그래픽카드의 반란! 엔비디아 CUDA 이제 CPU 를 대신한다

CPU 넘보는 그래픽카드, 그리고 쿠다

불과 1~2년 전만 하더라도 CPU의 성능이 좋으면 부러울 것이 없었다. CPU의 성능이 곧 전체적인 PC의 성능을 가늠하는 척도였다는 점은 모두가 부인할 수 없는 사실일 것이다.

 이런 CPU의 입지가 최근 들어 위태롭다. 바로, 그래픽카드 때문이다.

 과거 그래픽카드는 단순히 3D 게임 및 단순 동영상 가속을 위한 도구에 지나지 않았다. 하지만, 눈부시게 발전한 그래픽카드 기술은 이런 단순한 역할을 뛰어넘고 있다. 기본적인 기능은 물론, 기존 CPU가 하던 물리연산, 동영상 인코딩 등의 작업도 너끈히 해내고 있다.

 CPU가 오랜 시간을 들여 처리해야하는 작업을 지금은 그래픽카드가 더 빨리 처리해 낸다. 어떻게 이런 일이 가능하게 되었을까? 바로, 엔비디아 쿠다(CUDA) 기술 덕이다.

 
CPU를 넘보는 그래픽카드, 과거엔 상상도 할 수 없는 일이었다.

 일반 사용자들에게 CPU에 큰 부담을 주는 프로그램을 그래픽카드를 통해 대신 처리하자는 얘기가 들려온 것은 최근의 일이다. 이를 위해 엔비디아는 지포스 8 시리즈에 처음으로 쿠다 기술을 도입했지만, 대다수 사용자는 이 쿠다의 존재에 고개를 갸웃거릴 수밖에 없었다.

 이유는 간단했다. 사용자들은 그래픽카드는 그저 3D 게임과 동영상 가속만 잘하면 그만이라는 고정관념이 있었기 때문. 홍보가 부족했던 것도 한 몫 했다.

 쿠다에 대해 제대로 알려지기 시작한 것은 지포스 9 시리즈에 와서부터다. 엔비디아는 그 동안 홍보와 이를 지원하는 프로그램에 대한 지원을 꾸준히 해왔다.
그 결과 다양한 소프트웨어가 쿠다 명령어를 지원 및 지원하게 될 예정에 있다.

 
 

 CPU보다 더 바쁘게 움직이는 그래픽카드◇ CPU보다 더 바쁘게 움직이는 그래픽카드 = 쿠다를 통해 그래픽카드의 사용 영역이 더욱 넓어지면서 CPU보다 그래픽카드가 더 바쁘게 움직여야 하는 형상이 되어버렸다.

 사실, 비디오 인코딩, 복잡한 연산처리는 CPU의 몫이었다. 그러나 쿠다 덕에 이런 복잡한 연산은 모두 그래픽카드가 도맡아 할 수 있게 됐다.
결과적으로 CPU의 부하를 줄이면서 성능을 높일 수 있는 길이 열리게 되었다고 할 수 있다.

 어떻게 그래픽카드가 CPU보다 더 빠르게 연산처리를 할 수 있을까? 비밀은 그래픽 칩 속에 있다.

 


CPU보다 그래픽카드가 데이터를 처리하는 코어를 더 많이 지녔다. (자료-엔비디아)

그래픽카드와 CPU를 비교하면 차이가 확실히 드러난다.
CPU는 코어 개수에 따라 최대 4개로 데이터를 처리하는 양에 한계가 있지만 그래픽카드는 제품에 따라 최저 16개에서 최대 240개까지로 데이터를 처리하는 코어가 CPU와 비교할 수 없을 정도로 많다.

물론, CPU와 그래픽 칩의 구조는 다르기 때문에 단순 비교는 어렵지만 순수하게 프로그램 연산을 지원하는 측면에서 봤을 때 둘의 차이는 크게 드러난다. 다시 말하면, 쿠다 지원 프로그램 기준으로 성능 좋은 그래픽카드가 고성능 CPU보다 더 좋은 효과를 맛볼 수 있다는 것을 말한다. 

 이에 대해 제조사는 "바다붐을 통해 인코딩을 실행하면 16개 코어를 지닌 지포스 9400GT로도 인텔 코어2 듀오 E8400 대비 약 1.8배 정도의 성능을 낼 수 있다"고 설명했다.

 ◇ 쿠다로 할 수 있는 것들은 무엇이 있는가? = 이처럼 다양한 곳에서 활용이 가능한 쿠다 기술을 이용해 사용자들은 어디서 어떤 혜택을 볼 수 있을까? 
 
 먼저 비디오 인코딩 프로그램에서 큰 효과를 맛볼 수 있다. 비디오 인코딩은 CPU에 무리를 주는 대표적인 작업 중 하나. 이를 그래픽카드가 대신 처리한다면 CPU는 다른 작업을 할 수 있는 여유를 가질 수 있다.

 또한, 수십만원에 이르는 고급 CPU보다 상대적으로 저렴한 고급 그래픽카드를 사용함으로써 비용을 효과적으로 절감하는 효과도 맛볼 수 있을 것이다.

 
바다붐은 쿠다를 이용하는 대표적인 비디오 인코딩 프로그램이다.

 그 다음으로는 그래픽, 이미지 제작 프로그램이다. 이들 프로그램은 방대한 데이터를 처리해야하는 덕에 상당한 고사양 PC를 요한다. 하지만, 쿠다를 지원하게 되면 높은 장벽이 무너지게 되는 효과를 기대할 수 있다.

 이를 위해 어도비는 크리에이티브 스위트 4에서 쿠다 기술을 지원한다고 밝혔다. 이에 대해 어도비 관계자는 "포토샵 CS4는 사용자에게 혁명에 가까운 작업 품질과 속도를 제공할 것이다. 이것은 엔비디아 그래픽카드를 이용함으로써 가능한 것이다"라 말했다.

 쿠다의 적용 범위는 여기서 끝이 아니다. 의료 분야 및 공학 연산은 물론, 심지어는 많은 사용자들이 즐기는 게임에도 쿠다가 적용될 수 있다. 그래픽카드로 맛볼 수 있는 물리연산, 실시간 반사처리 등은 모두 쿠다가 있었기에 실현 가능한 것들이다.

 


다양한 범위에 적용할 수 있는 쿠다 기술

 게임 속에서의 쿠다는 사용자가 더 현실감을 느낄 수 있게끔 도와주는 역할을 톡톡히 하고 있다. 물리연산이라 부르는 피직스가 바로 쿠다를 통해 지원되는 대표적인 기술 중 하나다.

 과거 물리연산은 CPU가 처리해왔지만 워낙 복잡한 처리과정을 거치는 작업이라 CPU에 많은 부하가 걸렸고 그로 인해 게임 상에서 프레임 저하가 발생하는 악순환이 반복 되었다.

 그러나 쿠다를 통해 그래픽카드가 물리연산을 처리하게 됨으로써 CPU는 빠르게 다음 작업을 준비할 수 있는 여유가 생기게 되었고 그 덕에 전체적인 게임 성능이 향상되어 더욱 쾌적하게 게임을 즐길 수 있게 된 것이다.

 


쿠다를 통한 물리연산을 지원하는 국산 온라인 게임 누리엔 (출처-엔비디아)

 쿠다의 현재와 미래

 


아직 쿠다의 사용범위가 넓지 않은 점은 아쉽다. (출처-쿠다존 홈페이지)◇ 쿠다의 현재와 미래 = 엔비디아는 지난 2006년 본격적으로 쿠다에 대해 언급하기 시작했다. 그리고 지금까지 약 2년의 시간이 흘렀다. 그렇다면 쿠다는 지금 어디까지 발전했을까?

 사실, 지금의 쿠다는 시작단계에 불과하다. 적용되는 프로그램이 한정돼 있는 것이 그 이유. 지금이라도 엔비디아 쿠다존 홈페이지(www.cudazone.co.kr)를 방문해보면 그 한계는 더욱 명확해진다.

 현재 쿠다 기술에 대한 지원이 활발하게 이뤄지는 분야는 의료, 공학, 3D 이미지 연산, 비디오 인코딩 분야에 한정되어 있다. 모두 일반 사용자가 쉽게 접근하기 어려운 분야가 대부분이다.

 게임의 경우는 기껏해야 쿠다 기술을 이용한 물리연산 지원 즉, 피직스에만 한정되어 지원하고 있다. 일반인이 쿠다를 맛볼 수 있는 범위는 지극히 한정적이라는 얘기.

 그러나 일반 사용자의 시야에서 벗어나면 쿠다에 대한 반응은 뜨겁다. 엔비디아 이선희 차장은 "서울대 내부 벤처 연구소에서는 쿠다에 대해 직접 강의하고 있으며, 연세대 또한 매주 토요일 쿠다 스터디를 통해 일반인과 학생을 상대로 강의가 이뤄지고 있다"고 전했다.

 아직은 일반 사용자가 큰 매력을 느낄 수 없는 쿠다지만 그렇다고 미래가 어두운 것은 아니다. 오히려 쿠다의 미래는 밝다.

 쿠다가 PC에 주는 의미는 상당히 크다. 우선 CPU가 지닌 연산처리 능력의 한계를 그래픽카드로 풀어나간다는 점에 있다. 앞으로 쿠다를 지원하는 다양한 프로그램이 선보여지게 되면 많은 사용자들은 더욱 빠른 환경에서 PC를 통한 작업을 수행할 수 있게 될 것이다.

 비단 데스크톱의 얘기로만 끝나는 것이 아니다. 쿠다는 상대적으로 처리 성능이 낮은 소형PC, 노트북PC 등에도 큰 영향을 줄 수 있다. 낮은 전력 소비 및 효과적인 처리능력이 동시에 이뤄진다면 더할 것이 없다.

 게임을 즐기는 게이머들에게도 쿠다는 더욱 실감나고 화려한 효과를 통한 현실감을 전달받을 수 있을 것이다. 이는 단지 지포스 그래픽카드를 이용하는 것만으로 가능해진다는 것이다.


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