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CPU 와 GPU 를 비교해 보자

by 비교해보자 2023. 6. 14.

요새 AI 딥러닝 및 차세대 AI에 대해 관심이 뜨겁다.

뜨거운걸 반증 하듯 엔비디아(GPU 대장)의 주가는 연초대비 180%정도 상승중이다.

 

확실히 AI는 CPU보다 GPU의 필요성이 커서 그런지 GPU시장이 불타 오르는것 같다.

 

CPU(Central Processing Unit)와 GPU(Graphics Processing Unit)는 모두 컴퓨터 시스템에서 중요한 역할을 하는 프로세비서 유닛입니다. 하지만 각각의 특징과 주요 용도에서 차이가 있습니다.

 

CPU 란?

기억, 해석, 연산, 제어라는 매우 중요한 역할들을 도맡는, 컴퓨터의 대뇌라고 할 정도로 매우 중요한 부분 중 하나다. 프로그램의 명령어를 해석하여 데이터를 연산/처리를 하고 그렇게 돌아가도록 제어해주는 부분, 혹은 그 기능을 내장한 칩을 의미한다. 컴퓨터가 동작하는 데 필요한 모든 계산을 처리하며 컴퓨터를 뇌에 비유하자면 단기기억 담당은 RAM, 장기기억은 SSD  HDD, CPU는 사고를 담당하는 대뇌피질 정도로 볼 수 있겠다. 대뇌피질 없이 인간의 사고가 성립하지 않듯이 컴퓨터도 CPU 없이는 아무런 기능도 하지 못하는 고철일 뿐이다.

 

1970년대 초 단일 칩이라는 형태로 CPU가 발명된 이후 CPU의 기술은 아래와 같은 궤적을 따라 여러 방면으로 방산-발전하여 오늘날 다종다양한 산업체를 구성하게 되었으며 PC용 프로세서의 경우 2012년 기준 한해 2억unit, MCU(Micro Controller Unit)의 경우 190억unit을 생산하는 규모까지 성장하였다.

 

거의 모든 종류의 CPU가 하는 일은 요약해보면 대부분 4개 기능이 주다.
  • Fetch(인출) : 메모리상의 프로그램 카운터가 가리키는 명령어를 CPU로 인출하여 적재.
  • Decode(해석) : 명령어의 해석. 이 단계에서 명령어의 종류와 타겟 등을 판단한다.
  • Execute(실행) : 해석된 명령어에 따라 데이터에 대한 연산을 수행한다.
  • Writeback(쓰기) : 명령어대로 처리 완료된 데이터를 메모리에 기록한다.

 

GPU 란 ?

말 그대로 컴퓨터 그래픽을 처리하는 장치로, 그래픽 카드를 구성하는 가장 중요한 핵심 요소이다.

GPU라는 말 자체는 플레이스테이션1이 나올 때 소니가 그래픽장치의 이름을 SONY GPU(made by toshiba) 라고 소개한 것이 최초라 할 수 있으며 엔비디아에 의해 여러 용어가 GPU 하나로 통일되었다.

 

GPU는 그래픽 처리에 특화된 프로세서로, 주로 그래픽 렌더링, 이미지 처리, 비디오 인코딩/디코딩, 게임 그래픽 등의 작업을 담당합니다. GPU는 대규모 병렬 처리에 강점을 가지고 있어, 그래픽 밀도가 높은 작업에 탁월한 성능을 발휘합니다. 최근에는 인공지능, 딥러닝, 가속화 작업에도 활용되고 있습니다.

 

 

 

 

CPU와 GPU의 아키텍처 및 구성:

  • CPU: CPU는 몇 개의 코어(core)로 구성되어 있으며, 일반적으로 빠른 속도와 단일 쓰레드 작업에 특화되어 있습니다. CPU는 캐시 메모리를 통해 데이터에 빠르게 액세스할 수 있도록 설계되어 있습니다.
  • GPU: GPU는 수천 개 이상의 작은 코어로 구성되어 있으며, 병렬 처리 작업에 최적화되어 있습니다. GPU는 큰 메모리 대역폭과 높은 처리량을 제공하며, SIMD(Single Instruction, Multiple Data) 아키텍처를 사용하여 여러 데이터를 동시에 처리할 수 있습니다.

CPU와 GPU의  성능과 활용:

  • CPU: CPU는 단일 쓰레드 작업과 복잡한 계산 작업을 효율적으로 처리하는 데 강점을 가지고 있습니다. 다양한 애플리케이션과 작업에 대해 광범위한 호환성과 안정성을 제공합니다.
  • GPU: GPU는 병렬 처리 작업과 그래픽 밀도가 높은 작업에 탁월한 성능을 발휘합니다. 대용량 데이터 처리, 과학 계산, 딥러닝, 게임 그래픽 등에 사용됩니다.

 

두 가지를 비교 해봤는데요.

 

둘다 엄청난 일을 각자의 자리에서 해내고 있는거 같습니다. 한가지의 하드웨어가 서로의 자리를 모두 대체할순 없지만 비슷한 성향을 가지고 있는것 같습니다.

 

AI가 무섭게  발전하는 요즘 어떤 하드웨어의 발전 속도가 더 빠르게 진행 될까요 ??