인공지능(AI)에 대해 이야기하면서 GPU를 빼놓을 수는 없습니다. GPU는 PC의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 컴퓨터에서 그래픽 작업을 하려면 반드시 필요합니다. 많은 사람들은 GPU를 게임을 실행하기 위한 PC의 일부 정도로 이해하지만 그 이상의 의미가 있습니다. GPU에 대해 알아야 할 사항들을 소개합니다.
※ 이 글은 아래 기사 내용을 토대로 작성되었습니다만, 필자의 개인 의견이나 추가 자료들이 다수 포함되어 있습니다.
- 원문: What is a GPU? Inside the component that powers gaming and more
- URL: https://www.xda-developers.com/gpu/
GPU란 무엇인가요?
먼저 그래픽 처리 장치(GPU: Graphics Processing Unit)가 정확히 무엇인지 명확히 알아봅니다. GPU는 기본적으로 셰이더(shaders)라고 하는 여러 개의 개별적으로 약한 코어를 사용하여 3D 그래픽을 렌더링하는 프로세서입니다.
GPU는 CPU에 통합되어 있거나, 노트북과 같은 장치의 마더보드에 납땜되어 있거나, 그래픽 카드라고 하는 PC에 연결할 수 있는 완전한 장치의 일부로 제공될 수 있습니다. 우리는 종종 GPU와 그래픽 카드를 혼용해서 사용하지만, GPU는 카드 내부의 프로세서일 뿐입니다.
CPU와 GPU의 주요 차이점은 후자는 일반적으로 3D 작업(예: 비디오 게임 또는 렌더링)에 특화되어 있으며 워크로드를 병렬로 처리하는 데 탁월하다는 것입니다. 병렬 처리를 사용하면 모든 코어가 동일한 작업을 동시에 처리하므로 CPU는 어려움을 겪습니다.
CPU는 직렬 또는 순차 처리에 최적화되어 있으므로 일반적으로 하나 또는 몇 개의 코어만 단일 작업을 동시에 처리할 수 있습니다. 그러나 전문화된다는 것은 GPU가 CPU가 사용할 수 있는 많은 작업에 적합하지 않다는 것을 의미합니다.
GPU는 그래픽 카드의 중추 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있으며, 프로세서, 마더보드, VRAM이라는 전용 메모리 및 쿨러와 함께 제공되므로 사실상 그 자체로 컴퓨터와 같은 장치입니다.
뿐만 아니라 그래픽 카드는 단일 PCIe 슬롯을 통해 PC에 쉽게 연결할 수 있으며, 심지어는 노트북에 그래픽 카드를 연결할 수 있는 USB 타입 C 포트를 사용하는 썬더볼트 포트를 통해서도 연결할 수 있습니다. 성능 잠재력과 업그레이드의 용이성 측면에서 그래픽 카드와 같은 구성 요소는 없습니다.
GPU를 만드는 회사
GPU의 기원은 GPU의 전통적인 사용 사례인 비디오 게임의 역사와 관련이 있습니다. 최초의 GPU가 언제 만들어졌는지 말하기는 어렵지만, 1994년 소니가 도시바 칩을 사용한 오리지널 플레이스테이션(PlayStation) 콘솔에서 이 용어를 처음 사용한 것으로 보입니다.
5년 후, 엔비디아는 이전에는 CPU에서 수행하던 변환 및 조명 작업을 수행할 수 있다는 이유로 자사의 지포스 256이 최초의 GPU라고 주장했습니다. 엔비디아는 최초의 GPU를 만들지 않았고, 최초의 데스크톱용 그래픽 카드도 아니었다는 점은 확실합니다.
초기의 그래픽 프로세서는 단순했기 때문에 수많은 회사가 콘솔, 데스크톱 및 기타 컴퓨터용 GPU를 만들었습니다. 하지만 GPU가 발전하면서 제작 난이도가 높아지자 많은 기업이 시장에서 철수하기 시작했습니다. 더 이상 도시바나 소니와 같은 일반 전자 회사에서 GPU를 만드는 것을 볼 수 없었고, 3dfx 인터랙티브와 같이 GPU만 만들던 많은 회사도 파산했습니다.
2000년대 초반이 되자 그래픽 업계에는 두 개의 메이저 업체만 남게 되었습니다: 엔비디아와 ATI로, 후자는 2006년에 AMD에 인수되었습니다.
20년이 넘는 기간 동안 콘솔과 PC를 위한 고성능 그래픽을 만들 수 있는 회사는 Nvidia와 ATI/AMD가 유일했습니다. 반면에 통합 그래픽 분야에서는 통합 GPU를 만들려는 강력한 인센티브가 있고, 그다지 어렵지 않기 때문에 더 다양한 업체들이 참여했습니다. 하지만 인텔이 2022년에 고성능 GPU 시장에 진입하면서 2강 구도가 3강 구도로 바뀌었습니다.
GPU의 용도
그래픽 카드의 주요 용도는 게임이었지만, 최근 몇 년 동안 더 광범위한 컴퓨팅 성능에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 그 중요성이 점점 줄어들고 있습니다. GPU의 코어가 그래픽 그 이상의 용도로 유용하게 사용되면서 범용 GPU(GPGPU)라고 하는 데이터 센터 및 인공 지능에 최적화된 칩이 등장했습니다.
수요가 너무 많아져 엔비디아의 데이터 센터 GPU는 게임용 GPU보다 더 많은 수익을 창출하고 있습니다. AMD와 인텔도 데이터 센터 및 AI GPU에 대한 수요를 노리고 있습니다. 결국 새로운 시장이 구체화되면서 다른 기업들도 이 경쟁에 뛰어들 수 있습니다.
AI 워크로드의 경우, GPU는 AI 이미지 생성이나 대규모 언어 모델(LLM) 학습과 같은 분야에서 매우 중요해졌습니다. GPU의 병렬 처리 능력이 AI의 대규모 행렬 연산에 적합하기 때문입니다.
엔비디아 vs AMD vs 인텔 GPU
최근까지만 해도 GPU를 만드는 업체는 엔비디아와 AMD뿐이었지만 이제는 얼마 전 Arc GPU로 경쟁에 뛰어든 인텔도 경쟁에 가세했습니다. 어떤 브랜드도 다른 브랜드보다 완전히 우월하지는 않으며 각각의 장단점이 있습니다. 엔비디아는 최고의 성능과 가장 매력적인 기능을 갖춘 최고의 게이밍 GPU를 원하는 사람들을 위한 옵션으로 자리매김해 왔습니다.
엔비디아의 그래픽 카드는 일반적으로 성능이 뛰어나지만, 적어도 AMD와 현재 인텔의 그래픽 카드에 비해 가격이 비싼 편입니다. 또한 엔비디아의 독점 기능은 광고에 미치지 못할 수도 있습니다. 예를 들어, DLSS는 엔비디아 카드에 매우 유용한 기능이지만, 많은 게임에서 지원되지 않고 몇 가지 단점이 있습니다.
반면 AMD는 항상 엔비디아와 경쟁해 온 것은 아닙니다. AMD는 역사적으로 더 나은 가치의 GPU를 제공해 왔으며, 종종 엔비디아의 최고급 카드에 도전장을 내밀지 않았습니다. 엔비디아는 종종 AMD가 저가형 GPU 시장을 자유롭게 장악하도록 내버려 두었으며, 오늘날에는 특히 그렇습니다. AMD는 일반적으로 기능 면에서 엔비디아에 뒤처지지만, 경쟁사를 따라잡고 때로는 경쟁사를 능가하는 좋은 실적을 보유하고 있습니다.
인텔은 게이밍 GPU 시장에 진출한 지 1년 정도밖에 되지 않았기 때문에 아직 자리를 잡지는 못했지만 지금까지 인텔은 AMD가 일반적으로 제공하는 가치로 경쟁해 왔습니다. 인텔의 가장 큰 어려움은 드라이버, 즉 게임에서 GPU가 얼마나 잘 작동하는지에 결정적인 역할을 하는 소프트웨어였습니다.
인텔은 2022년에 1세대 아크 알케미스트 GPU를 출시한 이후 드라이버 최적화에 힘써 왔으며, 오늘날 인텔의 아크 A750은 저가형 및 중급형 PC에서 인기 있는 선택이 되었습니다.
마치며
각 회사의 강점은 분명합니다. 엔비디아는 예산이 넉넉하고 뛰어난 성능과 최첨단 기능을 모두 원하는 사람들에게 최고의 선택입니다. AMD는 더 많은 사람들을 위한 브랜드이며, AMD의 최고급 카드는 일반적으로 성능과 기능 면에서 엔비디아에 미치지 못하지만 예산 범위가 확실히 정해져 있습니다.
현재 인텔은 좋은 중급형 GPU를 제공하고 있지만 거기까지입니다. 인텔이 2024년에 어떤 제품을 내놓을지는 아직 알려지지 않았지만 이전 쇼케이스보다 더 나은 제품이 나오길 기대합니다. 일반적으로 GPU 시장은 향후 몇 년 동안 엔비디아가 하이엔드 부문으로 더 많이 이동하고 인텔이 경쟁에 뛰어들면서 변화를 맞이할 것으로 예상됩니다. 이 상황이 어떻게 전개될 지 좀 더 지켜보아야 할 시점입니다.
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