CPU와 GPU, 그리고 TPU란?

CPU(Central Processing Unit)의 약자인 CPU는 중정처리장칠 불립니다. 단어 그래도, 컴퓨터의 정중앙에서 모든 데이터를 처리하는 장치라는 뜻입니다. 보통 컴퓨터의 성능을 알아볼 때 가장 먼저 살펴보게 되는 것이 바로 기본사양표인데 이때 중요한 항목중에 하나가 CPU입니다. 그만큼 컴퓨터에서 CPU는 전반적인 성능을 좌우하는 가장 중요한 부품이라고 할 수 있습니다. CPU는 컴퓨터의 두뇌에 해당하는 것으로, 사용자로 부터 입력 받은 명령어를 해석, 연산한 후 그 결과를 출력하는 역할을 합니다. 컴퓨터를 뇌에 비유한다면, 단기기억 담당은 RAM, 장기기억은 하드디스크, CPU는 사고를 담당하는 대뇌피질로 분류할 수 있다고 합니다. GHz라는 단위의 숫자를 찾아 볼 수 있는데 이것은 한 번의 정보 처리량을 의미하며, 구입할 때 이것을 확인하고 구입하는 것이 좋다고 합니다. CPU 중에서도 각종 전자 부품과 반도체 칩을 하나의 작은 칩에 내장한 형태를 마이크로프로세서라고 합니다. 마이크로프로세서들 가운데 가장 복잡하고 서능이 높은 제품이 바로 컴퓨터의 연산장치로써 사용되어 집니다.

CPU가 직렬처리가 가능한 칩이라면 GPU는 병렬처리가 가능한 칩이라고 합니다. GPU는 컴퓨터 그래픽을 처리하는 장치로, 그래팩 카드를 구성하는 가장 중요한 요소라고 합니다. 3D 그래픽의 필수 요소인 하트웨어 T&L 등의 기하학적 연산을 지원하는 엔비디아(NVIDIA)의 GeForce 256이 등장하면서 GPU라는 이름으로 불리기 시작했습니다. 현재 컴퓨터의 부품 중 복잡한 반도체입니다. 게임에 입체감을 부여하고자 3D 그래픽이 본격적으로 도입되었고, 화면을 보다 현실적으로 만들기 위한 각종 광원 효과 및 질감 표현 기법이 점차 발전하기 시작했습니다. 이러한 작업들을 CPU 혼자서 처리하기에는 버겁기 때문에 이를 보조할 3D 그래픽 연산 전용의 프로세서인 GPU가 개발되어 그래픽카드에 탑재되기 시작했다고 합니다. GPU 기반 그래픽카드를 탑재한 PC는 3D 그래픽 성능이 크게 향상되기 때문에 게임층 한창 원활하게 구동할 수 있고, 컴퓨터 그래픽을 사용해야 하는  프로그램 등도 더욱 용이하게 활용할 수 있습니다.

요즘에는 AI, 즉 인공지능에 대한 개발을 많이 하고 있습니다. 이것 역시 4차 산업 혁명의 부산물로도 볼 수 있겠습니다. 인공지능의 핵심은 패턴을 많은 데이터안에서 패턴을 찾아내는 것이라고 생각합니다. 어쨌든 이러한 인공지능이라는 것과 관련되어 있는 기술중에 하나가 이러한 칩이라고 생각합니다. TPU라는 칩을 들어보셨습니까.? 몇 년 전에 구글이 자체 개발한 인공지능 칩으로, 구글의 AI 기계 학습 엔진인 텐서 플로우에 최적화 돼있는 칩입니다. TPU는 2016년 이세돌 9단과 붙었던 '알파고 리'와 후속작인 '알파고 제로'등에 모두 장착되었다고 합니다. 알파고에 장착된 TPU칩은 바둑 수를 계산하거나 번역, 검색, 이미지 인식 등에 사용되었고, 인공지능 음성비서인 구글 어시스턴트와 구글 번역기, 구글 지도 등에도 활용되었다고 합니다. 

구글에서는 TPU의 하드웨어는 판매하지 않으며, 정보 제공조차도 꺼리고 있다고 합니다. 특허조차도 내지 않고 공개도 안했다고 합니다. 예전에 수업시간에 정말로 자신이 기가막힌 아이디어를 생각해 냈다면 특허로 올리기 보다는 바로 사업을 시작하는게 낫다는 이야기가 생각이 났습니다. 특허를 출원하더라도 이것을 다시 수정해서 재출원을 한다든지 그 기술을 다른 기업들이 빼어갈 수도 있기 때문입니다. 아무튼 구글의 이러한 처사는 타사가 TPU를 생산하는 막기 위해서이지 않느냐고 사람들은 예측하고 있습니다. ASIC는 회피 설계로 교모히 피해가기가 쉽습니다. 타사에서 같은 기능을 하는 칩을 쉽게, 그리고 적법하게 만들 수도 있습니다. 특히 TPU에서 주로 하는 8비트 정수 연산은 매우 단순합니다. 아무래도 ASIC이기에 특별히 대단한 기수이 없는 이상 정보만 알려지면 누구나 생각할 수 있기 때문에 특허 관리도 매우 힘들다고 합니다. 특히나 최근 중국 기업에서 역설계와 특허 침해 전자 제품을 만드는 행위를 보면, 이러한 내용은 간과할 일이 아니라고 합니다. 발표내용을 보면 하다웨어 판매보다는 Cloud Computing 서비스 방식으로 제공할 가능성이 높다고 합니다.

우리 일상생활에서 없어서는 안될 컴퓨터에 주로 사용되어 지는 CPU와 GPU와, 더 나아가 구글에서 개발중인 인공지능 칩인 TPU까지 간단하게 알아보는 시간을 가졌습니다. 컴퓨터 뿐만이 아니라 인공지능 또한 이제 우리들 생활에 간섭하기 시작하고 있는 시대에 살고 있는 사람들로써 이러한 정보에 대해서 조금이라도 민감하게 반응하는 것이 좋을 것 같습니다. 가끔씩 TV광고를 통해서 통신사와 제휴로 인공지능에 대한 광고를 많이 합니다. 아직까지는 사용자의 패턴을 파악해서 노래를 틀어준다든지, 우리들의 집의 전원을 관리해준다든지 간단한 영역에서 쓰이지만 언젠가는 우리들의 생활을 혁식적으로 바꾸는 일이 일어 날지도 모릅니다. 그리고 칩이라는 것에 발달에 수많은 데이터와 패턴을 스스로 분석할줄 안다면 우리는 이 칩이라는 것을 체내에 삽입함으로써 우리의 능력을 엄청나게 개발할 수 있을지도 모릅니다. 예를 들면 외국어를 전혀 할 줄 모르는 사람이 칩을 이용해서 원어민이 될 수도 있을 것입니다. 마지막에는 공상과학에 나올법한 이야기를 했지만 충분히 미래에는 이루어질 수도 있는 것들이며 우리들은 이와 관련된, 인공지능이나 칩, 데이터 등을 조금씩 공부할 필요가 있을 것 같습니다. 우리들의 밥줄이 이것들과 관련이 있기 때문입니다.