[신문과 놀자!/디지털 세상과 정보]CPU가 계산하면 GPU는 그래픽 처리… ‘환상의 짝꿍’

CPU, 컴퓨터 두뇌 ‘중앙처리장치’
복잡한 계산이나 논리적 작업 수행
GPU, 코어 수천 개로 단순 계산
AI 딥 러닝 기술에 필수적인 요소

컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 CPU는 컴퓨터가 해야 할 일들을 빠르게 계산해 처리하는 역할을 한다. GPU는 그래픽 처리에 특화된 장치로 인공지능(AI) 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 게티이미지코리아

컴퓨터와 스마트폰은 일상생활에서 필수적인 정보기기입니다. 우리는 매일 컴퓨터나 스마트폰을 통해 정보를 검색하고, 게임을 즐기고, 영화를 보는 등 다양한 작업을 수행합니다. 그런데 여러분은 컴퓨터 내부에서 이런 모든 작업을 처리하는 두 중요한 부품에 대해 얼마나 알고 있나요? 오늘은 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 중앙처리장치(CPU)와 예술가 역할을 하는 그래픽처리장치(GPU)에 대해 알아보겠습니다.

● 계산하는 CPU, 그래픽 처리하는 GPU

CPU는 ‘Central Processing Unit’의 약자로 컴퓨터의 두뇌 역할을 합니다. 우리가 다양한 생각을 동시에 하면서 결정을 내리는 것처럼 CPU는 컴퓨터가 해야 할 일들을 빠르게 계산해 처리하죠. 예를 들어 우리가 워드 프로세서 프로그램을 열거나 인터넷 브라우저를 통해 웹사이트에 접속할 때, CPU는 해당 작업을 수행하기 위해 필요한 명령어를 통해 일을 처리합니다.

CPU는 초기에 한 개의 코어만 갖고 작업을 진행했지만, 최근에는 기술이 발달하면서 여러 코어를 사용할 수 있게 됐습니다. 여러 코어를 이용하면 복잡한 계산과 논리적 작업을 동시에 수행할 수 있습니다. 천재적인 일꾼 여러 명이 단계적으로 문제를 해결하는 것을 생각하면 이해가 쉬울 겁니다.

한편 GPU는 ‘Graphics Processing Unit’의 약자로 그래픽 처리에 특화된 장치입니다. GPU는 수천 개의 작은 코어를 갖고 있어 단순 계산을 동시에 처리하는 능력이 뛰어납니다. 마치 많은 일꾼들이 함께 모여 큰 벽화를 그리는 것과 비슷합니다. GPU 역시 많은 양의 그래픽 데이터를 빠르게 처리할 수 있습니다.

예를 들어 우리가 컴퓨터 게임을 할 때 화면에 보이는 수많은 픽셀 각각의 색상과 위치를 계산하는 작업은 GPU가 담당합니다. 덕분에 게임 화면이 부드럽게 움직이고 현실감 있게 보이는 것입니다.

● GPU, 인공지능 분야로 영역 확장

그래픽카드 내부에 있는 GPU는 원래 게임 그래픽을 처리하기 위해 개발됐지만 최근에는 그 역할이 훨씬 확장됐습니다. 특히 인공지능(AI) 분야에서 중요한 역할을 수행하고 있습니다. AI는 딥 러닝이란 기술을 통해 이미지 인식, 음성 인식, 텍스트 생성 등 다양한 작업을 수행합니다. 딥 러닝 모델은 수많은 단순 연산을 반복 수행해야 하기 때문에 병렬 계산에 강한 GPU가 필수적입니다.

예를 들어 바둑 대국에서 이세돌을 상대로 승리한 ‘알파고’나 최근 주목받는 생성형 AI ‘챗GPT’도 모두 딥 러닝의 결과물입니다. 이들은 모두 GPU의 병렬 처리 능력을 활용해 수많은 데이터를 빠르게 분석하고 학습했습니다.

최근 AI가 각광받으면서 GPU 수요는 폭발적으로 증가하고 있습니다. 특히 미국의 엔비디아라는 회사는 GPU 시장에서 독보적인 위치를 차지하며 최근 전 세계 시가총액 1위를 기록하기도 했습니다.

그래픽카드는 게임과 인공지능뿐 아니라 과학 연구, 데이터 분석, 영상 편집 등 다양한 분야에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 예를 들어 기후 변화 연구나 신약 개발 같은 큰 문제를 해결하는 것에도 GPU가 사용됩니다. 많은 데이터를 처리하면서 복잡한 계산을 빠르게 수행할 수 있기 때문입니다.

CPU와 GPU는 컴퓨터에서 ‘드림팀’처럼 함께 작동합니다. CPU가 복잡한 계산과 논리적 작업을 처리하는 동안, GPU는 그래픽을 빠르게 처리해 화면에 멋지게 표시합니다. 두 프로세서가 각각의 역할을 잘 수행하는 덕분에 컴퓨터는 더 강력한 도구가 될 수 있었습니다.

AI를 통해 동영상을 생성하고, 건물 외벽에 설치되는 대형 디스플레이 장치의 고화질 영상을 출력하며, 디지털 트윈 기술로 현실과 같은 가상세계를 만들 수 있습니다. 이 같은 기술이 점차 확산되는 시대인 만큼 컴퓨터는 갈수록 더 많은 데이터를 처리해야 할 것입니다. 우리가 살아가는 세상처럼 컴퓨터 세상에서도 함께 해야 더 많은, 더 큰 일을 해결할 수 있다는 점을 다시 한 번 생각하게 됩니다.