GPU의 데이터 전송 방식은 CPU와의 인터페이스 및 내부 처리 방식에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 파이프라인 처리를 기반으로 하며, 데이터 전송과 처리 사이에 병렬성이 강하게 적용됩니다. 이를 이해하기 위해 다음 질문을 중심으로 설명하겠습니다:
- 첫 번째 데이터가 도착해야 두 번째 데이터를 보낼 수 있는지?
- 아니면 첫 번째 데이터를 보내자마자 두 번째 데이터를 보낼 수 있는지?
1. GPU 데이터 전송의 일반적인 방식
(1) 순차 전송이란?
GPU에서 데이터는 순차적으로 처리되지만, 이는 전송되는 데이터가 시간적으로 순서를 갖는다는 의미입니다.
- 즉, 데이터 A를 먼저 보내고, 그다음에 데이터 B를 보냅니다.
- 하지만 이는 데이터 A가 GPU 코어에서 처리가 완료된 후에 B를 전송한다는 뜻이 아닙니다.
(2) 실제 전송 방식: 스트리밍/파이프라인 구조
GPU는 고성능 병렬 처리 장치로 설계되어 있어, 데이터가 순차적으로 전송되더라도 처리 과정에서는 병렬 처리가 이루어집니다.
- 첫 번째 데이터(A)를 GPU로 전송하면, A의 처리가 시작되는 동안 B의 전송이 가능합니다.
- GPU 내부에서는 처리 단계를 분리해 파이프라인 방식으로 작업을 진행합니다.
파이프라인 처리 예시
- A 데이터 전송
- A가 GPU로 전송되기 시작합니다.
- A 처리 시작 + B 데이터 전송
- A가 GPU의 코어에서 처리되는 동안, B 데이터가 GPU로 전송됩니다.
- B 처리 시작
- A 처리가 완료될 때쯤 B 처리가 시작됩니다.
이 방식은 전송, 처리, 저장 단계가 동시에 진행될 수 있도록 설계되어 GPU의 성능을 극대화합니다.
2. 순차적 전송의 두 가지 방식: 질문에 대한 답변
(1) 첫 번째 데이터 도착 후 두 번째 데이터를 보내는 방식
이 방식은 일반적으로 동기식 전송 방식에서 사용됩니다.
- 데이터 A가 GPU의 메모리에 완전히 저장된 후, 데이터 B를 전송합니다.
- 이 방식은 간단하지만, 데이터 전송과 처리가 직렬적으로 이루어져 성능이 떨어질 수 있습니다.
- 주로 낮은 성능의 장치나 간단한 데이터 흐름에서 사용됩니다.
(2) 첫 번째 데이터를 보내자마자 두 번째 데이터를 보내는 방식
이 방식은 비동기식 전송 방식으로, GPU의 대부분의 현대적인 설계에서 사용됩니다.
- 데이터 A를 전송하는 동안, 데이터 B도 즉시 전송을 시작할 수 있습니다.
- GPU는 데이터 전송과 처리를 병렬적으로 수행하며, **전송 중첩(overlapping)**을 지원합니다.
3. GPU 데이터 전송의 핵심 특징
(1) PCIe 인터페이스
GPU는 일반적으로 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 인터페이스를 통해 데이터를 전송받습니다.
- PCIe는 고속 직렬 전송 방식을 사용하며, 여러 데이터 패킷을 동시에 전송할 수 있습니다.
- 이를 통해 데이터 A가 전송되는 중에도 데이터 B의 전송이 가능해집니다.
(2) GPU 메모리
- 데이터를 전송받은 GPU는 우선적으로 VRAM(GPU 전용 메모리)에 데이터를 저장합니다.
- VRAM에 저장된 데이터는 GPU의 코어가 병렬로 처리합니다.
(3) 동기화와 비동기화
- 동기화(Synchronous): GPU는 처리 순서를 강제적으로 유지하며, 전송과 처리가 단계별로 이루어짐.
- 비동기화(Asynchronous): 데이터 전송, 처리, 렌더링이 비동기적으로 이루어져 성능을 최적화함.
4. 실질적인 GPU 데이터 전송 순서 요약
- 데이터 A를 GPU로 전송합니다.
- 데이터 A가 전송 중인 동안, 데이터 B를 전송할 수 있습니다.
- GPU는 데이터를 전송받은 즉시 처리 단계에 돌입합니다.
- GPU 내부의 파이프라인이 병렬 처리 구조로 동작하며, 데이터를 효율적으로 처리합니다.
5. 결론
현대적인 GPU는 데이터를 비동기식으로 전송하며, 첫 번째 데이터가 도착한 후 두 번째 데이터를 전송할 필요는 없습니다.
- 데이터를 전송하는 동안, 다음 데이터를 즉시 전송할 수 있어 높은 처리 효율을 제공합니다.
- 파이프라인 구조와 비동기 작업 덕분에 데이터 처리와 전송이 동시에 이루어질 수 있습니다.
따라서 GPU는 성능을 극대화하기 위해 두 번째 데이터를 첫 번째 데이터와 중첩하여 처리하는 방식을 사용합니다. 😊