1. 개요
그래픽카드는 컴퓨터의 구성요소 중 하나로, 화면에 그림 등을 보여주는 데 사용되는 칩셋이다. 초창기 그래픽카드는 단순히 화면 크기 만큼의 버퍼를 가지고 평면의 화면을 표시해주는 기능만을 담당했으나 현재의 그래픽카드는 3D 가속 처리를 수행하여 화면 구성요소를 그리고 화면을 표시해주는 기능을 수행한다.
VGA, 비디오카드라고도 불리고 있다.
2. 구성요소
현재의 그래픽카드의 구성요소는 다음과 같다.
2.1. GPU
GPU는 CPU와 같이 ALU, CU 등을 포함하는 연산 칩셋이다. 그래픽카드의 실질적인 작업은 모두 GPU에서 처리한다. 내장 그래픽카드는 이 GPU만을 가지고 있으며, 그 외의 모든 구성요소는 CPU 및 메인보드의 것을 사용한다. 내장 그래픽카드는 보통 iGPU라고 부른다.
참고로 AMD에서 CPU에 iGPU를 통합하면서부터 Intel, AMD를 비롯한 많은 CPU 제조업체가 CPU에 iGPU를 통합하기 시작했다.
2.2. VRAM
VRAM은 비디오 RAM이라고 하며, GPU에서 사용하는 독립적인 메모리이다. 2016년 현재 가장 많이 사용되는 규격은 GDDR5이며, HBM과 같은 차세대 규격도 일부 사용되고 있다. NVIDIA에서 일부 사용되는 GDDR5X는 GDDR5의 확장 규격이므로 차세대 규격은 아니다. CPU에서 사용하는 RAM과는 구분되어 운용된다. GPU가 무수히 많은 내부 프로세서를 이용해 병렬 연산을 하므로 그에 맞는 고대역폭이 필요하여 CPU의 RAM과는 규격부터가 다르다.
2.3. 쿨러
현재의 GPU 및 VRAM는 전력 소모량이 많은 만큼 발열량도 많아 방열판만으로는 열을 배출하기 어려움이 많아 가장 성능이 낮은 보급형 제품도 쿨러를 포함하고 있다. 다만 최신 그래픽카드 중에는 휴지 상태일 때는 쿨러를 멈추는 경우도 있다.
2.4. 전원부
GPU 및 VRAM이 전력 소모량이 많기 때문에 전원부를 메인보드와 따로 두어 사용된다. 일부 그래픽카드는 파워서플라이의 케이블을 따로 받아와 메인보드에서 공급받는 전력 이외에도 추가적인 전력을 받아 사용한다.
3. 병렬 처리
그래픽카드는 기본적으로 병렬 처리에 강한 코프로세서이다. 무수히 많은 정점 및 픽셀을 처리하기 위해서 내부적으로 많은 코어를 이용한다. 내장 그래픽카드는 적으면 64여개, 많으면 대략 512개의 셰이더 프로세서를 가지고 있고 외장 그래픽카드는 성능에 따라 다르나 고성능 그래픽카드는 2000~4096개 정도의 매우 많은 셰이더 프로세서를 가진다.
그래픽카드의 각 셰이더 프로세서는 셰이더 프로그램을 구동할 수 있다. 셰이더 프로그램은 GLSL, HLSL 등의 셰이더 언어를 이용하여 작성할 수 있다. 셰이더의 종류로는 기본적으로 정점 셰이더, 픽셀 셰이더가 있으며 이 외에도 기하 셰이더, 헐 셰이더, 도메인 셰이더, 계산 셰이더 등이 있다.
- 정점 셰이더와 픽셀 셰이더는 3D 물체를 2D 화면으로 옮기는데 사용되는 기본적인 셰이더이다. 픽셀 셰이더의 경우 OpenGL에서는 파편 셰이더라고 한다.
- 기하 셰이더는 정점의 구조를 바꾸는데 사용되는 셰이더이다.
- 헐 셰이더 및 도메인 셰이더는 기하 셰이더에서 테셀레이션을 처리할 수 있도록 하기 위해 테셀레이션 계산을 처리하는 셰이더이다. OpenGL에서는 제어 셰이더 및 평가 셰이더라고 한다.
- 계산 셰이더는 <a href="/wp-d/57b9d38101972c98408f1c74/View">GPGPU</a>에 사용된다.
4. 제조업체
PC용 그래픽카드는 GPU 제조업체와 카드 제조업체로 구분된다. GPU 제조업체는 GPU만을 설계 및 생산하며, 카드 제조업체는 이 GPU를 납품받아 완제품 그래픽카드를 제조한다.
4.1. GPU 제조업체
GPU 제조업체로는 AMD, NVIDIA, Intel, Qualcomm 등이 있다.
AMD와 NVIDIA는 대표적인 PC용 외장형 그래픽카드 GPU를 설계 및 제조하는 제조업체이다.
AMD와 NVIDIA, Intel, Qualcomm은 내장 그래픽카드를 설계하고 자사 CPU에 탑재하는 제조업체이다. Qualcomm에서 탑재하는 내장 그래픽카드인 Adreno는 Radeon의 아나그램으로, 원래 AMD의 모바일 사업부를 인수한 것이다. NVIDIA의 경우 PC용 CPU는 만들지 않지만 자사의 모바일용 CPU인 Tegra에 GeForce GPU를 탑재한다. 이 외에도 ARM의 기본 GPU인 Mali, Imagination Technology의 PowerVR 등이 있다.
4.2. 카드 제조업체
카드 제조업체로는 Sapphire, ZOTAC, PowerColor, EVGA, ASUS, MSI, GIGABYTE 등 다양한 업체가 존재한다. 일부 업체는 AMD 그래픽카드만, 또는 NVIDIA 그래픽카드만 제조하며, 일부 업체는 두 그래픽카드를 모두 제조한다. 제조사마다 쿨러의 쿨링 성능이나 오버클럭 잠재력이 다르기 때문에 사람들마다 선호하는 제조사가 다르다.