그래픽카드 프로세서 구성 살펴보기

안녕하세요. 매일 IT, 밀릿입니다. 조립형 PC를 구매하겠다는 다짐으로 PC를 구성하는 여러 핵심 구성품들에 대해 하나씩 살펴보고 있습니다. CPU에 이어 그래픽카드에 대해 계속해서 살펴보고 있는 중이며, 그래픽 카드의 역할과 제조 유통 방식들을 간략히 살펴보았습니다. 이번 포스팅에서는 좀 더 세부적으로 들어가 그래픽카드를 구성하고 있는 기술적인 요소들이 명칭과 그에 따른 역할들을 살펴보고자 합니다. 과거와 달리 PC에 요구되는 그래픽 사양이 엄청나게 올라갔기 때문에, 그래픽카드를 구성하는 부품들의 수와 성능도 발맞춰 업그레이드되었습니다. CPU에 이어 가장 중요한 요소 중 하나로 그래픽카드가 꼽히는 만큼 그 구성의 복잡성도 상당합니다.

복수의 포스팅을 통해 외장 그래픽 카드의 구성 요소들을 하나씩 살펴볼 예정입니다. 이번 포스팅에서는 그 첫 번째로 그래픽카드의 핵심 두뇌라 할 수 있는 프로세서의 구성을 살펴보려고 합니다. 과거 그래픽카드의 프로세서라 함은 단순히 이미지를 디스플레이 장치에 구현하는 CPU의 작업을 보조하는 정도의 역할에 그쳤지만, 독자적인 연산 처리 능력이 강조됨에 따라 이를 GPU, Graphics Processing Unit으로 명명하고 그래픽 처리에 할당된 하나의 코어로 보는 시각이 현재는 일반적입니다. GPU는 최근 몇 년 사이 자율주행 자동차와 인공지능 카메라 등의 기술이 발전하면서 차세대 전자 기기의 핵심적인 기능을 위한 요소로 발돋움하기도 했습니다.

 

 

GPU의 구성은 상당히 복잡합니다. CPU에서 전달된 명령어를 그래픽카드 내 장치들에게 전달하는 커맨드 프로세서, 그래픽 연산의 보조적 역할을 위한 연산작업에 투입되는 비동기 컴퓨트 엔진, 커맨드 프로세서를 보조하는 디스페처, 그래픽 구현을 담당하는 지오메트리 프로세서, 그래픽 완성도를 높여주는 테셀레이터, 캐시 메모리, 렌더 아웃풋 유닛, 디스플레이 컨트롤러, 메모리 컨트롤러 등, 이름만 들어서는 쉽게 그 역할을 추정하기 힘든 요소들로 구성되어 있습니다. 기본적으로는 일반 PC 내 논리 흐름과 유사하게 명령이 전달되면 해당 명령을 각 요소에 전달하고, 그래픽 구현의 핵심이 되는 연산과 그래픽 정밀도를 위한 연산 작업, 그리고 그래픽에 직접적으로 영향을 미치지는 않지만 소프트웨어 프로그램 내부에서의 옵션 등 기능 조절을 위해 부가적으로 요구되는 연산을 담당하는 요소들의 집합이 바로 GPU라고 이해할 수 있을 것 같습니다.

 

특히 GPU 프로세서의 구성을 보며 놀라웠던 것은 그래픽을 구현하는 각각의 유닛이 별도로 존재하고, 또 과거에는 기술적 한계로 불가능했던 그래픽의 표현 작업이 추가 유닛 탑재로 구현이 가능하게 되었다는 점입니다. 그도 그럴 것이 이전의 그래픽 카드 형태, 지금과 달리 별도의 쿨링 시스템이 내장되지 않은 형태의 그래픽 카드를 보면 과연 이 평평하고 단순한 기판이 그래픽 구현에 어떤 역할을 하는 것인지 감이 오지 않을 정도로 단순한 형태였습니다. 하지만 지금의 그래픽 카드를 보면 기판에 빼곡히 인쇄된 회로도와 장착된 칩셋들, 그리고 거대한 쿨링 시스템과 별도의 전원 공급 장치까지 달려있어 현재의 그래픽 구현 수준이 무에서 창조된 것이 아니라 지속적이고 연속적인 업그레이드를 통해 이뤄진 것이라는 사실을 실감할 수 있었습니다.

GPU와 함께 그래픽카드에서 중요한 역할을 담당하는 요소는 바로 그래픽 메모리입니다. 우리가 흔히 이야기하는 DDR3, DDR4등의 RAM은 시스템 메모리로 메인보드에 장착되지만 그래픽 메모리는 그래픽 카드 전용으로 그래픽 카드 내부에 장착되어 GPU를 거치는 데이터들만 이용하는 별도의 저장장치입니다. 메모리 장치 자체의 작동원리는 시스템 메모리와 크게 다르지 않아서, 클럭이 높을수록, 버스가 넓을수록 더 빠르고 원활한 데이터 처리가 가능합니다. (출처: 나무 위키) 그래픽 메모리 또한 RAM과 마찬가지로 여러 가지 규격이 존재하며 현재 널리 사용되는 규격은 GDDR6 SGRAM으로 엔비디아 지포스 시리즈와 AMD의 라데온 시리즈에 범용으로 사용되고 있습니다.

 

 

GPU와 그래픽 메모리 외에는 디스플레이 출력을 담당하는 칩셋과 연결 단자 등, 그리고 쿨링 시스템과 전원 공급 장치 등으로 그래픽 카드가 구성됩니다. 그래픽 카드는 1981년 IBM에서 첫 그래픽 카드를 생산한 뒤로 벌써 40년에 가까운 개발 역사가 쌓여왔기 때문에 한눈에 모든 작동 원리와 개념을 파악하는 것은 불가능에 가깝습니다. 또한 PC를 이용하기 위해 그래픽 카드의 작동 원리를 전부 이해해야 하는 것도 아닙니다. 사용자에게 중요한 것은 원하는 프로그램을 무리없이, 안정적으로 이용할 수 있느냐 하는 점일 것입니다. 하지만 그래픽 카드의 구성과 간단한 변천사를 파악하면서 과거 사용했던 PC에서 발전된 부분을 확인할 수 있고 새로 나오는 그래픽 카드의 어떤 부분이 기존에 비해 업그레이드되었는지 간략하게나마 이해할 수 있게 된 것 같습니다.

다음 포스팅에서는 그래픽카드를 구성하는 나머지 부분에 대해 한번 더 살펴볼 예정입니다. 10여 년 전에 사용하던 데스크톱 PC의 본체 뒷면에서 흔히 볼 수 있었던 단자들이 지금 출시되는 PC에서는 거의 발견되지 않는 것, 그리고 새로운 단자들이 생겨난 것은 그 사이 PC에서 다뤄지는 데이터의 질과 양이 달라졌고, 그 데이터를 다루기 위한 전송방법에 변화가 생겼기 때문입니다. 이러한 정보들을 통해 자신에게 맞는 그래픽카드를 고르는 안목을 확장성과 효율성 관점에서 배워보도록 하겠습니다.