1.GPU의 역사

안녕하세요~

이번글에서는 GPU의 탄생배경에 대해서 설명해보려고 합니다!

<1.GUI의 등장>

우리가 현재 사용하고 있는 window 같은 경우에는 아이콘들이 있고 이를 통해 필요한 프로그램을 실행시키죠? 이렇게 Graphic으로 쉽게 사용자(User)가 컴퓨터를 사용할 수 있게 해주는 방식(Interface)을 GUI(Graphic User Interface)라고 해요. 그렇다면 과거에는 어떻게 컴퓨터를 이용했을까요?

<사진1>

초창기 컴퓨터는 단순히 MS-DOS 창을 이용했다고해요. 위에서는 프로그램을 실행하기 위해서 아이콘을 더블클릭하기만 하면 됐지만, 과거에는 컴퓨터 명령어를 입력해서 프로그램을 실행시켰다고합니다 (리눅스를 사용하시는 분들이면 이해하기가 더 쉬우실 거에요 ㅎ). 

<사진2>

그런데 컴퓨터 회사들은 더 많은 사람들에게 컴퓨터를 판매하기 위해 좀 더 이용하기 쉽게 컴퓨터를 발전시키는데 주력을 했습니다. 그래서 마우스나 GUI와 같은 기능들을 고안하기 시작했던거죠!

<사진3. 최초의 마우스>

초창기 컴퓨터에는 GPU가 없었기 때문에 GUI 환경을 구성하기 위해서는 CPU가 열심히 일해야했어요.

예를들어, 해상도가 320X200인 모니터에서 게임을 한다고 가정했을 때, 화면이 바뀔 때마다 64000(=320x200)개의 pixel 정보를 CPU가 처리해줘야 했습니다.

<사진4>

이렇게 작업양이 많아지다보니 CPU 속도도 줄어 들게 되어 많은 문제를 야기하게 되었죠 ㅜㅜ

이전에 작성한 CPU scheduling(링크)을 보면 CPU가 시간이 많이 걸릴거 같은 task들은 다른 입력장치에게 미루거나 중요하지 않은 task들은 우선순위(priority)를 뒤로 미루는 것을 볼 수 있었죠?

그래서 사람들은 모니터에 화면을 단순히 출력시키는 일을 굳이 CPU가 책임질 필요는 없다고 생각하게 됐어요. 모니터를 출력하는 방식을 가만히 생각해보면 pixel 하나하나를 순차적으로 출력 시키지 않아도 화면 전체를 동시에 뿌려주는게 가능하겠죠? 

예를들어, 하나의 바탕화면에서 pixel 순서를 거꾸로 보여주거나, 바탕화면을 구성하고 있는 pixel들의 순서를 랜덤하게 뿌려줘도 결국 화면에 나타나는 배경화면은 같을거에요. 즉, 화면을 출력하는데 첫 번째 pixel부터 마지막 pixel까지 순차적으로 뿌려줄 필요는 없다는 이야기가 되는데 이를 다른 말로 하면 화면을 출력해주는 task를 할 때는 병렬(parallel)로 수행해도 큰 문제가 안된다는 이야기에요!

<사진5>

아래 영상을 보시면 순차적으로 작동하는 CPU와 병렬적으로 사용하는 GPU에 대한 직관적인 이해를 얻을 수 있을거에요!

<2. 기존 GPU의 역할 - 게임시장>

역시 GPU를 이야기 할때 게임시장을 빼놓을 순 없겠죠? 

사실 GPU는 1970년에도 있었다고 해요. 그런데 GPU가 많은 사람들의 주목을 받기 시작한건 1993년 intel이 최초로 pentium(펜티엄)이라는 브랜드로 CPU를 출시하기 시작하면서 부터에요.

1995년 윈도우 95의 출시와 맞물려 컴퓨터가 대중화되기 시작했어요. 당연히 컴퓨터가 대중화되다 보니 많은 사람들이 게임도 즐겨하게 되었고 이는 GPU를 개발하려고 하는 회사들에게는 엄청난 기회였어요.

1993년 스탠포드 전기공학 석사인 대만인 청년이 NVIDIA를 설립했지만, GPU 시장을 주름잡았던 기업은 3dfx라는 곳이에요. 1996년 3dfx라는 미국의 그래픽 회사는 3D 기술에 모든 연구를 집중하였고 Voodoo라는 그래픽 카드를 출시게 됩니다.

<사진6. Voodoo>

1980~1990년대 굉장히 단순한 게임만으로 재미를 느꼈던 사람들은 Voodoo의 등장으로 인해 생겨난 최초의 3d shooting 게임을 체험하면서 신세계를 경험하게 됩니다. (저도 초등학교때 삼촌집에서 Quake만 8시간 했던 기억이 나네요 ㅎㅎㅎ) 

[1980-1990 게임]

 [1996 최초의 3D shooting 게임, Quake]

이후 바람의나라(1996), 리니지(1998), 스타크래프트(1998) 등의 게임들이 흥행하면서 GPU와 게임시장은 서로 상생하며 발전해나가기 시작했습니다.

3dfx는 자신들이 GPU 시장을 주도했기 때문에 자신들의 GPU를 표준안으로 제시하기 시작했어요. 그래서 다른 GPU 회사들이 3dfx가 만들어 놓은 GPU의 골격이되는 래퍼런스(표준) (GPU)카드를 만들고 다른 회사들이 이를 이용하여 조금씩 수정해 출시하도록 하는 비지니스 환경이 구축되었죠.

그런데 다른 회사에서 래퍼런스 카드를 이용하고 더 큰 이윤을 남기는것을 본 3dfx는 자신들이 모든것을 도맡아 하려고 했고, 큰 이윤을 남기기위해 독점을 하기 시작합니다. 그러자 Voodoo 그래픽 카드 값이 치솟았고 소비자들은 Voodoo를 더 이상 구매하지 않으므로써 3dfx의 몰락이 시작 됐습니다.

     

<사진7>

<3. NVIDIA의 등장>

2002년 3dfx가 사업전략 실패로 파산하게 되자, NVIDIA(1993년 설립)는 3dfx의 모든 기술력을 사들이게 시작합니다. 

NVIDIA는 1999년 최초의 NVIDIA Geforce GPU 모델인 Geforce 256을 출시했지만, 3dfx 3D 기술력과 NVIDIA 래퍼런스 카드를 융합한 Geforce 4 시리즈를 출시하면서 세계시장의 주목을 받기 시작합니다.

<사진8. NVIDIA Geforce 4 시리즈>

2004년 Dual core의 등장과 함께 GPU 기술도 향상되고 있었어요. 하지만 GPU의 기술 발전에 있어서 '전력량 소모'는 해결해야할 큰 이슈였죠.

(2005년 중반에는 GPU의 hardware 성능 향상 뿐만아니라 GPU를 최대한 잘 활용할 수 있도록 해주는 software에 기술 투자도 주목을 받기 시작합니다. 이때부터 DirectX, OpenCL, CUDA와 같은 software program이 등장하기 시작했습니다.)

한때 AMD에서 출시한 GPU 라데온이 전력량 소모가 적은 GPU를 출시하면서 NVIDIA의 시장점유율을 앞서긴 했지만 2006년 NVIDIA가 Geforce 8800 GTX를 출시하면서부터 NVIDIA의 독주가 시작됩니다. 

<사진9>

<사진10.NVIDIA GPU 출시 모델명>

(아래 영상을 참고하시면

더 쉽게 빠르게 GPU 역사가 이해가 되실거에요!)

지금까지 GPU 역사에 대해서 간략하게 알아보았어요!

그럼 다음 시간부터 본격적으로 NVIDIA에서 출시하는 GPU 제품에 대해서 알아보도록 할게요!

[글 래퍼런스]

https://www.youtube.com/watch?v=tsB97IAejbk&feature=youtu.be

[사진 래퍼런스]

사진1

https://www.tutorialspoint.com/windows10/windows10_gui_basics.htm

사진2

http://itchitchats.blogspot.com/2011/11/first-pc-ibm-compatible-computer.html

사진3

https://time.com/3831359/computer-mouse-history/

사진4,7

https://www.youtube.com/watch?v=tsB97IAejbk&feature=youtu.be

사진5

https://www.nvidia.com/ko-kr/high-performance-computing/

사진6

https://en.wikipedia.org/wiki/File:KL_Diamond_Monster3D_Voodoo_1.jpg

사진8

https://www.techpowerup.com/gpu-specs/geforce4-ti-4400.c180

사진9

https://wccftech.com/nvidia-amd-discrete-gpu-market-share-report-q3-2017/