Reporting Date: October. 18, 2024
그래픽 카드의 전반적인 구조와 기능에 대해 다루고자 한다.
목차01 처리 장치 (Processing Unit)
⌎CPU (Central Processing Unit)
⌎ GPU (Graphics Processing Unit)
⌎ 비디오 컨트롤러 (Video Controller)
01 처리 장치 (Processing Unit)
모든 처리 장치는 메모리에서 데이터를 가져와 이를 처리한다.
CPU (Central Processing Unit)
컴퓨터 시스템의 중앙 처리 장치.
모든 연산과 논리적 처리를 담당하는 핵심 컴포넌트.
컴퓨터의 두뇌 🧠역할을 하며, 다음과 같은 작업을 수행한다.
- 프로그램 실행
- 데이터 처리
- 입력과 출력의 제어 등
1 . 멀티스레딩 (Multithreading)
하나의 프로그램 내에서 여러 작업을
동시에 수행하기 위해 여러 스레드를 사용하는 기술.
각 스레드는 프로그램 내에서 독립적인 실행 흐름을 가지며,
같은 자원을 공유하면서 동시에 실행된다.
이를 통해 CPU 자원을 효율적으로 사용하고,
프로그램의 처리 속도를 높일 수 있다.
2 . 컨텍스트 스위칭 (Context Switching)
CPU가 작업 간 전환을 수행하는 과정.
멀티스레딩 환경에서 하나의 작업(스레드)을 잠시 중단하고,
다른 작업을 처리하기 위해 작업의 상태 정보를 [ 저장 + 복원 ] 하는 단계를 거친다.
이 과정은 CPU가 여러 작업을 효율적으로 처리할 수 있도록 지원하지만,
컨텍스트 스위칭 오버헤드로 인해 성능 저하가 발생할 수도 있다.
GPU (Graphics Processing Unit)
그래픽 처리 장치.
3D 그래픽과 비디오 처리를 가속화하기 위해 개발된 장치로,
최근에는 병렬 연산에 널리 사용되고 있다.
대규모 데이터를 주로 처리하며, 주요 활용 예시는 다음과 같다:
- 딥러닝
- 렌더링
- 머신러닝
- 이미지 처리
- AI 모델 학습
- 복잡한 그래픽 연산 등
(GPU가 포함된 하드웨어 전체를 그래픽 카드라고 부른다.)
1 . 병렬 처리 (Parallel Processing)
여러 코어에서 동시에 여러 작업을 처리하는 방식.
이 방식은 멀티코어 CPU와 GPU에서 주로 사용된다.
여러 개의 코어가 독립적으로 동작하면서 데이터를 동시에 처리하므로,
병렬 처리에서는 CPU보다 훨씬 뛰어난 성능을 발휘할 수 있다.
2 . CUDA (Compute Unified Device Architecture)
NVIDIA GPU에서 사용되는 병렬 처리 플랫폼이자 라이브러리이다.
GPU의 병렬 처리 성능을 극대화하여 대규모 데이터를 신속하게 처리할 수 있도록 돕는다.
주로 딥러닝, 머신러닝, 고성능 컴퓨팅에서 활용되며,
GPU를 프로그램적으로 제어할 수 있게 해준다.
3 . AGP (Accelerated Graphics Port)
그래픽 데이터를 [ CPU → GPU ] 로 전달하는 초기 버스 인터페이스.
과거에는 GPU가 그래픽 연산을 수행하는 동안 데이터를 빠르게 처리할 수 있도록 돕는 역할을 했다.
그러나 현재는 PCI Express가 AGP를 대체하여 더 빠른 대역폭을 더 높은 데이터 전송 속도를 제공한다.
GPU는 그래픽 처리를 담당하며, 화면에 표시할 이미지를 렌더링한다.
이 과정은 병렬 처리 방식으로 이루어지며, 다음과 같은 요소들을 처리한다.
- 광원
- 픽셀 값
- 좌표 값
- 텍스처 등
이를 통해 GPU는 대량의 데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있다.
비디오 컨트롤러 (Video Controller)
프레임 버퍼의 내용을 CRT 화면에 출력하는 데 필요한 핵심 요소.
비디오 컨트롤러는 픽셀 데이터를 처리하여 화면에 매핑하고,
이를 빛의 세기에 맞게 발광시켜 최종적으로 화면에 표시할 이미지를 생성한다.
픽셀 데이터 처리란, 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환하는 작업을 의미하며,
이를 통해 이를 통해 각 픽셀이 화면에서 발광하는 밝기를 조절한다.
또한, 램덱 (RAMDAC)은 변환 속도를 극대화하기 위해
전압 보기표 (lookup table)를 사용하여 빠른 속도로 전압 변환을 할 수 있도록 돕는다.
이 과정은 디스플레이의 색상, 밝기 및 해상도를 제어하는 중요한 작업으로,
화면에 표시되는 이미지의 품질에 직접적인 영향을 미친다.
02 그래픽 카드 (Graphics Card)
1 . 외장형 (Internal)
메인 보드 외에 별도로 별도로 독립된 그래픽 카드.
PCI 슬롯에 장착하여 사용한다.
2 . 내장형 (External)
메인 보드나 CPU에 내장된 그래픽 카드.
GPU가 CPU에 완전히 통합한 경우, 버스 연결 거리가 짧아
외장형에 비해 GPU–CPU 간의 데이터 교환은 매우 빠르지만,
이를 감안하더라도 기능 면에서는 외장형 그래픽 카드가 더 우수하다.
NVIDIA
1993년에 설립된 미국의 기술 회사.
GeForce 시리즈를 포함한 GPU를 제조하는 것으로 유명하다.
주로 그래픽 카드, 인공지능(AI), 자율주행 자동차,
데이터 센터 등의 분야에서 혁신적인 기술을 개발하고 있으며,
최근에는 딥 러닝과 AI 연산에 특화된 Tensor Core 기술을 사용하는 GPU를 생산한다.
- GeForce (게이밍)
- Tesla (데이터 센터와 AI)
- RTX 시리즈 (실시간 레이 트레이싱)
- Quadro (전문 디자인 및 그래픽 작업)
ATI (Array Technologies, Inc.)
1985년에 설립된 캐나다의 GPU 제조사.
Radeon 시리즈로 잘 알려져 있었으며,
그래픽 카드뿐만 아니라 칩셋 (chipset), 마더보드 (motherboard)등을 생산했다.
2006년, ATI는 AMD(Advanced Micro Devices)에 인수되었다.
이후 AMD는 ATI 브랜드를 사용하지 않고, 자체 Radeon 시리즈로 그래픽 카드를 출시하고 있다.
- Radeon 시리즈 (게이밍 및 그래픽 작업)
- FirePro (전문 디자인 및 그래픽 작업)
NVIDIA는 GeForce 시리즈로, ATI/AMD는 Radeon 시리즈로
주로 게이밍과 그래픽 처리 시장에서 경쟁 중이다.
'2024 - 2학기 > OpenGL' 카테고리의 다른 글
| 3.2 그래픽 컬러 처리 (6) | 2025.02.04 |
|---|---|
| 3.1 그래픽 컬러 처리 (0) | 2025.02.02 |
| 2.4 그래픽 출력 장치 (2) | 2024.12.24 |
| 2.3 벡터 그래픽 장치 (22) | 2024.10.20 |
| 2.2 래스터 그래픽 장치 (15) | 2024.10.20 |
