GPU 탄생 이야기, 그래픽 처리 장치의 역사

실천미래전략연구소 지음

본투비 2025년 11월 04일 출간

작품소개

책소개

GPU 탄생 이야기, 그래픽 처리 장치의 역사
다이제스트 북 시리즈

GPU 어떻게 세계화 되었을까?
GPU 미래 어떻게 될 것인가?
GPU 쓸모 무엇인가?

* "GPU(Graphics Processing Unit: 그래픽 처리 장치"
* "GPU, 병렬 컴퓨팅의 혁명과 미래 지능의 엔진"

그래픽 처리 장치(GPU)는 본래 컴퓨터의 화면에 고속으로 3차원 그래픽스를 구현하기 위해 탄생하였다. 수많은 픽셀과 텍스처를 동시에 처리해야 하는 그래픽 연산의 특성상, GPU는 대규모 병렬 처리에 최적화된 아키텍처로 설계되었다. 이 병렬 구조는 수천 개에 달하는 연산 코어를 통해 데이터를 동시에 독립적으로 처리하는 능력을 부여하였다. 이러한 설계 철학이 2000년대 후반 **범용 GPU(GPGPU)**라는 새로운 컴퓨팅 패러다임과 결합하면서, GPU는 단순한 그래픽 카드를 넘어 현대 기술 혁명의 핵심 엔진으로 그 역할을 완전히 재정의하였다.

GPU의 현재적 의미는 인공지능(AI)과 딥러닝 혁명의 절대적인 기반이라는 데 있다. 딥러닝 모델의 학습과 추론에 필요한 방대한 행렬 곱셈 연산은 GPU의 병렬 구조와 완벽하게 일치하였다. GPU가 없었다면 대규모 AI 모델의 등장은 불가능했을 것이며, 현재의 AI 기술 발전 속도는 상상하기 어려웠을 것이다.

나아가 GPU는 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야의 지배적인 아키텍처를 CPU 중심에서 가속기 중심으로 전환하였으며, 클라우드 컴퓨팅 환경에서 자원의 효율성과 유연성을 극대화하는 가상 GPU(vGPU) 기술을 탄생시켰다. 자율주행차, 로봇 공학, 엣지 컴퓨팅 등 미래 기술의 최전선에서도 GPU는 실시간 지능을 구현하는 핵심 두뇌 역할을 수행한다.

GPU는 데이터와 연산의 지수적 증가에 대응하여 압도적인 성능 가속을 제공하고, 에너지 효율성을 극대화하며, 이종 컴퓨팅 및 AI 가속의 시대를 이끌어가는 가장 중요한 반도체 기술이다. GPU는 이미 단순한 하드웨어를 넘어, 미래 사회의 지능화와 지속 가.....

목차

머리말
GPU 이해를 위한 주요 용어 정리
I. 서론: GPU, 병렬 연산의 진화를 이끌다
1. GPU의 정의 및 기본 역할
그래픽 처리 장치(GPU)의 개념
초기 그래픽 처리를 위한 역할
2. GPU의 범용 컴퓨팅(GPGPU) 확장
병렬 처리 능력의 특성
게임, AI, 빅데이터 등 주요 활용 분야
II. GPU의 발달 배경 및 역사
1. 2D 가속 및 초기 발전(1980~1990년대)
최초의 그래픽 카드 등장
CPU 의존적인 그래픽 처리 방식
2. 3D 가속기 시대(1990~2000년대)
3D 그래픽 처리의 필요성 대두
최초의 GPU 개념 NVIDIA 정립
하드웨어 T&L 도입
3. GPGPU시대(2006년~현재)
통합 셰이더 아키텍처 도입
GPU의 병렬 처리 연산에 활용하는 시대 개막
프로그래밍 모델의 발전: CUDA, OpenCL
III. 현재 기술 및 현황, 영향, 경쟁
1. GPU의 현재 기술 현황
주요 아키텍처 및 성능 지표(TFLOPS 등)
최신 GPU 기술: 레이 트레이싱, Tensor Core
2. 주요 산업별 영향 및 활용
인공지능(AI) 및 딥러닝: AI 스케일링 법칙
고성능 컴퓨팅(HPC) 및 과학 연구
자율주행 및 로봇 공학
클라우드 컴퓨팅 및 GPU 서버
3. 시장 경쟁 및 생태계
NVIDIA, AMD, Intel: 시장 점유율
빅테크 기업들의 자체 AI 칩(TPU, ASIC)
4. 도전 과제
높은 전력 소비 및 에너지 효율성 문제
GPU 수급 불균형 및 비용 상승
IV. 미래의 기술과 방향
1. 차세대 GPU 기술 발전 방향
에너지 효율성 및 저전력 고성능 기술
칩렛(Chiplet) 및 고급 패키징 기술
메모리, 네트워킹기술과의 통합 가속화
AI 칩
2. GPU의 역할 및 응용 분야
AI 가속 전용 코어의 고도화
엣지 컴퓨팅 및 IoT 기기 활용 증가
양자 컴퓨팅 시뮬레이션 지원
3. GPU 활용의 다양화 전략
클라우드 기반 가상 GPU(vGPU)의 .....

인물정보

저자(글) 실천미래전략연구소

실천미래전략연구소

사회의 중장기적 발전 방향을 모색하고 전략적 의사결정을 지원하기 위해 설립된 연구기관이다. 이곳은 기술, 산업, 경제, 안보, 환경 등 다양한 분야의 미래 트렌드를 분석하고, 정책 제안과 전략 수립을 위한 연구를 수행한다. 특히 인공지능, 반도체, 에너지 전환, 디지털 전환 등 미래 핵심 기술과 관련된 이슈를 다루며, 정부와 기업의 미래 대응 역량을 강화하는 데 기여하고 있다.

미래 사회의 변화를 예측하고 장기적인 전략 및 정책을 연구하는 싱크탱크의 일반적인 형태를 의미합니다.

이러한 연구소들은 대개 다음과 같은 역할을 수행합니다.

- 미래 예측 및 트렌드 분석: 급변하는 기술, 경제, 사회, 환경 등의 메가 트렌드를 분석하여 미래 사회의 모습을 예측합니다.

- 전략 수립: 기업이나 정부 기관이 장기적인 성장을 위해 나아가야 할 방향, 즉 신사업 발굴, 기술 투자, 정책 제언 등의 전략을 수립합니다.

- 리스크 관리: 미래에 발생할 수 있는 잠재적인 위협(예: 기후 변화, 지정학적 갈등, 기술 충격)을 식별하고 대응 방안을 연구합니다.