컴퓨터 구성 부품 분석하기 : 그래픽 카드

안녕하세요. Jwnism 입니다.

컴퓨터 부품 구성 중 그래픽 카드에 관해 포스팅 하겠습니다.

[그래픽 카드]

- 프로그램을 실행하고 디스플레이 상에 구현되기까지 여러가지 과정을 거치게 되는데요. 데이터가 입력되면 CPU의 명령에 따라 데이터를 출력하고 영상 그래픽에 맞는 신호로 변환하여 디스플레이 상에 나타내는 것입니다. 그래픽 카드는 오직 이미지, 영상에 관해 특화되어 데이터를 빠르게 처리하고 모니터로 전송할 때 쓰이는 컴퓨터 부품입니다.

초창기에는, CPU가 자체적으로 그래픽 카드의 역할을 하여 그래픽 작업을 했습니다. 하지만, 점차 영상 데이터의 고도화 및 나노미터의 이미지 데이터를 작업하는 것이 한계에 다다르며 그래픽 카드를 별도로 개발하여 탑재하게 됐습니다. 그래픽 카드는 이미지 데이터를 모니터에 전달하는 것만이 아닙니다. 현재, 3D 디스플레이, 2D 그래픽스 렌더링, MPED 디코딩, HDMI를 통한 모니터 연결 등 고차원적인 작업을 수행할 때도 기능을 발휘합니다.

그래픽 카드 가운데에 GPU가 있고, 주변에 그래픽 메모리(GDDR)가 있습니다. 또한, 인쇄 회로 기판(PCB 보드)에는 전력 공급 칩셋이 있습니다. 그래픽 카드는 인쇄 회로 기판에 있는 확장 슬롯에 장착되어 역할을 수행합니다.

1) GPU (Graphics Processing Unit)

- 그래픽 카드의 핵심이 되는 부분으로, CPU 자체적으로는 표현하지 못하는 이미지 부분을 보완하고자 GPU가 그래픽 카드에 탑재되었습니다. GPU는 3D 그래픽을 구현하고자 NVIDIA에서 'GeForce'라는 이름으로 처음 개발하여 출시했습니다. 점, 선, 도형 등 벡터 이미지로 나타낸 3D 그래픽을 변형하고, 특정 픽셀의 명암을 조절하여 색상을 변화하는 등 이미지에 입체감을 더해 디스플레이 상에 표현할 수 있도록 하는 것입니다.

NVIDIA와 더불어 AMD에서 'Radeon' GPU를 출시하였으며, 내장 그래픽, 온보드 형식으로 제조 되었습니다. 내장 그래픽은 GPU 성능의 발전에 따라 사진 작업을 위한 프리미어, 3D 그래픽을 바로 느낄 수 있는 오버워치 게임 등 대부분의 프로그램을 실행할 때 입체감 있는 그래픽을 구현하고 있습니다.

보통, 내장 그래픽은 중저가 노트북에 많이 탑재되고 있습니다. 제가 구매한 에이서 스위프트3 SF314-42 노트북도 AMD의 'Radeon' 그래픽 카드를 탑재하고 있습니다. 약 두 달 동안 노트북을 사용하며 느낀 점은, Netflix, Youtube 등 영상을 시청할 때 영상이 매우 깔끔하게 출력 되어 디스플레이 상에 구현된다고 생각이 들었습니다. 또한, 스타크래프트, 오버워치 게임을 할 때 그래픽이 깨지지 않았고, 깔끔한 글자와 명확한 이미지를 동시에 구현했습니다.

하지만, 4k 영상 작업을 진행할 때, 그래픽 처리 장치의 클럭 속도 한계 때문인지 발열이 급속도로 심해지고 작업 시간도 오래 걸렸습니다. 내장 그래픽 대역폭의 한계라고 생각했고, MX150, MX250 등 외장 그래픽에 비해 3D 그래픽을 나타내기에는 성능이 조금 아쉬운 편이라고 생각합니다.

2) 인쇄 회로 기판 (PCB, Printed Circuit Board)

- 메인 보드와 비슷한 모양으로 생긴 확장 메모리 전용 전자 기판으로, 그래픽 카드가 주로 사용되는 AGP, PCI-express 슬롯이 있는 곳입니다.

3) 그래픽 메모리 (GDDR, Graphics Digital Disk Recorder)

- 이미지, 영상 그래픽 데이터를 저장하고 처리하는 메모리입니다. 그래픽 카드가 메인 보드에 통합된 경우, RAM의 일부분을 그래픽 메모리로 사용하며, 통합되지 않은 경우 그래픽 카드가 별도로 VRAM을 장착하여 출시하는 것이 일반적입니다.

현재, GDDR 6세대까지 출시하였으며, 에이서 스위프트3 SF314-42 노트북은 GDDR4를 탑재하고 있습니다. GDDR4 그래픽 메모의 클럭 속도는 1600MHz~2400MHz이며, 이미지 작업을 할 때 빠른 속도로 처리가 가능합니다. GDDR4는 영상 시청과 컴퓨터 게임, 간단한 디자인 작업을 할 때 그래픽을 현실감 있게 구현할 수 있는 수준입니다.

4) 가속 처리 장치 (APU, Accelerated Processing Unit)

- 나노 공정 기술이 발전하면서 CPU 뿐만 아니라 GPU의 성능도 고도화됐고 부품의 크기도 작아졌습니다. 휴대하기 좋은 경량 노트북 시장이 점차 커가면서 메인 보드와 PCB 기판을 별도로 두는 것이 경제적인 측면과 성능, 무게 모두 효율적이지 않다고 생각합니다.

AMD는 CPU와 GPU를 합쳐 'APU' 통합 프로세서를 개발하였습니다. APU 프로세서는 CPU와 GPU가 동일한 인터페이스를 사용해 상호 간 데이터 교류를 더욱 원활하게 하여 명령과 동시에 실행의 속도가 매우 빠르게 처리됩니다. 또한, 통합된 APU는 제조 단가도 저렴하며 전력 소비가 낮아, 배터리 효율을 높이고 가격이 저렴하면서도 가벼운 노트북을 제작할 수 있는 기반을 마련했습니다.

개인적으로, CPU와 GPU가 통합된 APU 프로세서가 노트북 시장에서 큰 혁신이라고 생각합니다. 에이서 스위프트3 SF314-42 노트북을 구매하게 된 가장 큰 이유도 APU 프로세서를 탑재하여 CPU, GPU의 성능이 우수했고 가벼우면서도 배터리 사용 가능 시간도 매우 길기 때문이었습니다.

[유의 사항]

- 그래픽 데이터를 처리하는 과정에서 전력 소모가 많아 발열이 심해지는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 그래픽 카드에는 쿨러가 별도로 있는데, 그래픽 카드를 설치할 때 반드시 파워 서플라이의 전력과 잘 비교해야 합니다. 데이터 처리 과정에서 전력 소모가 많은데 공급되는 전력이 모자란 경우, 노트북 전원이 꺼지는 경우가 발생할 수 있습니다.

컴퓨터를 구매할 때, 그래픽 카드는 소비자들이 놓치기 쉬운 부분이라고 생각합니다. 하지만, 노트북을 사용할 때마다 항상 디스플레이 상에 나타나는 그래픽과 이미지를 보기 때문에 어떠한 그래픽 카드가 탑재되어 있는지 아는 것도 중요하다고 생각합니다. 고사양 프로그램을 사용할 때, 내장 그래픽의 한계가 보이기는 하지만, 대부분의 프로그램에서 높은 수준의 그래픽을 나타내고 있으니 자체적인 내장 그래픽 성능 수준으로도 외장 그래픽만큼 발전되고 있다고 생각합니다.

이상으로, 컴퓨터 구성 부품 중 그래픽 카드에 대한 포스팅을 마치겠습니다.

감사합니다.