제프 브라운 엔비디아 프로페셔널 솔루션 그룹 부사장이 아시아 시장을 염두에 두고 한 말이다. 엔비디아는 12월14일부터 15일까지 이틀에 걸쳐 중국 베이징에서 ‘GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GTC) 아시아 2011′을 개최했다. 제프 프라운 부사장은 15일, 한국 기자와 만나 중국을 비롯한 아시아 대륙의 GPU 테크놀로지 기술도입 추세에 대해 이야기를 나눴다.

아시아, 제조시장을 넘어 디자인 국가로

제프 브라운 부사장은 엔비디아의 GPU 기술을 이야기하며 전세계 자동차 산업을 예로 들었다. 자동차 산업을 축으로 GPU 기술 도입이 기존 영어권 나라에서 아시아 국가로 넘어가고 있다는 설명이다.

“그동안 유럽이나 북미지역에서 자동차를 디자인하고, 제조만 아시아국가에서 했었는데, 지금은 아시아 지역에서 직접 자동차를 디자인하기도 하고, 디자인한 제품의 시뮬레이션도 진행하고 있습니다.”

GPU 기술 도입이 아시아로 넘어온다는 것은 어떤 의미가 있을까. 중국과 한국, 러시아와 인도 등 엔비디아엔 지금까지 없던 것이나 마찬가지였던 시장이 새로 열리는 셈이다. 전세계 인구와 시장의 규모를 생각하면 엔비디아에 아시아는 ‘금맥’이나 다름없다.

특히 현대기아자동차의 디자인 발전이 눈에 띈다. 현대기아자동차는 엔비디아의 GPU 기술을 도입해 자동차 제조에 이용하고 있는 대표적인 국내 기업이다. 기아자동차의 ‘K’ 시리즈도 바로 엔비디아의 GPU 기술로부터 탄생했다.

제프 브라운 부사장은 “GPU 성능을 이용해 디자인과 시뮬레이션을 한꺼번에 진행할 수 있다”라며 “같은 시간 동안 더 많은 작업을 할 수 있어 디자인과 품질을 높일 수 있었을 것”이라고 설명했다.

엔비디아는 GTC 아시아 2011행사 전반에 걸쳐 GPU 기술이 전체 컴퓨팅 성능을 끌어올릴 수 있다는 메시지를 전달했다. GPU의 빠른 부동소수점 연상 성능을 이용하면 대용량 정보가 필요한 디자인이나 시뮬레이션 작업을 빠르게 처리할 수 있다. 자동차 산업에서 자동차 몸체에 작용하는 공기역학 시뮬레이션이나 자동차 충돌검사 등이 대표적이다.

“GPU는 앞으로 전문가용 시장에서 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있습니다. 중국만 해도 GPU 시장 규모가 매년 2배씩 증가하고 있죠. 제품 개발 단계가 서양에서 중국, 아시아권 나라로 확산되는 추세와 맞물렸기 때문입니다. 러시아 인도, 브라질 등에도 전문가용 GPU를 탑재한 워크스테이션 장비가 많이 도입될 것으로 예상하고 있습니다.”

자동차 산업뿐만 아니라 날이 갈수록 데이터가 커지는 천문학이나 물리학, 의약학 분야 등 기초·응용과학분야에서도 GPU는 빠른 연구를 돕는 중요한 수단이 될 수 있다.

GPU 기술을 클라우드에

엔비디아가 GTC 아시아 2011행사에서 강조한 내용을 살펴보면, 이는 어쩌면 현대 컴퓨팅 기술 발전 방향과 정 반대방향으로 나아가고 있다는 생각도 든다. 오늘날 개인용 컴퓨터는 클라우드 환경으로 진화하고 있다. 최종 사용자 PC는 날이 갈수록 가벼워지고, 클라우드 저편에 있는 서버 역할이 강조되는 추세다.

하지만, 엔비디아는 GTC 아시아 2011행사 전반에 걸쳐 전문가용 워크스테이션 장비나 개인용 PC 성능을 최대한 끌어올리겠다는 의지를 전했다. 막대한 양의 디자인 정보와 시뮬레이션 정보를 최종 사용자 장비에서 직접 빠른 속도로 처리할 수 있다고 강조했다. 엔비디아의 이 같은 전략은 오늘날 클라우드로 발전하는 컴퓨팅 기술과 상반되는 개념은 아닐까. 엔비디아가 클라우드 환경에 대응하는 방법도 재미있다.

엔비디아는 클라우드 환경에 대응하기 위해 ‘이기종 컴퓨팅 개념’을 도입한 프로젝트를 추진하고 있다. 프로젝트 ‘몬트레이’가 대표적이다. 최종 사용자 컴퓨터에 탑재된 GPU를 클라우드에 있는 더 큰 GPU와 네트워크로 연결해 성능을 끌어올리는 기술이다.

원래 이기종 컴퓨팅 기술이 서로 다른 기종의 프로세서 즉, GPU와 CPU 성능을 결합해 성능을 향상시킨다는 개념이라는 점을 생각하면, 엔비디아의 이 같은 클라우드 전략은 GPU를 네트워크로 연결한 이기종 컴퓨팅 기술인 셈이다.

“클라우드 환경과 엔비디아의 GPU 기술은 서로 공존할 수 있다고 생각합니다. 가장 중요한 것은 클라우드와 개인용 워크스테이션을 엮는 브릿지 기술이겠죠. 현재 엔비디아는 네트워크 제약을 해결하기 위한 기술을 개발 중입니다.”

제프 브라운 부사장은 구체적인 기술 사양은 말하지 않았다. 하지만 프로젝트 몬트레이에서 엔비디아가 클라우드 환경에 대처하는 방향을 짐작할 수 있다. GPU와 CPU가 융합한 전문가용 장비부터 GPU 파워를 이용한 슈퍼컴퓨터, 클라우드에 던져진 GPU까지. 미래 컴퓨팅 환경에서 GPU의 역할에 주목하자.

GPU 기술 이용한 그래픽 컴퓨팅

레노버와 델 등 많은 컴퓨터 제조업체가 엔비디아의 GPU 기술을 이용한 그래픽 솔루션을 선보였다. 엔비디아의 전문가용 그래픽 기술인 테슬라와 쿼드로가 눈에 자주 띄었다.

특히 레노버는 테슬라와 쿼드로 GPU를 동시에 이용한 전문가용 워크스테이션을 선보였다. 쿼드로 GPU는 시각화 작업을 담당하고, 테슬라 GPU는 부동소수점 연산을 담당하는 식이다. ‘GTC 아시아 2011′ 행사에서 자주 등장한 GPGPU 기술의 소규모 개인용 형태라고 생각하면 이해하기 쉽다. 레노버 워크스테이션은 쿼드로와 테슬라 GPU를 함께 이용하는 엔비디아 ‘막시무스’ 기술이 이용된 경우다.

레노버 워크스테이션에서 수학계산 프로그래밍 도구인 ‘매트랩’을 실행하자, 연산과 시각화 작업이 동시에 이뤄진다. 매트랩은 엔비디아 병렬 프로그래밍 기술인 ‘쿠다(CUDA)’를 지원하는 대표적인 솔루션이다.

매트랩 개발업체인 매쓰웍스도 ‘GTC 아시아 2011′에 부스를 마련했다. 매쓰웍스의 부스는 CPU만을 이용해 매트랩을 구동했을 때와 GPU를 이용했을 때 속도 차이를 한눈에 비교할 수 있도록 꾸며졌다.

쉬 홍 중국 시큐 미디어 오퍼레이션 매니저는 “GPU를 이용해 매트랩을 구동하면, CPU만 이용해 계산할 때보다 최고 10배 이상 빠른 속도로 결과 값을 얻을 수 있다”라고 설명했다.

△ 쿼드로와 테슬라 GPU를 이용한 레노버의 전문가용 워크스테이션.

△ 매트랩 개발업체인 매스웍스가 선보인 GPGPU 기술. 매트랩은 병렬 프로그래밍 기술인 쿠다를 지원한다.

클라우드 컴퓨터에도 GPU 기술이

GPU 기술이 개인용 워크스테이션이나 게임에만 이용되는 것은 아니다. GPU 기술은 IT 업계 ‘뜨거운 감자’인 클라우드 컴퓨팅에도 적극 이용되고 있다. 그래픽 소프트웨어 개발업체인 오토데스크와 중국 PC 제조업체가 클라우드 컴퓨팅 사례를 소개했다.

오토데스크는 ‘캐드랜’이라는 클라우드 솔루션을 소개했다. 캐드랜은 오토데스크의 ‘캐드’를 웹 애플리케이션으로 구현한 솔루션이다. 사용자는 캐드랜 홈페이지에 접속해서 웹 애플리케이션으로 제공되는 캐드 프로그램을 이용할 수 있다. 이때 클라우드 저편에 있는 서버가 엔비디아의 GPU 기술을 이용한다.

중국 클라우드 솔루션 업체도 엔비디아 GPU 기술을 이용한 제로 클라이언트 솔루션을 선보였다. 제로 클라이언트란 사용자 쪽에는 모니터와 키보드, 마우스 등 시스템을 운용하기 위한 최소한 장비만 남겨두고, 그래픽 하드웨어나 저장공간 등 모든 컴퓨터 시스템을 클라우드 환경에서 제공하는 기술을 말한다. 모든 데이터와 사용자 정보도 클라우드 환경에 저장된다. 최종 사용자 쪽에는 갖고 있는 데이터가 없어 보안성이 높고, 클라우드 서버만 관리하면 된다는 측면에서 유지관리 비용도 적게 든다는 장점이 있다.

중국 클라우드 솔루션 업체가 소개한 제로 클라우드 시스템은 중앙 서버에서 엔비디아의 GPU 기술을 도입했다. 사용자 쪽에는 아무런 장비가 없어도 캐드나 3D맥스 등 각종 고사양 그래픽 솔루션을 이용할 수 있다.

△ 오토데스크의 웹 애플리케이션 ‘캐드랜’.

△ GPU 기술이 도입된 제로 클라이언트 솔루션.

△ 베이징에서 만난 반가운 이름 하이닉스, 하이닉스는 엔비디아 그래픽 솔루션 ‘테슬라’ 시리즈에 GDDR5 메모리를 제공하는 업체다.

12월14일 오전 키노트 직후 전세계 기자들과 가진 그룹인터뷰에서 젠슨 황 엔비디아 공동창업자 겸 CEO는 “그동안은 서양에서 프로세서를 설계하고 중국을 비롯한 아시아에서 제조했지만, 이제 상황은 달라질 것”이라며 “특히 중국은 프로세서를 직접 디자인하거나 설계하고, 제조하며, 소비까지 한꺼번에 아우르는 시장이 될 것”이라고 설명했다. 엔비디아의 ‘중국 사랑’을 느낄 수 있는 대목이다.

한국 슈퍼컴퓨터 시장은 어떨까. GTC 아시아 2011은 한국과 가까운 중국 베이징에서 열렸지만, 행사장에서 한국 연구원이나 개발자를 찾아보기 어려웠다. 한국은 GPU 기술과 슈퍼컴퓨터에 관심이 없는 것일까. 한중일 삼국의 GPU 기술 도입은 현재 어떤 모습인지 중국과 일본, 한국 전문가를 만나 얘기를 나눠봤다.

중국·일본 GPGPU 슈퍼컴퓨터 도입 사례 증가

중국의 GPGPU 슈퍼컴퓨터 시장은 상상을 뛰어넘는다. 불과 반년 전까지만 해도 중국 슈퍼컴퓨터 ‘티엔허1-A’는 전세계 1위 슈퍼컴퓨터로 명성을 떨쳤다. 지금은 일본의 ‘K컴퓨터’에 1위 자리를 내줬지만, 여전히 GPGPU 기술을 도입한 ‘이기종 컴퓨팅’으로서는 전세계 1위 슈퍼컴퓨터다.

중국이 보유한 슈퍼컴퓨터 숫자도 다른 나라를 압도한다. 전세계 슈퍼컴퓨터 성능의 순위를 매기는 ‘톱500′ 리스트를 보면, 2011년 하반기를 기준으로 전세계 20% 슈퍼컴퓨터가 중국에 있다. 전세계 슈퍼컴퓨터 중 절반 이상을 보유하고 있는 미국에 이어 두 번째로 많은 숫자인 동시에 3위와의 격차도 크다. 중국이 올해 티엔허1-A를 발표했을 때, 미국을 비롯한 전세계가 충격에 빠졌다는 후문이다. 중국은 현재 전세계에서 가장 빠르고 적극적으로 GPU 기술과 슈퍼컴퓨터를 도입하고 있는 나라다.

“중국의 거의 모든 연구원과 과학자는 이기종 컴퓨팅이 고성능 컴퓨팅 기술의 미래라고 생각하고 있습니다. 저 역시 이기종 컴퓨팅이 슈퍼컴퓨터 기술의 앞날이라는 점은 부인할 수 없습니다.”

웨이 그 중국과학아카데미 복합문제 핵심 연구소 교수가 중국의 GPU 컴퓨팅 도입 열정에 대해 이렇게 설명했다. 웨이 그 교수는 티엔허1-A를 비롯해 자체 개발한 GPU 슈퍼컴퓨터를 이용해 연구를 진행하고 있다. 웨이 그 교수가 주로 연구하는 분야는 석유화학 기술과 액체운동에 관한 시뮬레이션 분야다.

웨이 그 교수의 설명에 따르면, 중국과학아카데미뿐만 아니라 중국의 여러 기관과 대학교에서 GPU 기술을 적용한 슈퍼컴퓨터를 도입하는 사례가 늘어나고 있다는 설명이다. 연구원과 과학자들 사이에서 GPU 기술을 이용하는 것에 대해 동의가 이루어져 있음을 확인할 수 있는 대목이다. 실제로 슈퍼컴퓨터를 도입하는 과정은 중국 정부의 전폭적인 지원이 뒤따른다.

“어떤 애플리케이션을 이용하느냐에 따라 결과는 다르지만, GPU 파워가 이용된 슈퍼컴퓨터를 통해 연구를 진행하면 최고 100배 이상 빠른 속도로 결과를 볼 수 있었습니다. CPU만 이용하는 슈퍼컴퓨터를 이용할 때 한계를 뛰어넘은 것이죠.”

하지만 웨이 그 교수는 미래 컴퓨팅 기술 발전 방향에 단서를 달았다. 현재는 GPU와 CPU가 결합된 컴퓨팅 기술이 주목받고 있지만, 이 같은 형태 외에 다른 기술도 충분히 나올 수 있다는 설명이다.

웨이 그 교수는 “현재는 GPU와 CPU가 이기종 컴퓨팅 기술이 우위를 보이고 있지만, 미래에는 CPU 자체로 성능을 높인다거나 GPU만 이용하는 슈퍼컴퓨터, 혹은 전혀 다른 기술이 등장할 수도 있다”라고 의견을 내놨다.

이웃 나라 일본도 최근 GPGPU 시장에 새 이정표를 세웠다. 일본 도쿄공업대학교 글로벌과학정보센터는 지난 11월24일, 슈퍼컴퓨터 ‘츠바메2.0′을 도입했다. 츠바메 2.0은 1초에 1천조번에 달하는 부동소수점 연산을 할 수 있는 슈퍼컴퓨터다. GPGPU 기술을 도입해 성능과 전력 효율을 높인 덕분에 현존하는 슈퍼컴퓨터 중 에너지 효율이 가장 높은 컴퓨터로 기록되기도 했다. 또, 현재 전세계 1등 슈퍼컴퓨터인 K컴퓨터도 일본에 있다.

“고성능 슈퍼컴퓨터를 도입할 때, GPGPU 슈퍼컴퓨터 도입이 늘어나고 있는 추세입니다. 이기종 컴퓨팅 기술이 도입된 슈퍼컴퓨터는 특히 우주연구와 물리 시뮬레이션 연구에서 주목받고 있습니다. 대용량 데이터를 처리하는 데 유리하기 때문이죠.”

운이 좋았다. GTC 아시아 2011 행사장에서 마츠오카 사토시 도쿄공업대학 국제과학정보컴퓨팅센터 교수를 직접 만날 수 있었다. 점심식사 시간에 잠깐 시간을 내준 마츠오카 사토시 교수는 이기종 컴퓨팅의 장점과 일본 슈퍼컴퓨터 시장의 흐름에 대해 들려줬다.

“많은 CPU를 쓰면 당연히 속도는 빨라지겠죠. 하지만, CPU만으로 성능을 끌어올리기엔 문제가 너무 많습니다. 장비가 너무 커지기 때문입니다. 공간 문제는 일본에서 중요한 문제입니다.”

전세계 1위 슈퍼컴퓨터인 K컴퓨터엔 GPU 기술이 도입되지 않았다. 오로지 CPU로만 이루어진 K컴퓨터는 4천㎡의 공간을 차지하며, 15억달러가 투입됐다. 전력소모도 시간당 20메가와트에 달한다. 20메가와트는 미국 국방성이 지정한 전력사용 한계치다. K컴퓨터를 이루고 있는 장비도 무려 1천개의 캐비닛으로 이루어져 있다.

이와 달리 GPU 기술이 도입된 츠바메 2.0은 4200개의 GPU 코어와 2800개의 CPU 코어로 이루어진 슈퍼컴퓨터다. 3억달러가 투자됐고, 50여개의 캐비닛으로 구성됐다. 츠바메 2.0이 차지하는 공간도 60㎡에 불과하다. 마츠오카 사토시 교수의 설명에 따르면, 일본은 지금 ‘츠바메 3.0′ 도입을 준비 중이다.

“스쿠바 대학교를 비롯한 일본의 많은 대학교가 이기종 컴퓨팅 기술이 들어간 슈퍼컴퓨터 도입을 검토하고 있습니다. 일본 슈퍼컴퓨터 시장의 확실한 트렌드는 GPU 기술인 셈입니다.”

관심은 있지만, 인력과 인프라 부족한 한국

중국과 일본은 현재 빠른 속도로 GPU 파워를 이용한 슈퍼컴퓨터를 도입하고 있다. 우리나라 상황은 어떨까. 국내엔 현재 기상청과 KISTI 등 주요 연구소에서 연구와 교육을 목적으로 GPU 컴퓨터를 도입하고 있다. 하지만 국내 슈퍼컴퓨터가 ‘톱500′ 리스트에 등록된 건수는 4건에 지나지 않는다. 국내에서 가장 큰 규모로 도입된 GPU 슈퍼컴퓨터는 고등과학원(KIAS)에서 96개 GPU를 이용해 도입한 슈퍼컴퓨터다.

이주석 엔비디아 코리아 상무는 국내 슈퍼컴퓨터 도입이 아직 ‘초기’ 단계라고 설명했다. GPU 기술뿐만 아니라 슈퍼컴퓨터 도입 사례 자체가 적은 현실 때문이다.

그렇다고 우리나라 개발자와 연구진이 GPU 컴퓨팅 기술에 관심이 없는 것은 아니다. 중국이나 일본과 같이 대규모 슈퍼컴퓨터가 도입되진 않았지만, 각 대학의 실험실 수준에서 작은 규모로 GPU 파워를 이용하고 있다. 서울대학교 물리학과에서 64개의 GPU를 이용한 GPU 컴퓨터가 좋은 사례다. 서울대학교는 이 같은 시스템을 도입해 CPU 1천개를 이용했을 때와 비슷한 성능을 내는 컴퓨터를 만들 수 있었다.

이주석 상무는 국내 소프트웨어 인력의 부재를 주요 원인으로 꼽았다. 이주석 상무는 “학부생부터 병렬 컴퓨팅 기술을 가르칠 필요가 있다”라며 “현재 우리나라는 대학원 박사 이상 수준에서만 병렬 컴퓨팅에 관심을 보이고 있다”라고 지적했다. 국내 GPU 프로그래밍 시장에서 소프트웨어 인력 배출이 어려운 이유 중 하나다.

많은 돈을 들여 높은 톱500 리스트에서 높은 순위를 차지하는 슈퍼컴퓨터를 만들어야 한다는 주장을 펼치려는 것은 아니다. 슈퍼컴퓨터 순위 싸움은 흡사 전세계 고층빌딩 높이 경쟁과 다를 바 없다. 비용과 의지만 있으면 누구나 도입할 수 있다는 뜻이다.

하지만 현대 과학에서 슈퍼컴퓨터가 차지하는 의미는 남다르다. 슈퍼컴퓨터는 연구의 진행 속도와 질을 결정하는 중요한 요소로 자리잡았다. 기초과학과 응용과학의 연구가 갖는 데이터가 날이 갈수록 방대해지기 때문에 계산컴퓨팅 과학 영역과 융합해야 빠르고 좋은 결과를 얻을 수 있기 때문이다.

국내에서도 몇 군데 학교에서 ‘계산과학공학과’가 생기기 시작했다. 앞으로의 과학은 대용량 데이터를 처리해야 하는 시대로 옮겨간다는 국내 과학자들의 합의가 이루어졌음을 알 수 있는 대목이다. 이제 기초과학 연구와 슈퍼컴퓨터는 밀접한 관계를 갖기 시작했다. 대용량 데이터 시대엔 기초과학도 슈퍼컴퓨터 기술과 융합이 필요한 때다.

젠슨 황 엔비디아 CEO가 ‘GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GTC) 아시아 2011′ 행사 첫날 기조연설에서 한 말이다. 젠슨 황 CEO의 한마디에서 그래픽 프로세서(GPU) 기술 전문업체 엔비디아가 꿈꾸고 있는 미래 컴퓨팅 기술의 윤곽을 알 수 있다.

엔비디아는 GPU를 그래픽 프로세싱 작업뿐만 아니라 그동안 CPU가 담당하고 있던 일반적인 작업 영역에 활용하는 방법을 모색하고 있다. 엔비디아는 특히 슈퍼컴퓨팅 영역에서 GPU 이용률을 높이는 데 주목하고 있다.

GPU는 그동안 게임이나 그래픽 응용프로그램을 이용하는 데 필요한 기술이라고 여겨져 왔다. GPU를 일반적인 작업에 이용한다는 건 무슨 뜻일까. GPU를 이용해 슈퍼컴퓨팅을 구축할 때 장점을 살펴보자. GPU와 CPU의 차이점을 보면 쉽게 알 수 있다.

GPU는 CPU와 달리 그래픽 계산 작업에 최적화돼 발전해 온 프로세서다. CPU가 시스템 전체를 제어하기 위해 고정소수점과 부동소수점 연산을 모두 담당하는 방향으로 발전해 온 반면, GPU는 3D 그래픽 렌더링이나 그래픽 시뮬레이션 작업을 위해 부동소수점 연산을 전문으로 발전해 왔다. 부동소수점 연산 능력만 놓고 본다면, GPU는 CPU보다 한 수 위인 셈이다.

GPU를 슈퍼컴퓨터에 도입하려는 이유도 이 같은 부동소수점 연산 능력 때문이다. 3D 게임은 기본이고, 금융기관의 정보 분석과 각종 시뮬레이션 분야에 GPU 기술 도입이 활발하다. 특히 분자나 원자의 무한한 운동을 지속적으로 관찰해야 하는 물리학이나 화학, 의약학 산업에서 각광받고 있다. GPU를 그래픽 처리 부문이 아닌, 일반적인 프로세싱 작업에 활용하는 것을 ‘GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)’ 기술이라고 부른다.

산업 디자인과 시뮬레이션 분야도 GPU 기술을 도입할 수 있는 좋은 사례다. 그래픽 응용프로그램을 이용해 새 자동차를 디자인할 때, 많게는 수백만개에 이르는 그래픽 요소를 이용해 작업이 이루어진다. 이 같은 작업은 시간이 오래 걸린다. 기업 시뮬레이션 환경이라면 시간이 오래 걸린다는 점은 단점이다. 고객의 요구에 따라 수시로 디자인을 바꿀 수 있어야 하기 때문이다.

젠슨 황 CEO는 GPU 기술의 도입을 “기다려야 하는 장비에서 바로 일할 수 있는 장비로의 변화”라고 표현했다. 사물의 동작을 시각적으로 시뮬레이션하느라 더 이상 기다릴 필요가 없다는 뜻이다.

△ GPGPU 기술 확산을 위해 엔비디아는 쿠다(CUDA) 프로그래밍 기술을 보급하고 있다

성능을 높이는 것과 마찬가지로 작업 환경의 전력 소모를 줄이는 일도 매우 중요하다. 특히 슈퍼컴퓨터는 전력을 많이 소모하는 대표적인 장비다. 슈퍼컴퓨터의 성능을 높이면, 에너지 사용량도 비약적으로 높아진다. CPU만 이용해 슈퍼컴퓨터를 구축한다면 수만개의 CPU가 필요하다. 전기 먹는 하마가 따로 없다. 슈퍼컴퓨터의 이 같은 전력 사용은 과도한 온실가스로 몸살을 앓고 있는 지구 환경에도 부담이다.

지금까지 CPU를 이용한 슈퍼컴퓨터가 발전해 온 길을 되짚어보면, 20메가와트 전력에서 1엑사플롭스 성능을 내기까지는 2035년까지 기다려야 할 것으로 보인다.

젠슨 황 CEO는 “하지만 GPU 기술과 융합할 경우 이보다 16년이나 앞당긴 2019년이면 20메가와트 전력으로 1엑사플롭스 성능을 내는 슈퍼컴퓨터를 만들 수 있다”라고 설명했다. GPU를 이용해 컴퓨팅 성능은 끌어올리는 대신 전력 소비량은 줄일 수 있기 때문이다.

엔비디아를 비롯한 GPU 업체가 현대 슈퍼컴퓨팅 기술에 GPU를 강조하는 이유다. 이같이 슈퍼컴퓨터에 GPU 기술을 도입하는 것을 ‘이기종 컴퓨팅’ 기술이라고 부른다.

“거대한 데이터센터와 초고성능 슈퍼컴퓨터를 만드는 일은 어려운 일이 아닙니다. 하지만 결정적인 문제가 있습니다. 바로 전력 문제죠. 슈퍼컴퓨터의 성능이 높아질수록 소모하는 전력은 비약적으로 상승합니다. 무조건 성능을 높일 수는 없습니다.”

슈퍼컴퓨터를 만드는 데 들어가는 비용과 전력이 무한정 제공될 수 있다면, 어쩌면 GPU 슈퍼컴퓨팅은 설 자리가 없었을지도 모른다. 하지만 모든 자원은 한정적이고, 비용과 전력도 마찬가지다. 엔비디아와 같은 GPU 전문업체의 슈퍼컴퓨팅 기술이 솔루션이 될 수 있을까. GPU 기술이 나아가는 방향에 주목해보자.

아시아는 슈퍼컴퓨터의 보물창고다. 특히 중국은 미국에 이어 전세계에서 두 번째로 많은 슈퍼컴퓨터를 이용하고 있는 나라다. 엔비디아는 이번 중국 베이징에서 열리는 GTC 아시아 2011을 통해 GPU를 이용한 슈퍼컴퓨팅 기술을 알릴 계획이다.

엔비디아는 이틀 동안 진행되는 개발 세션을 통해 GPU를 슈퍼컴퓨팅에 이용하는 방법을 구체적으로 소개한다는 방침이다. 쿠다(CUDA) 프로그래밍 기술은 엔비디아의 GPU 컴퓨팅에서 빼놓을 수 없는 요소다. GTC 아시아 2011에는 전세계 40여개 나라에서 개발자와 연구원이 모여 GPU 컴퓨팅과 GPU를 이용한 슈퍼컴퓨팅 기술에 대해 논의를 펼친다.

이번 GTC 아시아 2011에서 젠슨 황 엔비디아 공동창업자 겸 CEO는 일반 사용자를 위한 GPU 기술의 발전이 어떻게 고성능 컴퓨팅 기술의 혁신을 주도하고 있는지 소개할 예정이다. 이외에도 엔비디아의 슈퍼컴퓨팅 솔루션인 테슬라(Tesla) 담당 스티브 스콧 최고기술경영자(CTO)를 비롯한 세계적인 컴퓨터 과학자들이 GTC 아시아 중 연사로 참가해 최첨단 HPC 기술 동향을 소개할 예정이다.

2011 GTC 아시아는 기후·날씨 시뮬레이션과 전산 유체역학, 에너지 탐사, 생명공학 등 과학 및 산업 발전과 관련이 높은 60여개 기술 세션으로 구성된다. 중국 베이징 게놈연구소와 중국 과학원 공정기술원, 미국 국립슈퍼컴퓨팅응용연구소 같은 기관과 미국 하버드대학교나 중국 난카이대학교 등이 참석한다.

일반적으로 GPU는 3D 게임을 구동하는 데 이용한다고 알려져 있다. GPU를 슈퍼컴퓨터 기술에 이용하려는 데는 이유가 있을까. GPU의 부동소수점 연산 성능이 CPU보다 앞서기 때문이다. GPU를 슈퍼컴퓨터 구축에 이용하면 에너지 효율도 높일 수 있다. x86 CPU만을 이용해 슈퍼컴퓨터를 구축할 때와 비교해 3배 이상 전력을 아낄 수 있다는 게 엔비디아쪽 설명이다. 전력을 아낄 수 있으니 공간 활용도도 높다.

슈퍼컴퓨터에서 성능향상과 에너지 효율이라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡는 지름길, GPU 슈퍼컴퓨팅 기술에 주목해보자.

츠바메2.0은 도쿄공업대학교 글로벌과학정보센터에 있는 페타플롭급 슈퍼컴퓨터다. 츠바메2.0의 연산 성능은 1.19페타플롭스에 달한다. 1페타플롭이 1초에 1천조번의 부동소수점 연산을 한다는 뜻이니, 츠바메2.0은 1초에 1190조번의 부동 소수점 연산을 할 수 있는 컴퓨터인 셈이다.

높은 성능 못지 않게 에너지 효율도 높다. 츠바메2.0에 이용된 엔비디아 테슬라 GPU 기술은 1년에 두 번 에너지 효율이 가장 높은 전세계 500대의 슈퍼컴퓨터를 발표하는 ‘그린500’에서 전세계에서 가장 환경친화적인 페타플롭급 슈퍼컴퓨터 시스템에 이름을 올리기도 했다.

츠바메2.0은 CPU와 GPU를 모두 이용하는 ’이기종 슈퍼컴퓨터’다. 초당 1.19페타플롭스급의 성능을 1.2 메가와트의 전력으로 지원하니, 1와트 당 958 메가플롭의 프로세싱 성능을 뽑아내는 꼴이다. 와트당 278 메가플롭의 프로세싱 성능를 내는 미국 로스알모스 국립연구소의 슈퍼컴퓨터 ’씨엘로 크레이’와 비교해 3.4배나 효율적인 에너지 이용률을 보이는 셈이다. 씨엘로 크레이는 GPU를 이용하지 않는 슈퍼컴퓨터로 그린500에서 2위를 차지했다.

이처럼 츠바메2.0이 효율적인 에너지 이용률을 보이는 이유는 이기종 GPU 가속 시스템이라는 데 있다. 이기종 컴퓨팅이란 GPU와 CPU의 작업을 다르게 할당해 다양한 종류의 작업 처리에 더 효율적으로 대응할 수 있다. 이를테면 애플리케이션의 순차적 작업은 CPU가 맡아 처리하고, 대용량 데이터나 단순연산 작업은 병렬로 연결된 GPU가 처리하는 식이다.

이밖에 그린500 리스트 중 1위부터 10위에 이름을 올린 슈퍼컴퓨터 중 5개는 GPU와 CPU를 함께 구성한 이기종 컴퓨팅 기술을 이용하고 있다. 순위를 30위까지 확대해 보면 22개 슈퍼컴퓨터가 이기종 컴퓨팅 기술을 이용하고 있다. GPU와 CPU를 결합한 이기종 디자인은 에너지 효율을 높이는 슈퍼컴퓨터에 가장 많이 쓰이는 기술이다.

한편, 츠바메2.0은 인텔 제온 CPU가 내장된 HP 프로라이언트 SL390 서버와 4200개의 엔비디아 테슬라 GPU로 구성돼 있다. 츠바메2.0의 작업 중 80% 이상이 테슬라 GPU에 할당된다.

이번에 추가된 새 제품군은 지난 1월 처음 공개된 보급형 APU E(자카데)시리즈와 C(온타리오)시리즈다. E와 C시리즈는 각각 울트라씬이나 넷북 제품에 적용되는 저전력 프로세서다. E시리즈에는 최상급 E-450과 보급형 E-300을 추가해 제품군을 보강했으며, C 시리즈는 C-60을 추가했다.

E-450 프로세서는 1.65GHz로 동작하는 듀얼코어 제품으로 기존 E시리즈 최상위 제품인 E-350(1.6GHz)보다 성능을 끌어올렸다. CPU 성능 뿐 아니라 그래픽 처리를 담당하는 GPU의 성능도 함께 개선됐다. E-450은 터보 모드에서 최대 600MHz로 동작하는 라데온 HD6320 내장 GPU를 탑재해 E-350의 라데온 HD6310(492MHz)보다 나은 그래픽 처리 능력을 보여줄 수 있을 것으로 기대된다.

E-450은 DDR3 1333 메모리를 지원하며, HDMI 버전 1.4a 지원 기능을 추가했다. DDR3 메모리와 결합해 전반적인 컴퓨팅 성능 향상을 기대할 수 있으며, 스테레오 3D를 지원하는 HDMI 케이블을 통해 TV나 외부 디스플레이에서 3D 사진이나 동영상을 감상할 수 있어 활용도가 높다.

E-450과 함께 추가된 E-300은 싱글코어인 기존 E-240 제품을 듀얼코어로 개선한 제품이라고 생각하면 이해하기 쉽다. CPU 코어는 2개로 늘어났지만, 동작 클럭은 기존 싱글코어 1.5GHz보다 낮아진 1.3GHz다. 낮은 전력소비량을 유지하기 위한 성능 타협인 셈이다. 이 때문에 GPU 동작클럭도 미세하게 낮춘 모양새다. E-300의 GPU 클럭은 488MHz로 500MHz 사양의 E-240보다 소폭 낮췄다.

C시리즈에 새로 추가된 C-60은 터보 모드에서 최대 1.33GHz로 동작하는 듀얼코어 CPU가 적용됐다. C-60은 GPU 코어도 CPU 코어와 마찬가지로 터보 모드를 지원한다. C-60에 내장된 라데온 HD6290 내장 GPU는 기본 클럭이 276MHz지만 터보 모드에서 최대 400MHz로 동작한다.

새로 추가된 E-450, E-300, C-60의 공통된 개선사항으로는 기존 APU 제품군보다 더 길어진 배터리 이용 시간을 꼽을 수 있다. E시리즈의 최대 배터리 대기시간은 10.5시간이며, C 시리즈는 12시간에 이른다.

크리스 클로란 AMD 클라이언트 부문 총괄 부사장은 ”PC 사용자들은 뛰어난 그래픽과 가속성능 뿐만 아니라 ‘올 데이’ 배터리 성능을 원하고 있다”라며 ”보급형 제품에서도 이러한 고급 기능들을 제공함으로써 사용자들은 더 풍부한 컴퓨팅 경험을 누릴 수 있게 됐다”라고 말했다.

모바일 GPU는 이미 2000년대 중반에 출시된 콘솔 게임기 그래픽 수준에 다다랐다는 게 ARM의 설명이다. 1980년대 후반부터 시작해 현재에 이르기까지, 약 30여년간 발전해 온 PC 게임 그래픽의 발전 속도와 비교하면 모바일 기기용 GPU의 발전 속도가 얼마나 빠르게 발전하고 있는지 가늠할 수 있다.

올해 말 정식 출시를 앞두고 있는 소니의 모바일 게임기 ‘플레이스테이션 비타’의 그래픽 성능에 대해 소니쪽은 “‘플레이스테이션3′에 버금가는 그래픽 성능을 보여줄 것”이라고 설명했다. 모바일 기기에서 PC나 콘솔 게임기 수준의 그래픽 품질을 자랑하는 게임을 즐길 수 있게 된 셈이다.

지난 5월 미국에서 열린 게임쇼 ‘E3 2011′에 참석한 존 카멕 이드소프트웨어 공동 설립자는 “플레이스테이션 비타와 같은 쿼드코어 모바일 게임기는 이미 TV로만 즐기던 콘솔 게임을 즐길 수 있는 수준에 다다랐다”라고 평가하기도 했다. 소니 플레이스테이션 비타에는 이메지네이션의 파워VR 쿼드코어 GPU가 탑재되는 것으로 알려졌다.

모바일 GPU의 성능에 대한 ARM의 대담한 발언도 눈길을 끈다. ARM은 지난 7월1일, 영국 IT 전문매체 인콰이어러를 통해 “ARM의 말리 GPU가 18개월 내에 지금의 플레이스테이션3나 엑스박스360과 같은 콘솔 게임기의 그래픽 성능을 앞지를 것”이라고 말했다.

모바일 기기의 GPU가 이렇게 빠른 속도로 성장할 수 있는 이유는 무엇일까. GPU의 역할이 확대되고 있는 기술 트렌드와 관계가 깊다.

CPU와 GPU가 하나의 실리콘 다이에 통합돼 디자인되고, CPU가 도맡아 처리하던 작업의 일부를 GPU가 돕는다. 그동안 계산량은 많지만 단순한 그래픽 계산을 하는 것에 그쳤던 GPU가 이제는 일반적인 컴퓨팅 작업에도 제 성능을 발휘할 기회를 얻었다.

CPU와 GPU가 통합되는 지금의 프로세서 기술은 GPU의 역할이 그만큼 중요하다. 범용 컴퓨팅에서도 GPU 성능을 이용하는 ‘GPGPU(General Purpose Processing on Graphics Processing Units)’ 기술 덕분이다.

이 같은 기술 흐름은 모바일 기기 프로세서에서도 똑같이 일어난다. AMD의 퓨전 개발자 회의에서 키노트를 맡은 젬 데이비스 ARM 부사장은 “ARM도 오픈CL 표준을 지원할 것”이라고 말했다. 오픈CL 개방형 표준 개발환경을 통해 GPU의 역할을 그래픽 처리뿐만 아니라 일반적인 컴퓨팅 환경에까지 확대하겠다는 계획이다.

차세대 ARM GPU 프로세서가 오픈CL 표준 개발 환경을 따르는 ARM의 첫 번째 모바일 기기용 GPU가 될 것이라는 게 ARM의 설명이다. AMD가 퓨전 APU 개발 환경으로 적극적으로 알리고 있는 오픈CL은 GPU를 범용 컴퓨팅에 활용할 수 있는 개방형 프로그래밍 환경으로 평가받고 있다.

ARM의 GPU가 오픈CL 개발 환경을 지원함에 따라, ARM은 그동안 콘솔 게임 개발해 몰두해 오던 게임 개발자의 관심을 모바일 기기 쪽으로 끌어올 수 있을 것으로 기대하고 있다.

중앙처리장치(CPU)는 사람으로 치면 ‘뇌’와 같다. 이 녀석이 얼마나 명석한가에 따라 기기 성능이 달라진다. 요즘들어 CPU가 부쩍 달라진 모습이다. 여러 개의 뇌를 가진 CPU가 보편화되고, 다른 주변기기 기능을 통합하기도 한다. 활동 분야도 뒤섞인다. PC와 모바일로 나뉘어 활동하던 CPU 업체들이 점차 상대방 영토로 침범하는 모양새다. 블로터닷넷은 PC와 모바일을 아우르는 CPU 진화와 시장 변화를 몇 차례에 걸쳐 소개할 예정이다. <편집자 주>

컴퓨터 속을 들여다보자. 전문분야가 나누어져 있다. 중앙처리장치(CPU)는 컴퓨터 전체를 아우르는 사령탑 역할을 하고, 메모리는 CPU를 도와 최전방에서 작업의 속도를 높인다. 하드디스크는 작업에 필요한 정보를 담고 있고, 그래픽카드는 CPU 혼자 하기 어려운 복잡한 그림을 그린다. 모니터와 키보드, 마우스는 사람이 컴퓨터와 대화하는 통로다. 그런데 최근 이러한 부품 간의 조화에 변화가 생겼다. CPU와 그래픽카드 칩셋(GPU)이 한 둥지에서 동거를 시작했다.

언뜻 이해가 되지 않는다. 컴퓨터 안에서 꽤 많은 공간을 차지하는 그래픽카드가 작은 CPU 속으로 들어갔다는 말인가? 출시되자마자 CPU 시장에서 주목을 받은 인텔의 최신 CPU ‘샌디브릿지’, 조용히 엎드린 채 ‘한 방’을 기다리고 있는 AMD의 ‘퓨전 APU’ 시리즈. CPU 기술에 변화를 가져온 두 CPU에 대해 알아보자.

가장 진화한 CPU : 인텔 샌디브릿지

CPU와 GPU가 한 둥지에서 살림을 시작한 건 샌디브릿지가 처음이 아니다. 넷북에 탑재되는 아톰 칩셋은 CPU 바로 옆에 GPU가 있었다. 넷북의 작은 크기 때문에 외장 그래픽카드를 탑재하는 것이 불가능했던 넷북에서 그래픽 작업을 담당했다. 성능은 기대에 못 미쳤지만 아톰 칩셋 덕분에 넷북이라는 새로운 시장까지 만들 수 있었다.

2010년 초 출시된 애런데일 플랫폼에서도 내장 GPU를 만날 수 있다. 애런데일은 2세대 인텔 코어라 불리는 샌디브릿지의 형님뻘로, 1세대 인텔 코어인 셈이다. i3, i5, i7 이라는 이름으로 많이 알려져 있다. 애런데일에 달려있던 GPU도 CPU 바로 옆에 자리를 잡았다. 하지만 샌디브릿지처럼 CPU 속에 GPU가 완전히 들어갔던 것은 아니었다. 이때만 해도 GPU는 정해진 인터페이스로 CPU와 통신하는 수준이었다. 샌디브릿지는 아예 CPU 실리콘 다이 속에 GPU가 자리를 잡고 있다. 그만큼 CPU와 GPU사이에 물리적인 거리가 짧아진 셈이다.

CPU 밖에서만 머물던 GPU가 이처럼 CPU와 통합될 수 있게 된 배경은 CPU를 만드는 공정의 크기와 관계가 깊다. 나노 공정은 CPU에 들어가는 트랜지스터 크기를 말한다. 1나노미터(nm)는 10억분의 1미터로, 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도 되는 작은 단위다. 샌디브릿지와 애런데일은 32nm로 공정의 크기가 같다. 하지만 애런데일에 들어가는 GPU는 45nm 공정에서 만들었다. CPU와 GPU의 나노 공정 크기가 다르니 한 집에 있을 수 없었다. 샌디브릿지는 GPU마저 32nm로 공정을 개선했고 비로소 CPU와 GPU가 통합될 수 있었다.

CPU 성능에서 공정의 크기는 특히 중요하다. 공정의 크기가 작아지면 회로 집적도가 높아져 회로간 간격을 좁힐 수 있다. 간격이 좁아지면 더 낮은 전압으로도 회로를 움직일 수 있게 된다. 전압 측면에서 이득을 보면 더 큰 나노공정에서 만든 CPU와 같은 전압을 사용할 때 더 높은 CPU 클럭을 이끌어낼 수 있게 된다. 공정이 작아질수록 성능이 높아지는 이유다.

샌디브릿지의 ‘터보부스트 2.0′ 기술도 CPU 성능을 개선하는 인텔만의 기술이다. 샌디브릿지 이전 세대 CPU에 적용됐던 터보부스트 1.0은 CPU가 버틸 수 있는 전력소비량에 도달하기 직전까지 CPU 동작 클럭을 순간적으로 높여줬다. CPU 클럭이 높아지면 전력 소비량도 많아지고 이에 따라 발생하는 열도 높아진다. 터보부스트 1.0은 CPU가 감당할 수 있는 클럭까지만 높이는 방법으로 CPU도 보호하고 성능을 높였다.

터보부스트 2.0 기술은 여기에 발열까지 고려해 CPU 클럭을 높인다. CPU 클럭이 높아지면 발열량이 증가하는데, 열이 발생하는 시점은 항상 클럭이 높아진 이후라는 점을 이용했다. 1초에 1천번 CPU의 발열을 모니터링해 열이 한계치까지 도달하기 전까지 CPU 클럭을 높인다. 그 미세한 시간 차이로 CPU는 한계치를 뛰어넘어 동작할 수 있다. 최고의 효율로 CPU를 일하도록 하는 것, 샌디브릿지의 성능이 주목받는 이유다.

균형 잡힌 성능 : AMD 퓨전 APU

AMD가 지난 1월 공개한 퓨전 APU 시리즈 칩셋도 CPU와 GPU가 하나의 실리콘 다이에 통합된 차세대 프로세서다. GPU를 내장하고 있는 노스브릿지가 CPU 속으로 들어온 셈이다. GPU가 칩셋 내부에 있는 캐시메모리를 직접 공유해 GPU 성능을 높였다.

AMD가 퓨전 APU 칩셋 제품군 중에서 우선 출시한 E시리즈와 C시리즈는 인텔 샌디브릿지와 다른 시장을 겨냥한다. 샌디브릿지는 고성능 데스크톱이나 노트북 시장을 공략하는 데 반해 퓨전 APU는 넷북이나 올인원PC 등 모바일PC 시장에 더 적합하다.

AMD가 퓨전 APU에서 특히 강점으로 내세우는 것은 CPU와 GPU 성능에 균형이 잡혀 있다는 점이다. 현재 넷북 시장을 지배하는 아톰 CPU는 CPU 성능이 낮을 뿐만 아니라 GPU 성능도 보잘것없었다. AMD 퓨전 APU는 아톰 칩셋과 비슷한 발열과 전력 소비량으로 아톰보다 훨씬 뛰어난 성능을 낸다. AMD 퓨전 APU가 아톰이 자치하고 있는 넷북 시장을 대체할 수 있다고 자신감을 보이는 이유다.

실제로 소니와 HP에서 퓨전 APU E시리즈를 탑재한 노트북을 출시했으며, 에이서에서도 C시리즈를 탑재한 넷북을 출시했다. 퓨전 APU E시리즈를 탑재한 소니 바이오 YB와 HP 파빌리온 dm1은 11.6인치이고, C시리즈를 탑재한 에이서 아스파이어 제품은 10.1인치다. 이들 모두 무게가 1.3~1.5kg에 지나지 않는다. 기존 넷북 시장을 대체할 자격을 갖춘 셈이다.

염희중 AMD코리아 그래픽 컴퓨팅 솔루션 그룹 과장은 “퓨전 APU는 아톰보다 뛰어난 성능으로 저전력 노트북PC나 스몰 폼팩터 PC 시장에서 아톰을 대체할 수 있을 것으로 기대한다”라고 설명했다.

넷북에서 고화질 영상을 재생하려는 사용자도 퓨전 APU에 관심을 가져볼 만 하다. 퓨전 APU 칩셋에 내장된 GPU 성능 덕분이다. AMD쪽에 따르면 퓨전 APU E시리즈에 내장된 GPU AMD 라데온 HD 6310은 외장 그래픽카드인 AMD 라데온 HD 5450 정도의 성능을 낸다. HD 영상을 원활하게 재생할 수 있는 수준이다. 작은 크기 때문에 외장 그래픽카드를 장착할 수 없어 고화질 영상을 재생하는 데 무리가 있었던 올인원PC나 스몰폼팩터PC 시장에서도 퓨전 APU칩셋의 선전이 기대된다.

고성능 데스크톱과 노트북에 적합한 인텔 샌디브릿지, 넷북 시장에서 아톰을 대체하려는 AMD 퓨전 APU. CPU와 GPU가 통합된 차세대 프로세서의 활약에 주목해보자. 올해 3분기에는 AMD 퓨전 APU A시리즈도 출시될 예정이다. A시리즈는 넷북 시장을 노리는 E, C시리즈와는 달리 성능을 높여 샌디브릿지와 직접 경쟁할 것으로 보인다. 2011년은 CPU와 GPU 통합의 원년이라 할 수 있다. 얼마나 뛰어난 제품으로 사용자들을 유혹할지 두고볼 일이다.

중앙처리장치(CPU)는 컴퓨터를 구성하는 가장 중요한 부품이다. 이 핵심 부품 시장은 그동안 인텔과 AMD가 양분하며 상당히 안정적인 모습을 유지해 왔다. 인텔의 점유율이 AMD에 비해 크게 앞서는 모습을 보이긴 했지만, 적어도 새로운 경쟁자의 출현에 긴장할 필요는 없었다.

하지만 올해부터 CPU 시장에 적잖은 지각변동이 예상된다. 최근 CPU 시장에서 ‘퓨전’ 열풍이 불고 있기 때문이다. CPU와 GPU를 하나의 기판(다이)에서 구현하는, 이른바 ‘통합 칩셋’이 속속 등장하고 있다.

APU의 개념을 가장 먼저 제시한 AMD

AMD는 2010년 3분기에 자사의 퓨전 APU 칩셋을 공개한 바 있다. AMD가 ATI를 인수한 후 내놓은 실질적인 결과물이다. APU란 하나의 기판 위에 CPU와 GPU를 동시에 얹은 칩셋이다.

CPU와 GPU간 데이터를 전송하는 데 필요한 버스까지 모두 포함하며, 연산하는 전체 과정이 모두 하나의 칩 내부에서 일어난다. 당연히 데이터를 전송하는 데 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있게 됐다. 한꺼번에 많은 데이터가 몰려 성능이 하락하는 병목현상도 사라진다. 덕분에 기기의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다. 구조도 더욱 단순해진다. 발열량도 줄어든다는 점 또한 주목할 만 한 장점이다. 앞으로 APU를 달고 나오는 노트북의 두께가 더욱 얇아질 것으로 기대된다.

더욱 예리해진 인텔의 칼날

사실 인텔은 AMD보다 먼저 CPU와 GPU를 동시에 구현해냈다. AMD로부터 아이디어를 얻고, AMD보다 빠르게 제품을 선보인 것이다. 인텔이 발표한 ‘코어i’ 시리즈가 그것이다. 하지만 코어i 시리즈가 선보인 통합의 개념은 조금 달랐다. 하나의 기판 위에 CPU와 GPU를 나란히 얹었을 뿐 CPU와 GPU칩셋을 하나로 구현한 것은 아니었다. 게다가 코어i 시리즈에 적용된 GPU의 성능은 기대를 밑돌았다. 고성능 게임이나 그래픽 작업을 위해선 역시 별도의 GPU가 필요했다.

반면 인텔의 새로운 칩셋인 ‘2세대 인텔 코어’(코드명 ‘샌디브릿지’)는 코어i 시리즈의 이러한 성능 한계를 확실히 뛰어넘은 것으로 보인다. ‘빌트인 비주얼’이라 소개한 2세대 인텔 코어의 ‘통합’은 AMD가 제시한 APU의 개념과 같다. 하나의 기판에 단일 칩셋으로 CPU와 GPU를 구성했다. 그저 나란히 붙여 놓은 것에 불과한 이전 세대의 코어i 제품군과는 달리 CPU와 GPU의 자원분배 기능을 갖춤으로써 이용자가 요구하는 성능을 필요한 때에 즉시 제공한다. 고성능 노트북과 PC 시장을 목표로 한 2세대 인텔 코어는 AMD의 퓨전 APU와 마찬가지로 기기의 크기를 크게 줄여주면서도 한 단계 진보한 성능을 보여줄 것으로 보인다.

엔비디아의 출사표

한편, 그동안 GPU 시장에서 절대강자로 군림해오던 엔비디아도 CPU와 GPU의 통합 칩셋 시장에 뛰어들었다. 1월7일, 미국 라스베이거스에서 열린 ‘2011 국제전자제품박람회’(CES 2011)에서 ARM을 기반으로 한 CPU 개발 계획을 발표한 것이다. ARM과 제휴를 통해 실현한 이번 계획은 ‘프로젝트 덴버’라는 이름으로 공개됐다.

엔비디아 CEO 젠슨 황은 “ARM은 역사상 가장 빠르게 성장하는 CPU 아키텍처”라며 앞으로 출시될 ARM 기반 CPU의 성능에 대한 자신감을 내비쳤다. “고성능 ARM CPU 코어와 엔비디아의 대량 병렬 GPU코어가 결합해 새로운 차원의 프로세서를 창조해낼 것”이라고도 말했다. 인텔이라는 공룡과 AMD라는 강자가 군림하는 CPU 시장에서 엔비디아는 어떤 제품으로 사용자들을 현혹할 지 기대가 모인다.

올해는 삼파전으로 재편된 CPU 시장에 관심이 쏠린다. 모두 이름은 다르지만 같은 개념의 칩셋을 선보일 계획이므로 서로간의 충돌을 피할 수 없을 전망이다. 이들이 선보일 새로운 칩셋의 성능에 대해 기대를 하는 한편, 새로운 시장은 어떤 모습일 지 지켜보는 것도 흥미로운 일이다.

최근 몇년간 인텔과 AMD 진영의 경쟁은 IT 역사를 획기적으로 바꾸는 기폭제가 되고 있다. 속도 향상에는 성공했지만 미세한 처리 공정 과정에서 발열 문제를 놓쳤던 이 업체들은 저전력 프로세스 개발을 통한 그린 IT 기술 구현에 많은 투자를 단행했다. 이들간의 경쟁에 엔비디아는 GPU를 통해 새로운 꿈을 꿔왔다. 모든 연산을 CPU에만 의존하지 말라고 그래픽카드를 최대한 활용하라는 메시지였다.

AMD는 여기서 한발 더 나아가 CPU와 GPU를 합쳐 APU(Accelerated Processing Unit)를 올해 출시하겠다고 공언했다. 그래픽 카드 회사인 ATI를 인수한 후, CPU와 GPU 통합의 결과물을 선보이면서 인텔에 다시 한번 도전장을 던진 것.

이런 상황에서 국산 네트워크 업체인 펌킨네트웍스의 권희웅 기술 이사가 시스템 개발자들이 이런 흐름에 대해 주목해야 한다고 강조하는 글을 보내왔다. 최근 네트워크 장비 업계에서도 표준화된 CPU를 통해 고성능의 장비를 개발하고 있다. 특히 병렬처리의 중요성이 강조되면서 개발자들이 이런 칩  아키텍처의 변화와 기술에 관심을 가져야 제품 경쟁력을 높일 수 있는 상황이다.

그는 최근 그래픽 카드 분야에서의 괄목한 만한 기술 변화에 시스템 엔지니어들이 주목해야 한다고 강조한다. 그는 왜 연초부터 이런 기술 변화에 주목해야 한다고 강조하고 나선 것일까?

‘GPU의 범용화.’ 최근 GPU 관련 트랜드를 관통하는 키워드가 아닐까? 불과 몇년 전만 하더라도 GPU하면 그래픽 가속 정도를 떠올렸다. 하지만 2010년을 전후해 GPU는 그래픽의 경계를 넘어 범용성을 띄며 발전하고 있다. 모바일 기기나 데스크톱 등에서 CPU를 보조하던 역할을 넘어 이제 각종 연산을 함께 처리하는 파트너로 자리잡을 정도로 위상이 올라가고 있다.

직렬 연산이 아닌 병렬 연산에 최적화된 구조적 특징으로 인해 HPC(High Performance Computing) 분야, 보안과 네트워크 장비 분야 등에서도 최근 그 활용에 대한 관심이 커지고 있다. 엔지니어링 차원에서 GPU에 대한 관심이 급증하고 있다는 소리다.

GPU는 태생적으로 제한된 범위 내에서 빠른 연산을 수행하도록 디자인되었다. 연산 과정 자체가 복잡한 CPU와 달리 GPU는 행렬 벡터 연산과 부동소수점 등 제한된 범위 내에서 고정된 작업을 할 때 최고의 성능을 이끌어 낼 수 있다. 바로 이점이 각종 장비를 개발하는 시스템 개발자들의 눈길이 GPU로 향하는 이유다. 실제로 최근 오픈 소스 진영에서 진행중인 프로젝트나 학계에서 발표되는 논문을 보면 GPU의 가능성은 실로 대단하다는 느낌이다.

특히 라우팅이나 암호화 등을 GPU 플랫폼 상에 구현했을 때의 성능은 가히 놀라울 정도다.

예를 하나 들자면 얼마 전 유명학회지인 ACM, IEEE, USENIX 등에 GPU 기반의 소프트웨어 라우터의 성능에 대한 논문이 게재된 적이 있다. 리눅스의 패킷 처리 관련 I/O 부문을 튜닝하고, 이를 인텔 계열 CPU와 GPU를 조합한 플랫폼에 올린 결과 64바이트 크기의 패킷에 대한 라우팅이 40Gbps에 근접하는 성능을 보여 주었다. IPSec 터널링의 경우는 인텔 계열 CPU만 썼을 때 1024바이트의 패킷 사이즈를 기준으로 5Gbps 정도의 처리용량이 GPU를 함께 썼을 때 20Gbps로 껑충 뛰는 결과를 보여 주고 있다.

L4/L7 스위치 개발 업체나 IPSec 관련 보안 장비를 만드는 업체 입장에서 보면 입이 벌어질 만한 결과다. 물론 논문에서 나온 결과가 상용 제품으로 구현될 경우 고스란히 보전될 수는 없지만, 일단 실험 차원이라 할지라도 ‘CPU + GPU’의 가능성은 충분히 보여주었다고 생각한다.

GPU의 새로운 가능성을 열기 위한 다양한 시도는 오픈 소스 진영에서도 어렵지 않게 찾아 볼 수 있다. 개인적으로 관심을 두고 보는 곳은 ‘General-Purpose Computation on Graphics Hardware’라는 사이트이다. GPU 관련 다양한 활용에 대한 다양한 개발 아이디어와 소식 등이 올라오는 곳이다. 이 사이트를 조금만 봐도 GPU가 장비 단에서 앞으로 CPU와 함께 쓰일 가능성이 많다는 느낌이 온다

. 몇 가지 시나리오를 꼽자면 L4/L7 스위치나 보안 장비는 물론이고 OLAP 등 대용량 트랜잭션 처리를 위한 어플라이언스, CAE(Computer Aided Engineering) 및 슈퍼컴퓨팅 연구 분야에 적용, 각종 클라우드 서비스 개발 등을 꼽을 수 있다. 이중 클라우드의 경우 아마존 등의 기업에서 GPU 관련 비즈니스 전략의 실체를 선보이는 등 속도감 있게 상용화의 길이 열리는 모습이다.

이처럼 GPU가 범용화를 외치며 비즈니스 세계에서 특유의 존재감을 보여주는 가장 큰 이유는 무엇일까? 기술적으로 병렬 처리의 효율성이 어필했다면, 비즈니스적으로는 뛰어난 경제성이 GPU를 돋보이게 하는 부문이다

GPU는 CPU에 비해 단위 코어 차원에서는 처리 속도는 느리지만 코어 집적도가 높다. 2010년 초 기준으로 CPU는 쿼드 코어가, GPU는 최대 480개까지 코어 지원이 가능하다. 반면에 가격은 CPU보다 낮기 때문에, 동일 비용으로 프로세서 파워를 확보하고자 할 때 훨씬 더 높은 성능을 이끌어 낼 수 있다. 개발 환경 역시 빠르게 CPU 못지 않게 범용적인 도구와 라이브러리 등이 제공되고 있어 제품을 만드는 데 있어 용이함도 빠르게 나아지는 상황이다.

GPU는 이제 시스템 개발자에게 있어 그저 그런 관심사가 아니라 CPU 못지 않게 중요하게 연구하고, 공부해야 할 대상이 되어가고 있다.

2011년 한 해를 설계함에 있어 시스템 관리자의 To-Do 리스트에 GPU 공부에 대한 내용이 한 줄 정도 들어가는 것은 어떨까?

고사양 온라인게임 이용자라면 무엇보다 그래픽카드에 눈길이 쏠리게 마련이다. 허나, 그것만으로 될까. PC 모니터에 뜨는 화면은 실은 화려한 그래픽 뿐 아니라 그 속에 무거운 데이터가 뿌려진다. 특히 요즘처럼 무겁고 화려한 3차원(3D) 게임세상을 온전히 즐기려면 그에 못지 않게 CPU도 신중히 고려해볼 일이다.

3D 대작 게임일 수록 화면에 얼마나 많은 데이터를 뿌려주느냐에 따라 게임 체감도가 달라진다. 예컨대 3D 게임에서 기본 뼈대를 세우는 모델링 작업과 등장 캐릭터의 인공지능을 설정하는 건 CPU 몫이다. 그 뼈대 위에 다양한 형태로 살을 붙이는 건 그래픽카드가 담당한다. 게임에서 물리 연산을 처리하는 게임엔진은 대개 CPU와 멀티스레드를 활용한다. 게임엔진 성능에 따라 CPU나 그래픽카드가 미치는 영향이 달라지는 건 사실이다. 그러니 한쪽에 치우치기보다는 둘 사이에 균형을 잘 맞추는 게 중요하다.

예컨대 요즘 인기 있는 ‘아이온’이나 ‘스타크래프트2′를 보자. 기본 PC 사양이 받쳐주지 않으면 게임을 제대로 즐기기 어렵다. 벤치마크 전문 웹진 ‘브레인박스’가 ‘아이온2.0′을 기준으로 진행한 CPU·GPU 비교 결과를 보자.

(자료 : 브레인박스)

실험에 쓰인 CPU는 인텔 코어2듀오 E8400, 코어 i3 530, 코어 i5 750, 코어 i7 980X 네 종류다. 그래픽카드는 지포스 8600GT부터 HD5970까지 모두 9종류를 썼다. 그래픽카드나 CPU 모두 값비싼 제품을 썼을 때 성능이 좋아졌다. 당연한 일이다. 헌데 이 둘을 교차 비교하면 흥미롭다. 같은 CPU 안에선 저사양 제품인 8600GT를 뺀 나머지 그래픽카드에서 초당 프레임수(fps)에 큰 차이가 없는 편이다. 최대 80여만원까지 벌어지는 그래픽카드 가격 차이를 고려하면, 저사양 CPU 환경에선 아무리 값비싼 그래픽카드를 쓰더라도 눈에 띄는 성능 개선을 기대하긴 어렵다는 뜻이다.

반대로, 저사양 GPU라도 CPU를 한두 단계 올리면 성능 차이가 뚜렷해진다. 최고 사양 CPU인 인텔 코어 i7 980X는 가격만 100만원이 훌쩍 넘는 제품이므로 제쳐두자. 그래픽 성능 테스트 결과를 놓고 보면, 80만원대 HD5970 GPU를 코어2듀오 E8400에 채택하느니 10만원대 GPU에 21~25만원짜리 코어 i5 750 CPU를 선택하는 게 훨씬 성능 개선 효과가 큰 것으로 나타났다. 요컨대 고사양 게임을 제대로 즐기려면 그래픽카드 못지 않게 CPU 성능을 한두 단계 올리는 게 경제적이고 효과도 좋다는 실험 결과인 셈이다.

뼈대를 만드는 CPU와 살을 채우는 GPU 모두 고사양 온라인게임을 즐기는 데 중요한 부품이다. 여윳돈이 넉넉치 않다면, 한쪽에 몰아넣는 것보다는 전체 성능의 균형을 맞추는 게 좋다. 다양한 조합을 따져 현명하게 판단할 일이다.

한인수 인텔코리아 이사는 “인텔 자체 테스트 결과에 따르면 캐주얼게임의 95%, 모든 게임을 합해도 90% 이상이 인텔 내장 GPU로 돌려도 무리가 없는 것으로 나타났다”라며 “고사양 게임에서 그래픽카드 중요성이야 말할 것도 없지만, 1~2년 뒤까지 고려하면 CPU도 신중히 선택해야 한다”고 말했다.

대신에 어느 칩이 가장 유용한 온다이(on-die) 전문 컴퓨팅 기능(capabilities)를 가지게 될 것인지에 대한 열띤 경쟁이 전개될 것이라고 그는 말했다.

뉴웰은 “코어 숫자 전쟁은 종지부를 찍을 것이다. 그러나 정확한 날짜를 못박기는 어렵다”라고 말했다. 그는 인텔에서 16년 간을 보낸 후 지난 여름 AMD에 합류했던 사람이다.

뉴욕에서 있었던 클라우드 컴퓨팅에 대한 발표 전 IDG 뉴스 서비스와의 인터뷰에서 그는 “전력의 제한성 때문에” 그렇게 많은 코어들을 가지는 칩들은 실현 가능하지 않을 것이라면서, 이는 기술의 한계가 아니라 배치 상의 한계라고 말했다.

이러한 방향전환은  세계의 개발자들에게 안도의 한숨을 쉬게 해줄 가능성이 크다. 개발자들은 그들의 프로그램들이 멀티 코어들에서 동시에 돌아 갈 수 있도록 만들기 위해 고심하고 있었다.

지난 10년전의 초창기까지 거슬러 가면, CPU에서의 개선은 일반적으로 클럭 스피드로 이뤄졌다. 각각 새로운 세대의 프로세서들은 이전 모델들보다 좀 더 빠른 클럭 스피드들 가지고 있었다.

“우리는 우리가 10Ghz 칩을 만들려고 했던 것을 생각해 보았다”며 뉴웰은 인텔에서의 시절에 대해 말했다. 그는 이어 “그 때 우리는 10GHz칩이 너무 뜨거워 지구를 달굴 수 도 있다는 것을 알아냈다. 결국 그렇게 하지 않기로 결정해야 한다는 사실을 깨달았다”라고 말했다.

하나의 다이에 더욱 많은 트랜지스터들을 채워넣게 해주는 아주 정교한 리쏘그래피 기술 개발 덕택에, 무어의 법칙이 지속되고 있다. 이 와중에 경쟁은 각각의 칩이 가질 수 있는 코어수의 경쟁으로 옮겨졌다.

듀얼 코어 서버와 데스트톱 칩들은 곧 쿼드 코어로 이어졌으며 지금은 AMD와 인텔 둘다 6 코어와 8 코어의 전선에서 경쟁하고 있는 중이다.

뉴웰은 그러나 그 경쟁은 곧 종언 고할 것이라며 “우리가 클럭 속도 전쟁을 끝냈었듯이, 코어 숫자 전쟁도 끝낼 것이다”라고 말했다.

이어 다음 경쟁의 전선은 헤테로지니어스(heterogenous) 컴퓨팅에서 생길 것이라고 그는 예측했다.

단일하고 일반적 목적의 프로세싱 코어로 구성되어지는 대신에, 프로세서들은 시스템 온 어 칩을 닮게 될 것이라는 이야기다. 이는 각 칩의 섹션들이 각기 특정 임무, 예컨대 암호화, 비디오 렌더링 혹은 네트워킹에만 전념하는 것을 말한다.

AMD는 브라조(Brazos) 프로세서의 차기 라인을 가지고 이러한 방향으로 이미 이동하려 하고 있다. 회사는 2011년에 넷북과 랩탑 시장을 겨냥해 출시할 예정이다.

AMD는 이러한 프로세서들을 엑셀러레이티드(가속: Accelerated) 프로세서(Processors) 단위들(Units) 혹은 APUs라고 부르는데, 이는 그것들이 CPU와 GPU의 능력들을 하나의 단일 다이에 결합시킨 사실 때문이다.

뉴웰은 “우리가 더 효율적인 프로세싱을 가능하게 해주는 다이의 특정 기능들을 만들어 내는 데에 있어서 특별한 장애는 없다”라며, “이러한 기능의 등장은 크게 유용할 것”이라고 말했다.

인텔도, 80 코어 칩 아이디어를 연구하고 있기는 하지만 이러한 방향으로  진행하는 것으로 관측되고 있다. 차세대 샌디 브릿지 아키텍처도 GPU 기능들을 직접적으로 CPU에 결합시킨다.

뉴웰은 궁극적으로 다이의 비율이 재구성될 수 있을 만큼까지 이러한 기술들이 진행될 것이라고 예상했다.

이어 “오랫동안 좋은 전망을 유지해왔으나 범용 컴퓨팅에 부합하지 않았던 FPGA (Field Programmable Gate Array) 기술로 거슬러 올라가게 되는 것”이라고 말했다.

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물리적인 CPU를 잘 활용하면 그만큼 속도를 개선할 수 있기 때문에 많은 부분의 개발자들도 관심을 기울이고 있다.

최근엔 그래픽 카드 처리 업체들도 GPU라는 개념을 들고 나와 전문 기계어로 이런 성능을 활용했던 데서 한 발 더 나아가 손쉬운 프로그래밍 언어를 제공해 더욱 더 GPU의 컴퓨팅 파워를 더욱 잘 활용토록하고 있다. 인텔, AMD/ATI, 엔비디아 등이 대표적인 업체들이다. 특히 인텔의 행보는 상당히 주목할 만하다. 인텔은 지난 2009년 5월 병렬 프로그래밍 툴인 ‘인텔 패러렐 스튜디오’를 처음 선보인 데 이어 최근엔 업그레이드 된 2011 버전을 출시했다. 핵심은 개발자들이 코딩한 분야가 어디에 문제가 있는 지 알려주는 ‘어드바이저’ 기능이다.

제임스 레인더스(James Reeinders) 인텔 치프 소프트웨어 에반젤리스트 겸 소프트웨어 개발 제품 이사는 “수많은 디바이스들이 쏟아지고 있는데 이를 제대로 활용하기 위해서는 프로그래밍이 중요하고 특히 병렬 프로그래밍이 핵심”이라고 밝히고 “인텔은 그동안 CPU 활용을 위해 패러렐 스튜디오를 출시했는데 향후에는 엔비디아나 AMT의 ATI 같은 그래픽 카드에도 적용 가능한 프로그래밍 기능을 넣을 계획이다. 이미 MICE라는 프로젝트가 시작됐다”고 밝혔다.

그는 인텔이 소프트에어 개발 분야에서 두각을 나타내는 데 핵심적인 역할을 한 인물로 ‘인텔 스레딩 빌딩 블록(Threading Building Blocks Nutshell)’의 저자기도 하다.

병렬 프로그래밍은 그동안 슈퍼 컴퓨터 분야에 많이 적용됐었다. 또 최근엔 캐드와 같은 고용량 데이터를 빠르게 처리하는 분야나 동영상 렌더링 엔진 분야로 활용 범위가 넓어지고 있다. 게임 엔진은 물론 포털 업체들의 클러스터링 처리 분야, 금융권의 파생상품 분석, 네트워크 트래픽 분석과 처리를 위한 분야에서도 멀티 코어 칩 기반의 병렬 프로그래밍을 하고 있다. 전문가들의 전유물이었던 기술들이 이제는 보편적으로 IT 개발자들이 활용할 수 있게 되고 있다.

이런 분야 이외에도 최근 주목받고 있는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 분야에서도 병렬 프로그래밍이 주목받고 있다. 제임스 레인더스 이사는 “항공사의 티켓 예매 시스템의 경우 이미 전세계 이용자들이 어디서나 신청을 할 수 있도록 돼 있는 어쩌면 클라우드 컴퓨팅의 형태라고 해도 무방하다”며넛 “현재는 하나의 머신에서 멀티코어 병렬 처리에 초점을 두고 있지만 여러 머신들을 엮어 활용하면서 성능 문제들을 향상시키기 위해 이 분야가 주목을 받을 것”이라고 밝혔다.

이번에 출시된 제품은 마이크로스프트 비주얼 스튜디오를 위한 강력한 툴 제품군이 멀티코어 프로세서의 성능을 활용할 수 있도록 시리얼과 병렬 애플리케이션의 성능과 신뢰성, 병렬 애플리케이션 디자인을 향상시켰다.

마이크로소프트와의 협력과 관련해 그는 “개인적으로 우리 집에서 마이크로소프트 본사까지 3시간 밖에 안걸린다. 자주 만난다”면서 “3년 전 비주얼 스튜디오 개발 팀들과 이야기를 하다가 개발자들을 대상으로 병렬처리와 관련한 지원이 있어야 한다는데 의견을 함께했다. 우리와 MS의 비전이 비슷했다. 마이크로소프트는 닷넷 환경이기 때문에 우리는 C, C++은 물론 닷넷도 지원토록 한 것”이라고 말했다.

새로 선보인 제품은 GTX 480과 GTX 470 두 종류다. 이번 GTX 400 시리즈는 엔비디아 페르미 아키텍처를 탑재한 첫 소비자용 GPU다. 마이크로소프트 PC게임 개발 플랫폼인 다이렉트X11을 지원하는 고성능 제품이다.

코어수 480개, 30억개 트랜지스터로 구성된 이번 제품은 앞선 GTX 285 시리즈보다 1.5~3.5배 빠른 속도를 자랑한다. 게임 개발자들은 다이렉트X11 테셀레이션 성능을 활용해 캐릭터를 더욱 세밀하고 생동감 있게 묘사할 수 있으며, 몰입감을 강화한 와이드 스크린과 엔비디아 3D 비전 서라운드를 지원해 게임 사실감을 높였다.

시각 경험도 풍성해졌다. 게임 패치를 따로 적용하지 않아도 엔비디아에서 제공하는 SW를 이용해 400여개 게임을 자동으로 3D 입체 영상으로 전환해주며 실시간 전략 게임 전경, MMORPG 게임에서 인벤토리와 퀘스트 관리, 1인칭 슈팅 게임에서 적의 움직임 파악, 레이싱 게임 운전석 액션 등 게임 체험을 폭넓게 확장해준다.

제프 옌 엔비디아 시니어 테크니컬 마케팅 매니저는 “지포스 GTX 400 시리즈 출시 일정이 예정보다 늦은 만큼, 시중에서 유통되는 가장 빠른 GPU를 만들고자 노력했다”라며 “특히 다이렉트X11에서 한 차원 높은 게임 환경을 구현하고 뛰어난 물리적 퍼포먼스를 갖춰 탁월한 게임 경험을 제공할 것”이라고 제품 출시 의의를 밝혔다.

GTX 480과 GTX 470은 4월 중순께부터 주요 그래픽카드 협력사와 PC 제조사를 통해 공급된다. 엔비디아쪽은 다양한 성능과 가격대의 지포스 400 시리즈를 꾸준히 선보일 예정이다.

이는 일본, 한국, 유럽에 이어 네번째이다. 지난 5월 유럽연합(EU) 집행위원회는 인텔에 불공정거래혐의로 10억 6천만 유로의 벌금을 부과했으며, 지난해 6월 한국의 공정거래위원회도 인텔코리아에 260억원의 과징금과 시정명령을 내린 바 있다.

리처드 파인스타인(Richard Feinstein) 연방거래위원회 경쟁담당 국장은 기자간담회에서 인텔이 공정한 기술 경쟁 보다는 경쟁사와 소비자에게 피해를 주는 배타적인 방법을 사용해왔다고 밝혔다.

파인스타인 국장은 중앙처리장치(CPU) 시장의 오랜 경쟁자인 AMD뿐만 아니라, 휴렛패커드(HP), IBM, 델 등 주요 대기업들도 인텔의 불공정행위에 피해를 입었다고 지적했다. 컴퓨터 제조업체들이 AMD의 칩을 못사도록 위협하고 적절한 보상을 해줬다는 것.

인텔은 동일한 x86 기반인 AMD CPU의 성능을 떨어뜨리는 키 소프트웨어를 비밀리에 재설계한 혐의도 받고 있으며, 그래픽처리장치(GPU) 시장에서는 불공정한 가격 정책을 통해 엔비디아(Nvidia) 등의 업체에 피해를 입힌 혐의도 있다.

인텔은 지난달 13일 반독점 소송을 마무리하기 위해 CPU 2위 업체인 AMD에 12억5000만달러를 지불키로 합의한 바 있다. 그러나 연방거래위원회는 이와 무관하게 AMD와 엔비디아로 부터 사정을 청취하는 등 오랜 기간 AMD의 불공정 혐의를 조사해 온 것으로 알려졌다.

인텔측은 법률 고문 더그 멜라메드(Doug Melamed)를 통해 “이번 사건은 충분히 합의가 가능한 사례였으며 FTC가 전례없는 과도한 변상을 요구해 다 된 협상이 틀어졌다”고 주장했다.

엔비디아는 “인텔의 불공정 행위에 대한 적절한 감시가 이루어진 것을 환영한다”고 밝혔으며, AMD는 “소비자들을 위한 굿뉴스”라고 평가했다.

한편, 엔비디아의 CEO인 젠슨 황(Jen Hsun Huang)은 이날 직원들에게 보낸 사내 메일에서 이번 사건이 컴퓨터 산업을 재편할 수 있는 잠재력이 있다고 평가했다.

미 행정법원의 판결은 이르면 내년 9월쯤 나올 예정이다.

그래픽 카드 업체인 엔비디아는 중앙처리장치(CPU)가 처리해야 될 일을 그래픽처리장치(GPU: Graphic Processing Unit)가 담당할 수 있도록 시도하고 있다. 쿠다(CUDA)가 그 주인공인다. 경쟁사인 AMD는 ATI 스트림(Stream)을 통해 경쟁에 나섰다.

아직까지 광범위하게 사용되고 있지는 않지만 슈퍼컴퓨터 분야에서 조금씩 입지를 굳혀가고 있다. 이런 상황에서 한단계 진일보된 아키텍처를 발표, 관련 시장을 조금 더 빠르게 확신시키겠다고 나선 것.

엔비디아 젠슨황(Jen-Hsun Huang) 공동설립자 겸 CEO는 “GPU는 더 이상 단순한 그래픽 칩에 머무르지 않고, 이제 명백히 일반적인 목적의 병렬 컴퓨팅 프로세서로 사용되고 있다”며, “페르미 아키텍처와 통합 도구, 라이브러리, 엔진 등은 전세계 수천 명에 달하는 쿠다 개발자들의 탁견을 직접 반영한 것이며, 우리는 곧 페르미가 새로운 GPU 시대의 지평을 열었다는 것을 볼 수 있게 될 것”이라고 말했다.

UC 버클리(U.C. Berkeley) 병렬 컴퓨팅 리서치 연구소의 데이브 패터슨(Dave Patterson) 디렉터는 “엔비디아와 페르미 팀은 다양한 프로그램에서 GPU를 활용할 수 있도록 하는 큰 도약을 이뤄냈으며, 이는 역사에서 중요한 이정표로 기록될 것이라고 믿는다”고 말했다.

미국 새너제이(San Jose)에서 열리고 있는 GPU 테크놀로지 컨퍼런스(GPU Technology Conference)에서 발표된 페르미는 다양한 애플리케이션에서 기존에 경험할 수 없었던 가속 성능을 제공한다. 또한 컨퍼런스 기자회견에는 미국 오크리지 국립연구소(ORNL: Oak Ridge National Laboratory)가 참가해 페르미 아키텍처에 기반한 엔비디아 GPU로 2011년 세계 최대의 수퍼컴퓨터를 구축한다는 계획을 발표했다.

페르미는 512 쿠다(CUDA) 코어와 엔비디어 병렬 데이터캐시 기술, 엔비디어 기가쓰레드 엔진, ECC 지원 등으로 특징 지원진다. 또  연산을 위해 C++ 언어를 지원한다. 이를 통해 C언어 이외에 C++, 포트란(Fortran), 자바(Java), 파이썬(Python) 등의 다양한 언어 환경에서 병렬 컴퓨팅이 가능하고 오픈CL(OpenCL)과 다이렉트컴퓨트(DirectCompute) 지원도 가능해졌다.

페르미 관련 이미지, 기술백서, 프리젠테이션, 비디오 등은 http://kr.nvidia.com/fermi에서 확인할 수 있다.

• ‘알쏭달쏭 · 복잡다단’ GPU 트렌드 보고서

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• 그래픽카드 활용한 슈퍼컴퓨터 등장

• 그래픽 카드 제조사, 개발자 끌어안기 본격화

• “수퍼컴, 그래픽카드 활용으로 성능 향상”

엔비디아는 9월21일 서울 삼성동에서 프레스데이를 열거, 올 하반기 본격 내놓을 차세대 GPU ‘아이온’과 ‘테그라’ 출시 전략을 공개했다.

아이온, CPU와 협업으로 PC 성능 본격 참여

무엇보다 기대주는 ‘아이온’이다. 아이온은 미니노트북이나 넷북같은 소형 PC에 적합한 차세대 GPU다. 똑같은 CPU에 아이온 GPU를 탑재하면 최고 10배 빠른 그래픽 성능을 제공하며, 기존 소형 PC에서 엄두를 내기 어려웠던 고화질 멀티미디어 감상과 고성능 게임까지 즐길 수 있다.

이날 아이온 플랫폼을 소개한 제프 옌 엔비디아 아태지역 시니어 테크니컬 마케팅 매니저는 “기존 CPU에 아이온 GPU를 탑재하면 CPU와 GPU를 동시에 사용하는 코프로세싱 시스템으로 효율성과 성능을 모두 높일 수 있다”며 “넷북은 인터넷 검색 정도나 즐기는 기기란 고정관념에서 벗어나 고성능 멀티미디어 컨텐트를 즐길 수 있도록 바꿔줄 것”이라고 소개했다.

아이온은 ▲윈도우7과 윈도우 비스타 홈 프리미엄을 지원하고 ▲1080p HD 비디오와 트루 피델리티 7.1 오디오 ▲다이렉트10 그래픽과 첨단 디지털 디스플레이 연결성 ▲엔비디아 쿠다 기술을 활용한 비디오 화질 개선 및 트랜스코딩 가속화 기능을 제공한다. 일반 노트북이나 미니 노트북 외에도 넷북이나 올인원 PC 등에 채택해, 기존 CPU만 사용했을 때보다 시스템 및 그래픽 성능을 높여준다.

엔비디아는 이날 아이온을 탑재한 ‘HP 미니311′과 ‘LG 엑스피온 미니 X30′도 소개했다. 특히 엑스노트 미니 X30은 국내에서 처음 출시되는 아이온 탑재 미니PC로, MS 윈도우7을 탑재하고 동급 저전력 시스템보다 최고 10배 빠른 그래픽 성능을 제공한다.

모바일용 고성능·저전력 그래픽칩셋 ‘테그라’

아이온이 미니PC나 넷북을 주로 겨냥했다면, 엔비디아 ‘테그라’는 스마트폰이나 PMP 같은 휴대기기를 위한 모바일 그래픽칩이다. CPU와 GPU 코어를 최적화해 통합한 ‘컴퓨터 온 어 칩’으로, HD 동영상을 지원하면서도 전력 소모량은 낮춘 것이 특징이다.

특히 테그라는 지난 9월 중순 발표한 MS ‘준HD’에 탑재되며 눈길을 끌었다. 테그라 기반 준HD는 720p HD 비디오 플레이백 기능을 제공해 2D 및 3D 영상을 PC 못지 않게 생생한 고화질로 감상할 수 있는 것이 특징이다. 데스크톱에 버금가는 플래시 영상을 제공하면서도 소비전력은 100분의 1에 불과해, HD 영상과 웹 검색 경험을 끊김 없이 즐길 수 있는 플랫폼으로 주목받고 있다. HDMI 포트를 이용해 HDTV나 모니터에 연결해 큰 화면에서 생생한 그래픽을 감상하고, 다양한 기기와 연동해 쉽게 컨텐트를 공유할 수 있다.

엔비디아는 이와 함께 차세대 그래픽 환경의 중심으로 떠오를 3D 화면 관련 비전도 소개했다. 제프 옌 테크니컬 마케팅 매니저는 “현재 ‘레지던트 이블’, ‘배트맨3′ 등 게임 2종이 이미 3D로 개발됐고 후지필름에서 3D 사진을 찍을 수 있는 ‘W1′도 출시되는 등 3D 환경이 점점 중요해지고 있다”고 소개하며 “3D 환경을 지원하는 생태계가 점차 확대되고 있는 점을 염두에 두고 관련 기술 지원에 주력하고 있다”고 밝혔다.

‘스노우 레퍼드’는 오픈CL을 통합한 첫 OS다. 오픈CL은 개발자들이 GPU의 기가플롭스급 컴퓨팅 파워를 모든 응용프로그램에서 사용할 수 있도록 돕는 개방형 개방형 크로스 플랫폼 표준이다. 엔비디아 쿠다 아키텍처 기반 오픈CL은 응용프로그램이 CPU와 GPU를 코프로세서처럼 동시에 사용할 수 있도록 지원해 준다.

애플 이용자는 스노우 레퍼드를 공식적으로 지원하는 10종의 엔비디아 GPU 제품을 통해 쿠다 아키텍처의 성능을 경험할 수 있게 됐다. 스노우 레퍼드를 지원하는 엔비디아 제품은 ‘지포스 9400M’, ‘지포스 9600M GT’, ‘지포스 8600M GT’, ‘지포스 GT 120′, ‘지포스 GT 130′, ‘지포스 GTX 285′, ‘지포스 8800 GT’, ‘지포스 8800 GS’, ‘쿼드로 FX 4800′, ‘쿼드로 FX 5600′이다.

엔비디아 쿠다 그룹의 샌포드 러셀 제너럴 매니저는 “엔비디아는 오픈CL 워킹그룹의 의장직을 맡고 있고 현재 수 천명의 개발자들에게 GPU용 오픈CL 드라이버를 제공하는 유일한 회사”라며 “스노우 레퍼드 출시를 환영하며, 모든 애플 이용자를 위한 GPU 컴퓨팅을 제공하게 될 것”이라고 말했다.

엔비디아는 오픈CL 활용을 위한 프로그래밍 가이드, 사례 가이드, SDK 코드 샘플, 성능 최적화를 위한 비주얼 프로파일러 등을 포함한 자료와 도구를 제공하고 있다. 또한 오픈CL 지원을 스노우 레퍼드로 통합시키기 위해 애플과 협력하는 한편, 윈도우와 리눅스를 위한 오픈CL 드라이버도 배포했다.

현대의 GPU에는 또 주요 동영상 포맷을 디코딩하고 조절하며 디인터레이스하는 처리 장치가 있어 화을 향상시키고 CPU 로드 및 전력 소모를 줄인다.

이 밖에 초기 단계이긴 하지만, GPU는 CPU보다 계산 등의 수학 작업이 매우 많은 특정 작업을 훨씬 빠르게 수행하기 위한 고속 병렬 프로세서로써 사용되기 시작했다.

그러나 그만큼 혼란도 가중되고 있다. 수십 개의 브랜드 이름과 모델 번호가 있고 알파벳만 잔뜩 늘어놓은 전문용어와 약어가 존재한다.

마치 일반 소비자들을 혼란스럽게 하려고 고안된 것 같다.

그래픽 관련 용어 몇 가지, 어떤 그래픽카드가 자신의 컴퓨터나 노트북에 들어가야 하는지를 선택할 때 고려해야 할 점을 논의해본다.

엔비디아, ATI(AMD), 그리고 인텔

그래픽 시장에는 3곳의 대표 회사가 있다.

먼저 전반적으로 거의 그래픽 제품에만 주력하는 회사인 엔비디아(Nvida)가 있다. 또 몇 년 전 CPU와 칩셋 제조사 AMD는 캐나다의 그래픽 개발업체이자 엔비디아의 경쟁사인 ATI를 사들였다. 아마 계속 그 ATI라는 브랜드를 심심찮게 보게 될 것이다. AMD가 그들의 그래픽 사업부문을 그대로 살려두었기 때문이다. 마지막으로 인텔(Intel)이 있다. 이 회사는 현재 유일하게 자사의 프로세서에 맞는 마더보드 칩셋에 통합형 그래픽 제품을 탑재하고 있다.

인텔은 조만간 CPU에 바로 통합되는 그래픽 프로세서를 출하하기 시작할 것이다. 세상엔 다른 그래픽 회사들도 많지만, 그 회사들은 휴대전화와 같은 디바이스에 초점을 맞추거나 아니면 일부 틈새 시장만을 노리고 있다.

어떤 것을 사용하겠는가? 그래픽카드의 팬들과 게이머 사이에서는 바로 이 부분이 많은 논란의 지점이 되고 있다.

솔직히 엔비디아와 ATI/AMD 모두 제품은 기막히게 만들고 전반적으로 그리고 시간이 갈수록 안전성도 우수해지는 드라이버를 갖고 있다.

인텔의 통합형 그래픽은 기본적으로 어떤 선택도 하지 않는다면 구입하게 되는 것이다.

시간이 지나면서 크게 좋아지기는 했지만, 엔비디아와 ATI에서 나온 통합형 그래픽보다는 여전히 느리고 독립형 그래픽으로 선택하는 경우보단 훨씬 더 느리다.

다이렉트X

다이렉트X는 API(애플리케이션 프로그래밍 인터페이스, 프로그래머가 GPU 같은 하드웨어를 제어할 수 있도록 하는 규칙과 추상적 표현의 세트)다. 다이렉트엑스는 실제로 오디오 등의 것들을 처리할 수 있는 많은 규칙을 담고 있지만, 3D 그래픽을 처리하는 부분은 다이렉트3D라 불린다.

윈도우에서 다이렉트X는 게임이 GPU를 이용하는 가장 흔한 방식이지만, 그것이 마이크로소프트에서 온 것이고 윈도우의 드라이브 스택을 사용하기 때문에 오직 윈도우에만 존재한다. 윈도우 비스타와 윈도우 7은 다이렉트X 10.1를 최신 버전으로 지원하고 있으며 다이렉트X 11은 곧 윈도우 7과 비스타 모두에 모습을 등장할 것이다. 아울러 몇 가지 흥미로운 새로운 기능도 따라온다. 곧 만나게 될 것 같다.

오픈GL

윈도우 사용자가 아니라면 아마 프로그래머들은 오픈GL라 불리는  API를 통해 3D 하드웨어에 접근할 것이다.

이 표준 그래픽 API는 많은 대규모 소프트웨어 및 하드웨어 제조사 출신의 회원을 둔 크로노스 그룹이 라 불리는 협업 단체에 의해 관리된다. 오픈GL은 윈도우에서도 사용되지만(실제로 포토샵 최신 버전은 GPU 가속에 이것을 이용한다.) 다이렉트3D만큼 일반적이지는 않다. 요즘 현대의 모든 GPU(독립형 및 통합형)는 오픈GL 및 다이렉트X 드라이버 모두를 제공한다.

오픈CL

GPU가 (동영상 포맷 변환, 엄청난 양의 과학 관련 계산 등의) 일반 컴퓨팅에 사용될 수 있다는 앞서 언급이 기억나는가? 오픈CL은 이런 것을 할 수 있는 표준화된 방식이다.

오픈CL이라는 프로그램은 GPU 제조사가 어디냐에 상관없이 GPU 상에서 동작될 수 있고 이것에 의해 가속될 수 있다. 새로운 브랜드 표준으로 애플의 새로운 스노우 레오파드 OS와 윈도우(XP, 비스타 및 윈도우 7) 모두에서 볼 수 있다.

엔비디아도, ATI도 실제로 아직 최종적인 공개 오픈CL 드라이버는 없다. 이것은 초기 단계의 기술이지만, 빠르게 성장할 것이다. 오픈CL에 대한 막강한 지원과 훌륭한 성능이 아마 차후 1, 2년 내에 실질적인 셀링포인트가 될 것으로 관측된다.

드라이버, 드라이버, 드라이버

어떤 종류의 그래픽 프로세서를 갖고 있든 최신 드라이버가 필요하다. 엔비디아의 카드인 경우 여기를 참조한다.  ATI 카드는 여기를 참조한다. 인텔의 통합 그래픽은 이곳을 참조한다.  노트북 소지자라면 해당 노트북 제조사의 웹사이트를 찾아가 최신 드라이버를 구하면 된다.

다이렉트X 11

마이크로소프트의 마케팅 부서는 다이렉트X 11를 윈도우 7의 것으로 홍보하기 위해 나름 최선을 다하고 있다. 그러나 사실 그것은 비스타에도 모습을 드러낼 예정이다. 이 새로운 버전의 API는 여러 개의 새로운 특성도 선보인다. 여기서 너무 파고들기엔 좀 그렇고 짧게 소개하면 다음과 같다.

-더욱 개선된 멀티코어 CPU 사용

-테설레이션(Tessellation) – 소수의 삼각형들(그래서 덩어리처럼 보이는)로 이뤄진 하나의 객체를 매우 많은 수의 삼각형으로 분할해, 이 객체가 더욱 세세하게 보이도록 만들 수 있는 경우를 고급스럽게 표현한 단어다.

-다이렉트 컴퓨트 – (“컴퓨트 셰이더”로 알려진) 오픈CL처럼, 이것은 GPU가 다이렉트X 11 드라이버로 일반적인 컴퓨팅 관련 작업을 할 수 있도록 하는 표준화된 방식이다.

쿠다(CUDA) 및 ATI 스트림(Stream)

지난 여러 해 동안 엔비디아나 ATI 모두 일반 컴퓨팅 작업에 GPU를 사용하는 방안을 두고 연구해왔다.

새로운 소프트웨어 산업에 착수하기란 쉽지 않다. 회사마다 자사의 그래픽 제품을 프로그래밍하는 고유의 독자적인 방법이 있다. 엔비디아의 경우는 쿠다(CUDA)라 불리고 ATI의 경우엔 ATI 스트림이라 불린다. 현재로서는 쿠다가 더욱 많이 사용된다.

그러나 아직까지는 극소수의 소비자 애플리케이션과 함께 일부 학문적 애플리케이션에 집중돼 있다. 쿠다 혹은 ATI 스트림이 구매결정에 지나치게 영향을 미치게 하지는 말아라.

미래의 하드웨어: 엔비디아, ATI, 그리고 인텔의 라라비

ATI와 엔비디아 모두 자사의 새로운 다이렉트X 11 클래스 그래픽 제품 준비에 돌입했다. ATI는 엔비디아보다 몇 달 앞서 출시할 것으로 보인다. 소문을 믿어야 한다면 이 회사는 앞으로 한두 달 안에 완벽한 진영을 갖추게 될 것이다. 엔비디아는 올해 말이나 내년 초 고사양 칩을 들고 나올 것으로 보인다.

안타깝게도 어떤 것을 사야 할지에 대해서는 말할 수 없다. 가격이나 성능, 전력효율 또는 그 밖의 정보를 진짜 잘 모르기 때문이다. 그러나 당장 절박하게 새로운 그래픽이 필요한 것이 아니라면, 몇 달 더 기다려 이 신세대 제품이 어떤지 확인해보면 된다.

한편 인텔은 코드명 라라비라는 신제품을 준비하고 있다. 이것은 우리가 인텔에서 본 일반 통합형 그래픽 같은 것이라기보단, 고사양의 독립형 그래픽카드에 등장하는 최초의 GPU가 될 것으로 보인다.

전통적인 그래픽 칩의 아키텍처를 따르진 않고 있지만, 와이드 벡터 프로세싱 유닛과 전문화된 프로그래밍 명령어가 포함된 (넷북용 아톰 칩처럼) 많은 컴팩트한 x86 CPU로 가득찬 칩이다.

이로 인해 칩은 매우 유연성을 갖는다. 또 GPU 컴퓨트 타입 애플리케이션에도 좋을 것고 관측된다.

그러나 빠른 그래픽 칩이 될 수 있을까? 아무도 모른다. 현재 아는 것이라곤 인텔이 칩 제조 기술에선 어느 누구보다도 일년 앞서 있다는 것, 그래서 결코 과소평가해서는 안 된다는 점이다.

SLI 및 크로스파이어

이것은 성능을 높이기 위해 한 번에 1개 이상의 GPU를 사용하기 위한 엔비디아(SLI)와 ATI(Crossfire) 기술을 지칭하는 용어다.

그게 필요할까? 굳이 대답한다면 ‘아니다’에 가깝다. 2차 GPU는 1차에 비해 아마 50%-80%의 성능을 추가하리라 예상할 수 있다. 세 번째 GPU는 아마 30% 이상을 얻을 것이고 네 번째(그렇다. GPU 4개짜리 시스템이 가능하다!)는 세 번째에 비해 뭔가 향상시키는 것이 전혀 없을 것이다.

원문보기 : http://www.idg.co.kr/newscenter/common/newCommonView.do?newsId=58884