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하드웨어/서버

4차 산업 혁명의 중심 GPU

by 다인엔시스 2023. 8. 7.

안녕하세요.

글로벌 IT Service Leader 주식회사 #다인엔시스 입니다.

 

딥러닝, 머신러닝, AI, 자율주행, iOT, 빅데이터, 클라우드 라는 키워드는

현재 IT 업계 뿐만이 아니라 일반 회사원들은 한번쯤은 들어본 단어들일겁니다.

이 키워드의 공통적인 부분은 바로 #4차 산업혁명 의 주요 기술들입니다.

 

4차 산업혁명이란 인공 지능(AI)과 사물 인터넷(IoT), 빅 데이터(Big Data), 클라우드 컴퓨팅 그리고

모바일 등 지능정보통신기술이 기존의 경제와 산업, 사회 전반에 융합되어 혁신적인 변화가 만들어지는

차세대 산업혁명을 말한다.

 

이 차세대 산업혁명인 4차산업 혁명의 중심에 GPU, 서버는 없어서는 안될 필수 부품 입니다.

그 전까지만 해도 GPU는 게임 그래픽 가속기, 고화질 영상 출력용으로 생각하시는게 일반적이지만

GPU가 시장에서 급부상하게 된 것은 불과 몇년 되지 않았습니다. 

가장 큰 예로 비트코인 등 코인 시장 활성화의 시작으로 많은 사람이 관심을 가지게 되었고

이 GPU의 발전은 HW의 발전과 사용자가 쉽게 데이터를 계층화하고 수학 연산을 할 수 있는

각종 병렬 연산 library 및 다양한 딥러닝 Framework (Tensorflow, theano, Torch caffe 등)의 출현으로

급부상 하게 되었습니다.

 

사실 이러한 딥-러닝, 머신 러닝과 같은 주제는 꽤 오래전부터 연구되어 왔지만 CPU 병렬화(슈퍼 컴퓨팅) 분석에는

굉장히 많은 비용과 시간이 필요하기 때문에 매우 제한적인 연구 목적으로 사용되는 게 일반적이었습니다.

가장 쉬운 예로 기상청 다량의 데이터 수집이 필요한 곳에서 사용되었습니다.

최근에 GPU의 발전으로 CPU의 물리적 한계를 월등히 뛰어넘어 그 활용 영역을 무한히 확장하고 있습니다.

이를 뒷받침하기 위해 개발에 필요한 각종 Library(CUDA), SDK 등도 빠르게 발전하고 있어

데이터 마이닝부터 AI까지 최고의 개발 자원으로 자리 잡았습니다.

특히 CUDA 확장을 통한 C 프로그래밍 지원 등으로 GPU 병렬화 연산이 가능해지면서

딥-러닝 분야의 신기원을 써 나가고 있습니다.

 

 

GPGPU

GPGPU (General Purpose computing on Graphic Processing Unit)

일반적으로 3D 게임의 그래픽을 위한 계산만 맡아서 처리해주던 그래픽 처리 장치(GPU)를

중앙 처리 장치(CPU)가 맡았던 응용 프로그램들의 계산에 사용하는 기술입니다.

GPU는 행렬과 벡터 연산에 높은 계산 성능을 보이는 것에서 착안해서 그래픽 연산뿐만 아니라

일반 Computing 영역에서도 GPU를 활용하고자 하는 체제입니다.

CPU는 OS처럼 일련의 단일 업무를 빠르게 처리하는데 유리하며, GPU는 많은 업무를 동시에 처리하는 것에 유리합니다. 최근에 딥러닝, 머신 러닝 같은 인공지능(AI) 기반의 많은 데이터를 처리하는 시스템에서 주로 사용하고 있습니다.

[이미지 출처] NVIDIA 발표 자료

GPU 병렬 처리를 위해서는 NVIDIA GPU와 개발자를 위한 라이브러리

CUDA(Compute Unified Device Architecture)를 가장 많이 사용하고 있습니다.

 

 

NVIDIA CUDA

CUDA(Compute Unified Device Architecture 쿠다)는

NVIDIA에서 만든 GPU에서 실행 가능한 병렬처리 프로그래밍 플랫폼입니다.

2006년도에 NVIDIA에서 GPU 개발을 위한 툴로 CUDA를 소개했습니다.

병렬 컴퓨팅 플랫폼으로 대량의 GPU 코어를 활용해 컴퓨팅 속도를 크게 향상시킬 수 있는 프로그래밍 모델입니다.

C언어 기반으로 공유 메모리를 사용하여 빠른 연산을 가능하게 합니다.

하지만, NVIDIA GPU의 특정한 모델 이상만 지원하는 제한이 있습니다.

 

CUDA에서의 데이터 프로세싱 처리 

[이미지 출처] 홈페이지(http://haanjack.github.io/cuda/2016-02-16-CUDA/)

1. 프로세싱 처리는 Host CPU와 메인 메모리에서 GPU 메모리로의 복사를 통해 진행됩니다.
2. 복사된 데이터가 GPU 내부에서 실행됩니다.
3. 모든 결과물은 GPU의 메모리에 저장됩니다.
4. Host에서는 결과물 데이터만 GPU 메모리에서 다시 메인 메모리로 복사하여 모든 처리가 완료됩니다.

 

GPU의 활용

GPU의 활용은 영상, 게임, 인공 지능, 금융 등 무겁고 방대한 양의 데이터를 신속하게 처리해야 하는

모든 서비스 분야에서 활용할 수 있습니다. GPU의 빠른 연산 처리는 이미지 프로세싱, 렌더링 등

고성능 컴퓨팅 애플리케이션을 조작하기에 매우 효과적이기 때문입니다.

신속한 3D 그래픽 처리로 성능을 한층 더 높이고자 하는 게임 산업은 물론,

빅 데이터를 분석해 원하는 결과물을 빠르게 얻어내고자 하는 과학 관련 분야에서도,

빠른 처리 속도가 고객 만족도에 중요한 영향을 끼치는 금융 시장에서도

GPU 서버 자원을 적극적으로 이용하고 있습니다.

 

알파고 [이미지 출처] https://news.unist.ac.kr/kor/column_202/
ChatGPT [이미지출처] https://steemit.com/chat/@aspirantstage/chat-gpt-ai

도로교통망 활용
영국 기업 엔지니어드 아츠의 휴머노이드 로봇 ‘아메카’. ⓒ(GettyImages)/코리아

 

마무리

단순히 데이터 정보의 양으로만 승부를 보는 시대는 지났습니다.

이미 넘쳐나는 정보들 속에서 의미 있는 데이터를 얼마나 빠르게 얻는지가 더욱 중요해졌는데요.

다인엔시스는 이러한 4차 산업 혁명에서 필요한 GPU서버 등 하드웨어를 지원할 수 있게 준비가 되어 있습니다.

여러분의 비즈니스가 빠른 기술 변화 속에서도 가장 빛날 수 있도록 든든하게 지원하겠습니다. 감사합니다.

 

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