장으로, 업계는 짧은 시간 안에 픽셀을 결합할 수 있는 더 빠르고 효율적인 방법이 필요해졌습니다.

2007년에 Nvidia는 CUDA(Compute Unified Device Architecture)를 구축했습니다. 이는 개발자에게 GPU의 병렬 컴퓨팅 성능에 직접 접근할 수 있게 해 주는 소프트웨어로, GPU 기술이 이전보다 훨씬 더 광범위한 애플리케이션에서 사용될 수 있도록 했습니다. 2010년대에는 GPU 기술이 비약적으로 발전했으며, 그중 아마도 가장 중요한 것은 레이 트레이싱(카메라에서 빛의 방향을 추적하여 컴퓨터 이미지를 생성하는 기술)과 텐서 코어(딥 러닝을 가능하게 하도록 설계됨)였습니다.

이러한 발전 덕분에 GPU는 AI 가속 및 딥 러닝 프로세서에서 중요한 역할을 해 왔으며 AI 및 ML 애플리케이션 개발을 가속화하는 데 기여했습니다. 오늘날 GPU는 게임 콘솔과 편집 소프트웨어를 구동하는 것 외에도 많은 조직에 중요한 최첨단 컴퓨팅 기능을 제공합니다.

GPU는 어떻게 작동하나요?

오늘날의 GPU는 수행하도록 설계된 작업의 다양한 부분을 모두 처리하기 위해 많은 멀티프로세서를 활용합니다.

GPU에는 자체 Rapid Access Memory (RAM)가 있으며, 이는 칩이 필요에 따라 접근하고 수정할 수 있는 코드와 데이터를 저장하는 데 사용되는 특정 유형의 전자 메모리입니다. 고급 GPU에는 그래픽 편집, 게임 또는 AI/ML 사용 사례와 같은 컴퓨팅 집약적 작업에 필요한 대량의 데이터를 보관하도록 특별히 제작된 RAM이 탑재되는 경우가 많습니다.

널리 사용되는 두 가지 GPU 메모리는 6세대 그래픽용 더블 데이터 레이트 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리(GDDR6)와 차세대 GDDR6X입니다. GDDR6X는 GDDR6보다 전송된 비트당 전력을 15 percent 적게 소비하지만, GDDR6X가 더 빠르기 때문에 전체적으로는 더 많은 전력을 소비합니다. iGPU는 컴퓨터의 CPU에 통합되거나 CPU 옆 슬롯에 꽂혀 PCI Express 포트를 통해 연결될 수 있습니다. iGPU는 컴퓨터의 CPU에 통합되거나 CPU 옆 슬롯에 꽂혀 PCI Express 포트를 통해 연결될 수 있습니다.

GPU의 다양한 유형은 무엇인가요? 

GPU에는 세 가지 유형이 있습니다: 개별 GPU, 통합 GPU, 가상 GPU.

Discrete GPU: 디스크리트 GPU, 즉 dGPU는 장치의 CPU와 독립적인 그래픽 프로세서로, CPU는 컴퓨터가 제대로 작동할 수 있도록 정보를 수신하고 처리하는 역할을 합니다. 독립형 GPU는 일반적으로 비디오 편집, 콘텐츠 제작 또는 고급 게임과 같은 특수 요구 사항이 있는 고급 애플리케이션에 사용됩니다. 이들은 별도 보드용 커넥터가 있는 서로 다른 칩이며, 일반적으로 단축 슬롯을 사용하여 CPU에 연결됩니다. 가장 널리 사용되는 디스크리트 GPU 중 하나는 PC 게임 산업을 위해 특별히 만들어진 Intel Arc 브랜드입니다.

통합 GPU: 통합 GPU 또는 iGPU는 컴퓨터나 장치의 인프라에 내장되어 있으며, 일반적으로 CPU 옆에 있습니다. 통합 GPU 설계는 2010년대에 Intel에 의해 도입되었습니다. 이후 MSI, ASUS, Nvidia와 같은 제조업체들은 GPU를 CPU와 결합하는 강력한 이점(사용자가 PCI Express 슬롯을 통해 GPU를 직접 추가할 필요 없이)을 깨닫게 되었고, 이에 따라 통합 GPU는 점점 더 인기를 얻게 되었습니다. 오늘날 통합 GPU는 노트북 사용자, 게이머 및 PC에서 컴퓨팅 집약적인 프로그램을 실행하는 기타 사용자들에게 여전히 인기 있는 선택입니다.

가상 GPU: 가상 GPU는 개별 또는 통합 GPU와 동일한 기능을 갖지만 하드웨어는 없습니다. 가상 GPU는 클라우드 인스턴스용으로 구축된 GPU의 소프트웨어 버전일 뿐이며, 물리적 GPU와 동일한 워크로드를 실행하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 하드웨어가 없기 때문에 가상 GPU는 물리적 제품보다 유지 관리가 더 간단하고 비용이 적게 듭니다.

GPU와 CPU의 차이점은 무엇인가요?

CPU와 GPU는 작업 처리를 위한 많은 코어와 트랜지스터를 갖추는 등 설계 면에서 유사하지만, 기능 측면에서는 CPU가 GPU보다 더 다재다능합니다. GPU는 그래픽 처리나 머신 러닝과 같은 단일한 특정 연산 작업에 집중하는 경향이 있습니다.

CPU는 컴퓨터 시스템 또는 장치의 심장이자 두뇌입니다. CPU는 작업에 대해 프로그램 또는 소프트웨어 애플리케이션으로부터 일반적인 명령이나 요청을 받습니다. 반면 GPU는 고해상도 이미지와 비디오의 빠른 처리를 포함하는 경우가 많은 더 구체적인 작업을 수행합니다. 작업을 수행하기 위해 GPU는 그래픽 렌더링 또는 기타 연산 집약적 기능에 필요한 복잡한 수학적 계산을 지속적으로 수행합니다.

CPU와 GPU의 가장 큰 차이점 중 하나는 CPU는 더 적은 수의 코어를 사용하는 경향이 있으며 작업을 선형 순서로 수행하는 반면, GPU는 수백 개 또는 수천 개의 코어를 갖추고 병렬 처리를 지원하여 매우 빠른 처리 속도를 제공한다는 점입니다.

최초의 GPUs는 3D 그래픽 렌더링을 가속화하여 영화와 비디오 게임 장면을 더욱 사실적이고 몰입감 있게 보이도록 하기 위해 만들어졌습니다. 최초의 GPU 칩인 Nvidia의 GeForce는 1999년에 출시되었고, 고속 병렬 처리 기능 덕분에 GPU 기능이 다른 영역으로 확장될 수 있었던 빠른 성장기가 곧 이어졌습니다.

병렬 처리 또는 병렬 컴퓨팅은 전체 컴퓨팅 작업의 서로 다른 하위 집합을 수행하기 위해 두 개 이상의 프로세서에 의존하는 컴퓨팅 유형입니다. GPU가 등장하기 전에는 구세대 컴퓨터가 한 번에 하나의 프로그램만 실행할 수 있었으며, 작업을 완료하는 데 종종 몇 시간이 걸렸습니다. GPU의 병렬 처리 기능을 통해 많은 계산이나 작업을 동시에 수행할 수 있어 구형 컴퓨터에 탑재된 CPU보다 더 빠르고 효율적입니다.