그래픽 處理 裝置 ( - 處理裝置) 또는 GPU ( 英語 : graphic processing unit )는 컴퓨터 시스템 에서, 그래픽 演算 을 빠르게 處理하여 結果값을 모니터에 出力 하는 年産 裝置 이다. VPU ( 英語 : visual processing unit )라고도 한다.

GPU는 임베디드 시스템 , 携帶 電話 , 個人用 컴퓨터 , 워크스테이션 , 비디오 게임 콘솔 , 人工知能 , 無人 自動車 , 클라우드 컴퓨팅 等에 使用된다. 現代의 GPU는 컴퓨터 그래픽 과 映像 處理 에 매우 效果的으로 使用되며, 高度의 竝行 構造는 큰 덩어리의 映像 데이터가 竝行 處理되는 알고리즘 에 多用途 CPU 보다 能率的이다. 個人 컴퓨터에서 GPU는 그래픽 카드 에 附着되고, 메인보드 나 CPU에 따라서는 다이 에 包含되기도 한다. ^[1]

'GPU'라는 用語는 1999年 엔비디아 에서 지포스 256 을 '世界 最初의 GPU'로 販賣하면서 널리 알려졌다. ^{[2] [3]} 지포스 256은 單一 칩 프로세서와 統合된 TCL(Transform, clipping, and lighting), 秒當 1千萬 個 以上의 폴리곤(多角形)을 處理할 수 있는 렌더링 엔진을 갖추고 있었다. 라이벌인 ATI 테크놀로지스 는 2002年 라데온 9700을 發賣하면서 'VPU'(映像 處理 裝置)라는 用語를 使用하였다.

GPU는 그래픽과 關聯된 演算을 할 때에 CPU의 負擔을 크게 줄일 수 있다. macOS 는 10.6부터 最初로 運營 體制 水準에서 GPU를 使用 하기 始作했다.

歷史 [ 編輯 ]

1983年에 인텔 에서 製造한 iSBX 275 그래픽 컨트롤러 멀티모듈 보드는 82720 그래픽 디스플레이 컨트롤러 에 基盤하여 製作되었으며 直線, 曲線, 四角形과 캐릭터 비트맵들에 對하여 加速機能을 支援했다. 1990年代 를 지나며 2D 그래픽 加速機能은 繼續 發展하기 始作하였다. 製作 性能이 좋아짐에 따라 追加的인 API들(마이크로소프트 WinG , 윈도 3.X를 위한 그래픽 라이브러리, 윈도우 98 을 支援하는 DirectDraw 等)도 많이 開發되기 始作하였다. 1990年代 初中盤에는 CPU 가 實時間 3D그래픽을 具現해 냈지만 게임의 需要가 높아짐에 따라 그래픽 카드의 3D處理가 要求되었다. 따라서 3D API프로그램들이 登場하기 始作했는데 OpenGL , DirectX 等이 그것이라고 할 수 있겠다. 이런 API 프로그램들이 登場하면서 自然스레 專門家用 3D 그래픽 카드가 登場하였지만 注目할만한 一般 使用者用 3D 그래픽 카드는 엔비디아 지포스 256 (NV10 이라고도 알려짐) 이라고 할 수 있다. 2000年代에 들어서는 GPGPU 等 여러 가지 機能이 追加되어 CPU의 機能도 一部 擔當할 수 있게 되었다.

1970年代 [ 編輯 ]

아케이드 基板 에서는 1970年代 以後로 特化된 그래픽 칩을 使用하고 있었다. 初期 비디오 게임의 하드웨어를 理解하는 실마리는 프레임 버퍼에 使用되는 램이 매우 비쌌기에 비디오 칩은 畵面이 모니터에 注射되어 출력되고 있을 때에 데이터를 모아 合成했다. ^[4]

후지쯔 의 MB14241 映像 標示 制御器는 다양한 1970年代의 아케이드 게임 에서 스프라이트 그래픽의 出力 速度를 加速化하기 위해 使用되었으며, 다이土 와 미드웨이 게임스 의 '건 파이트'(1975), '씨울프'(1976), 스페이스 인베이더 (1978) 等이 그 例이다. ^{[5] [6] [7]}

그래픽 加速器 [ 編輯 ]

그래픽 處理 裝置는 浮動小數點 命令을 計算하는 그래픽 카드에 附着된 處理 裝置이다. 그래픽 加速器는 그래픽 렌더링에 흔히 쓰이는 特別한 數學 命令을 包含하는 맞춤式 마이크로칩을 갖추고 있다. 이러한 마이크로칩이 效率的으로 動作하면 그래픽 加速器 또한 效率的으로 處理된다. 이들은 主로 3次元 게임이나 高仕樣 3次元 렌더링에 主로 쓰인다. 그래픽 處理 裝置는 수많은 그래픽 基本 幾何 命令을 담고 있어 호스트 CPU를 통해 畵面에 標示하는 것보다 훨씬 더 빠르게 그리기를 處理할 수 있다.

初期 2次元 컴퓨터 그래픽스 에 가장 흔히 쓰이는 命令들은 비트 블里 命令, 또 RasterOp ( 블리터 (blitter) 라 불리는 특수한 하드웨어에 一般的으로 쓰임)를 使用하는 여러 個의 비트맵 패턴 混合 命令이었는데, 이 命令들은 텍스처 매핑 에 主로 使用되었다. 또한 四角形 , 三角形 , 原形 , 號 等의 圖形을 그리는 命令도 包含하였다. 以後의 그래픽 處理 裝置들은 3次元 컴퓨터 그래픽스 의 處理를 支援하기 위해 圖形의 回戰, 平行移動, 座標 變換 等의 幾何學的 命令이 追加되었다.

最新 그래픽 處理 裝置들은 픽셀 셰이더, 버텍스 셰이더, 수퍼샘플링, 色 空間 變換 等의 複雜하고 다양한 命令을 支援하며, 디지털 映像 의 再生을 加速하는 機能도 包含하고 있다. 이 命令의 많은 部分은 開發者가 直接 다룰 수 있도록 프로그래밍 可能한 인터페이스를 가진다.

또한 그래픽 處理 裝置는 大量의 行列 과 벡터 를 다루는 데 뛰어난 性能을 發揮하므로, 이러한 演算을 많이 使用하는 應用 프로그램들은 그래픽 處理와 關聯 없는 作業에도 그래픽 處理 하드웨어를 利用하기도 한다.

GPU의 임베디드 進行 [ 編輯 ]

그래픽카드의 低電力 및 小形化는 主要 그래픽 處理에 特化된 여러 하드웨어의 構成物로 이루어진 파이프라인을 프로그램이 可能한 抽象化되고 統合된 로직 處理의 그래픽스 파이프라인 으로 轉換하는 것으로 實現되었다. 이것은 스마트폰 에 使用되는 이매지네이션 테크놀로지 의 파워VR 처럼 PC에서 使用되는 손바닥만한 크기의 하드웨어를 스마트폰 에서 使用되는 손톱 크기의 物理的인 사이즈로 轉換을 可能하게 하고 있는데 이러한 超小型化와 DC 5V 戰後의 超低電力 使用에 必須的인 役割을 하였다. ^[8]

主要 그래픽 處理 領域들

셰이더(shader) , 텍스처(texture) , Z 버퍼링 , 알파 채널 , 블렌드 모드 , 클리핑

GPU 形態 [ 編輯 ]

用語 [ 編輯 ]

個人用 컴퓨터에서 GPU의 主要 形態는 2가지가 있으며, 各其 수많은 同義語가 있다:

• 專用 그래픽 카드: 디스크리트(discrete)라고도 한다.
• 內臟 그래픽스: 共有 그래픽스 솔루션, 內臟 그래픽 프로세서(integrated graphics processors, IGP), 統合 메모리 아키텍처(unified memory architecture, UMA)라고도 한다.

專用 그래픽 카드 [ 編輯 ]

內臟 그래픽스 [ 編輯 ]

內臟 그래픽스는 칩셋의 一部로서 메인보드에 內藏할 수 있으며, 아니면 AMD APU , 인텔 HD 그래픽스 처럼 CPU와 同一한 다이에 裝着될 수 있다. 特定 메인보드 ^[9] 에서 AMD의 IGP는 專用 사이드포트 메모리를 使用할 수 있다.

하이브리드 그래픽스 處理 [ 編輯 ]

이 새로운 系列의 GPU는 로우엔드 데스크톱 및 노트북 市場의 內臟 그래픽과 競爭한다. 가장 一般化된 具現體는 ATI의 하이퍼메모리 와 엔비디아의 터보캐시 이다.

스트림 處理 및 汎用 目的 GPU(GPGPU) [ 編輯 ]

外部 GPU (eGPU) [ 編輯 ]

外部 GPU는 컴퓨터 밖에 位置시킨 그래픽스 處理 裝置이다. 外部 그래픽스 프로세서는 노트북 컴퓨터와 함께 種種 使用된다. 노트북은 充分한 量의 RAM과 充分히 强力한 中央 處理 裝置(CPU)가 있을 수 있으나 强力한 그래픽스 處理 裝置가 없고 에너지에 더 效率的이면서 性能이 더 낮은 온보드 그래픽스 칩을 裝着한 境遇가 있다. 온보드 그래픽스는 最新 게임을 플레이하는데, 또 映像 編輯처럼 그래픽에 크게 依存하는 作業에 充分히 强力하지 않은 境遇가 있다.

그러므로 노트북의 一部 外部 버스에 GPU를 裝着하는 것이 選好될 수 있다. PCI 익스프레스 는 이러한 目的을 위해 흔히 使用되는 唯一한 버스이다.

外部 GPU는 벤더 次元에서 非公式 支援이 적을 수 있으나 수많은 熱情家들이 eGPU 設定을 具現하고 있다. ^{[10] [11]}

같이 보기 [ 編輯 ]

• 그래픽 카드
• 컴퓨터 그래픽스
• 컴퓨터 하드웨어
• 게임機
• 컴퓨터 모니터
• 인텔 GMA
• 物理 處理 裝置

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

• 엔비디아 - GPU는 무엇인가?
• Mythbusters Demo GPU versus CPU
• 그래픽 하드웨어를 使用한 一般 目的의 演算
• GPU의 動作 原理
• 그래픽處理裝置를 利用한 FDTD(Finite-Differnece Time-Domain)의 加速法