GPU란 무엇이고 CPU와의 차이점은 무엇인지 알아봅시다.

GPU

그래픽 처리장치

[ Graphic Processing Unit ]

 

GPU는 영상정보를 처리하고 화면에 출력시키는 일을 합니다.

많은 게임들의 그래픽 사양이 높아지면서 그래픽카드 또한 나날이 발전해 성능이 높아지고 있습니다.

 

그런 GPU의 정의부터 알아보면 이렇습니다.

GPU는 Graphic Processing Unit(그래픽 처리 장치)의 약어로, 그래픽 처리, 특히 3D 모델링을 위한 프로세서로 탄생하였습니다.

 

1990년대 초기까지만 해도 PC에 장착된 그래픽카드는 단순히 CPU(Central Processing Unit: 중앙처리장치)의 연산 결과를 그림이나 글자 신호로 변환하여 모니터로 화면을 출력하는 어댑터(Adapter: 변환기)와 같은 부품으로 인식되고 있었습니다.

하지만 1990년대 중반 이후부터 PC의 멀티미디어 콘텐츠, 특히 게임이 주목을 받으면서 그래픽카드의 역할도 점차 변하기 시작했습니다.

 

1999년 NVIDIA 사에서 GeForce 256을 세계 최초의 GPU라고 판매하여 GPU라는 명칭이 대중적으로 사용되었습니다.

 

지포스는 CPU의 도움 없이 자체적으로 폴리곤의 변형 및 광원 효과를 구사하는 기능, 이른바 하드웨어 T&L을 갖추고 있습니다.

이는 이전까지 사용했던 그래픽 컨트롤러와는 확연히 다른 개념이었기 때문에 이를 구분하고자 GPU 라는 이름이 붙게 되었습니다.

 

그리고 1년 후인 2000년에는 AMD사에서 Radeon 이라는 GPU를 출시하며 양사의 경쟁을 이어오고 있습니다.

 

GPU 기반 그래픽카드를 탑재한 PC는 3D 그래픽 성능이 크게 향상되기 때문에 게임을 한층 원활하게 구동할 수 있습니다.

GPU의 개발로 인해 그래픽카드는 단순한 화면 출력 장치가 아닌 게임 성능 가속 장치로 성격이 변하게 되었습니다.

 

물론 게임 외에도 컴퓨터 그래픽 디자인 부분에서도 GPU의 혜택을 입긴 했지만, 일부 전문가를 제외한 일반 대중에게 있어 GPU의 영향을 가장 극명하게 느낄 수 있는 작업은 바로 게임임을 부정할 수는 없습니다.

 

참고로 GPU(지포스와 라데온)의 등장으로 인해, 하드웨어 T&L을 갖추지 못한 구형 그래픽 컨트롤러 기반의 그래픽 카드는 급격하게 시장에서 사라지기 시작했습니다.

 

우리가 잘 알고 있는 CPU와 GPU는 무엇이 다른 것일까요? 먼저, CPU의 특징부터 알아보겠습니다.

 

CPU는 엄청 똑똑한 인간의 뇌와 같습니다.

CPU의 연산을 담당하는 연산장치(ALU)는 구조가 매우 복잡하고, 각종 제어 처리를 담당하고 있습니다.

그래서 명령어가 입력된 순서로 출력하는 직렬 처리 방식 및 복잡한 계산에 대한 빠른 처리가 가능합니다.

 

수십억 개의 트랜지스터로 구축된 CPU는 여러 개의 프로세싱 코어를 갖출 수 있으며 보통 컴퓨터의 '뇌'로 간주됩니다.

CPU는 컴퓨터 및 운영 체제에 필요한 명령과 프로세스를 실행하므로 모든 현대 컴퓨팅 시스템에 필수적인 요소입니다.

또한 CPU는 웹서핑에서 스프레드시트 제작에 이르는 프로그램의 실행 속도를 결정하는 데도 중요하게 작용합니다.

 

그에 비해 GPU는 더 작고 보다 전문화된 코어로 구성된 프로세서입니다.

GPU는 연산 장치(ALU)의 구조가 단순하고, 작은 제어/캐시 영역을 가집니다.

그리고 다수의 코어로 이루어져 있습니다.

 

이러한 구조적인 특징으로 인해, 여러 개의 코어를 동시에 병렬로 작동시켜 부동 소수점 연산 등 특정 단순 계산을 빠르게 할 수 있습니다.

그렇기에 다량의 병렬연산이 필요한 3D 렌더링이나, 딥러닝, 블록체인 등에 GPU가 사용되고 있으며 연산을 가속해주기에 '가속기'라는 명칭으로 불리기도 합니다.

 

작업을 함께 수행함으로써 처리 작업을 동시에 (또는 병렬로) 여러 코어 간에 분할할 수 있을 때 대규모 성능을 제공합니다.

GPU는 더 높은 품질의 비주얼과 더 원활한 게임 플레이를 지원하므로 현대 게이밍을 위한 필수 구성 요소입니다.

GPU는 AI에도 유용합니다.

 

CPU와 GPU은 서로 공통점이 많습니다.

둘 다 아주 중요한 컴퓨팅 엔진입니다.

둘 다 실리콘 기반 마이크로프로세서입니다.

그리고 둘 다 데이터를 처리합니다.

하지만 CPU와 GPU는 아키텍처가 다르며 만들어진 용도가 다릅니다.

 

CPU는 다양한 작업에 적합하지만, 특히 웹 브라우징과 같이 대기 시간 또는 코어당 성능이 중요한 작업에 적합합니다.

강력한 실행 엔진인 CPU는 더 적은 수의 코어를 개별작업에 집중시키고 빠른 완료에 초점을 맞춥니다.

이 때문에 연속적인 컴퓨팅이나 데이터베이스 실행과 같은 작업에 적합합니다.

 

GPU는 특정 3D 렌더링 작업의 가속화와 같은 특정 목적을 위해 설계된 특수 ASIC(응용 프로그램별 집적 회로)로 시작되었습니다.

시간이 지나면서 이러한 고정된 기능의 엔진의 프로그래밍이 더욱 더 수월해졌으며 융퉁성도 높아졌습니다.

여전히 그래픽과 극사실적 게이밍 비주얼이 주요 기능이지만, GPU는 AI를 비롯하여 다양한 응용 프로그램을 처리하며 점점 더 범용 프로세서로도 진화해 왔습니다.

 

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