하드웨어 그래픽카드(graphics card),비디오 카드(video card), ...

[시냅스]

그래픽카드(graphics card),비디오 카드(video card)

그래픽 카드(영어: graphics card, 문화어: 도형처리조종소자)는 이미지를 디스플레이 장치로 출력하는

컴퓨터 하드웨어의 부품이자 확장 카드이다. 비디오 카드(video card), 비디오 어댑터(video adapter),

디스플레이 카드(display card), 그래픽 보드(graphics board), 디스플레이 어댑터(display adapter),

그래픽 어댑터(graphics adapter)라고도 부른다.

대부분의 그래픽 카드는 3차원 화면과 2차원 그래픽스를 위한

가속 렌더링, MPEG-2/MPEG-4 디코딩, TV 출력, 다중 모니터 연결 등 다양한 기능을 제공한다.

PC를 새로 사거나 업그레이드할 때 반드시 알아보는 것이 PC 부품의 제원(specification)이다. 

보통 표 형태로 적힌 제원을 알면 부품의 호환성, 성능, 크기 · 모양 등 여러가지 정보를 알 수 있지만

대부분의 제원표는 영문으로 적혀 있어 읽기 어렵고, 전문 용어가 많아서 초보자가 제대로 이해하지 못하는 일이 잦다.

제원표에 적힌 내용만 제대로 알 수 있다면 긴 제품 설명을 읽지 않아도 되고, 자신에게 맞는 최적의 부품을 

고를 수 있어 큰 도움이 된다. 

여기서는 그래픽카드 제원표에 적힌 내용을 어떻게 읽어야 하는지, 용어를 풀어 설명하도록 하겠다.

▲ AGP, PCI 익스프레스

그래픽카드는 다른 확장 카드보다 더 빠른 속도로 데이터를 주고 받아야 하기 때문에 보통 슬롯보다 

데이터 전송 속도가 빠른 전용 슬롯에 꽂는다. 이 슬롯은 크게 AGP와 PCI 익스프레스로 나뉘는데 

현재 최신 규격은 AGP 8배속, PCI 익스프레스 16배속이다.

종전에는 AGP 그래픽카드가 대부분을 차지했지만 지금은 데이터 전송 속도가 더 빠르고 그래픽카드에 

더 많은 전기를 보내는 PCI 익스프레스 16배속 방식 그래픽카드가 시장의 주류로 떠올랐다. 

인텔 900 시리즈, 엔비디아 엔포스 4를 비롯한 대부분의 칩셋도 PCI 익스프레스 방식 그래픽카드 전용이기 

때문에 새로 PC를 꾸민다면 PCI 익스프레스 방식 그래픽카드를 꽂는 것이 좋다. 

물론 지금도 AGP 방식 그래픽카드가 나오고 있지만 고급형 제품이 없고 값이 비싸다.

▲ 그래픽 프로세서

가정용 PC에서 제대로 된 3D 그래픽을 볼 수 없었던 과거에는 그래픽을 처리하는 칩의 성능이 그리 좋지 않았다. 

기껏해야 2D 그래픽을 그래픽 칩 차원에서 가속하는 데 그쳤고 이 때 그래픽카드의 그래픽 칩은

'그래픽 가속기'로 불렀다. 하지만 엔비디아 지포스 256을 시작으로 한 새로운 시대의 그래픽 칩들은 안에 

들어간 트랜지스터 개수가 CPU 못지 않거나 뛰어 넘는 수준에 이르렀다.

새로운 시대를 연 엔비디아는 지포스 256 이후에 나온 그래픽 프로세서를 '그래픽 프로세싱 유닛

(Graphic Processing Unit, GPU)'이라고 이름 붙였다. 경쟁사인 ATI는 자세의 그래픽 칩을 

'비주얼 프로세싱 유닛(Visual Processing Unit, VPU)'라고 부르지만 GPU와 VPU를 합쳐 그래픽 프로세서라고 한다.

 앞으로 그래픽 프로세서라는 말을 들으면 '그래픽카드의 핵심 칩'이라고 생각하면 된다.

그래픽 프로세서를 만드는 업체 가운데 눈에 띄는 곳은 지포스(GeForce) 시리즈로 유명한 미국 엔비디아와 

레이디언(Radeon) 시리즈를 만드는 캐나다 ATI이다. 시장에서 팔리는 대부분의 그래픽카드는 두 회사가 만든 

그래픽 프로세서를 씁니다. 그밖에 방송용 장비로 유명한 캐나다 매트록스, 메인보드 칩셋 제조사인 SiS에서 

독립한 대만 XGI, 같은 메인보드 칩셋 제조사인 VIA의 그래픽 자회사인 S3그래픽스도 그래픽 프로세서를 

내놓고 있다. 그래픽 프로세서 칩을 따로 만들지 않지만 인텔, VIA, SiS 등 메인보드 칩셋 제조사도

 칩셋 안에 그래픽 프로세서 기능을 넣는다.

▲ 파이프라인, 쉐이더

파이프라인(Pipeline)과 쉐이더(Shader)는 사용자에게 어렵게 느껴지는 용어다. 

하지만 그래픽 프로세서의 성능과 특징을 이해하려면 최소한의 뜻은 이해하고 넘어가야 한다.

그래픽 프로세서는 한 번에 여러개의 3D 데이터를 처리하는데 이 때 데이터를 처리하는 통로를 '파이프라인' 

또는 '픽셀 파이프라인'이라고 부른다. 파이프라인이 많으면 한 번에 처리하는 데이터 양이 늘어나 3D 성능이 

나아진다. 픽셀 파이프라인 말고도 광원의 처리를 맡는 '버텍스 파이프라인'도 있지만 보통 파이프라인이라고 하면 

픽셀 파이프라인을 가리킨다. 픽셀 · 버텍스 파이프라인 모두 개수가 많을 수록 성능도 좋지만 파이프라인 개수만 

많다고 그만큼 3D 성능이 뛰는 법은 없습다. 그래픽 프로세서를 이루는 기술(아키텍처)가 다를 경우 파이프라인 개수가 

많아도 성능은 그 보다 파이프라인 개수가 적은 그래픽 프로세서와 성능이 비슷하거나 오히려 뒤떨어지기도 한다.

과거에는 3D 그래픽의 뼈대를 만드는 데 바빠서 빛의 반사, 수면의 움직임, 물에 비친 이미지 등 3D 효과는 

크게 신경쓸 겨를이 없었다. 하지만 더 멋지고 사실같은 3D 그래픽을 찾는 사람들이 늘면서 관련 기술의 개발이 빨라졌다. 

그 결과 다이렉트X 8부터 '픽셀 쉐이더(Pixel Shader)', '버텍스 쉐이더(Vertex Shader)' 등 3D 효과를 빠르고 

부드럽게 처리하는 기술이 더해졌다. 쉐이더 기술이 들어간 그래픽 프로세서로 3D 그래픽을 만들면 물체의 

움직임, 광원 처리 등 복잡하고 부드럽게 보여야 하는 3D 효과의 화질 및 속도가 나아진다. 현재의 그래픽카드는 

픽셀 쉐이더는 CPU에서 처리하고 더 영향력이 커진 버텍스 쉐이더만 별도의 파이프라인에서 처리한다.

▲ 그래픽 코어 속도, 메모리 속도

그래픽카드 제원표와 제품 정보를 보면 그래픽 코어 속도, 메모리 속도라는 말을 볼 수 있다. 

그래픽카드의 핵심 부품은 2D 데이터를 처리하는 그래픽 프로세서와 처리한 데이터를 담아두는 그래픽 메모리다. 

그래픽 코어 작동 속도는 그래픽 프로세서의 작동 속도, 메모리 속도는 메모리가 그래픽 프로세서와 데이터를 

주고 받는 속도를 말한다. 코어 작동 속도, 메모리 작동 속도 모두 빠를수록 3D 게임 성능이 좋다.

하지만 종류가 다른 그래픽 프로세서의 성능을 코어 속도만 보고 비교할 수는 없는데 그래픽 프로세서에 담긴 

기술이 서로 다르기 때문이다. 고급형 그래픽 프로세서는 작동 속도는 낮아도 보급형 그래픽 프로세서보다 앞선 

성능을 낸다. 그래픽 메모리도 비트수가 낮은 모델은 아무리 작동 속도가 빨라도 좋은 성능을 내지 못한다.

▲ 다이렉트X, 오픈GL

게임 및 3D 소프트웨어는 운영체제의 제어를 받지 않고 바로 그래픽카드와 정보를 주고 받지 못하며, 

운영체제가 정한 3D 표준 명령어를 써 정보를 주고 받는다. 이 명령어는 크게 마이크로소프트가 만든 

'다이렉트X(DirectX)'와 실리콘그래픽스가 만든 '오픈GL(OpenGL)'로 나뉜다. 다이렉트X는 대부분의 

3D 게임이 쓰는 표준이며 오픈GL은 '둠 III'를 비롯한 몇몇 게임과 대부분의 3D 디자인 소프트웨어가 쓴다.

3D 기술은 시간이 지날수록 바뀌고 그에 맞춰 다이렉트X와 오픈GL 규격도 달라진다. 

현재 최신 규격은 다이렉트X 9.0c, 오픈GL 2.0으로서 최신 그래픽 프로세서 안에는 이들 기술이 들어 있다. 

하지만 구형 모델 그래픽카드는 그 보다 버전이 낮은 기술을 쓰며 이 그래픽카드로 최신 기술을 쓰는 

3D 게임을 실행하면 효과를 제대로 보여주지 못하거나 아예 게임이 돌아가지 않는다.

▲ SLI, 크로스파이어

그래픽카드 두 개를 연결해 3D 그래픽 성능을 올리겠다는 생각을 처음 PC에 적용한 회사는 지금은 

사라진 3dfx입니다. 이 회사가 만든 '부두(Voodoo)' 시리즈 3D 가속 카드를 두 개 연결하면 하나만 꽂았을 때 

보다 더 빠른 3D 화면을 볼 수 있다. 이 기술을 3dfx가 사라지기 전에 엔비디아가 사들였고 새로운 SLI 기술은 

지포스 6600 GT, 6800 시리즈에서 처음 선보였다. 새로운 SLI 기술은 PCI 익스프레스 방식 그래픽카드 두 개를 

일명 '골드 핑거'라고 불리는 커넥터로 연결해 쓰며 과거의 SLI가 할 수 없었던 그래픽 프로세서별 

로드 밸런싱(부하 조절) 기능이 더해졌다. 하지만 엔비디아 SLI를 쓰려면 반드시 똑같은 그래픽카드를 

두 개 꽂아야 하고 메인보드도 반드시 엔포스 4 SLI를 써야 한다.

ATI가 만든 크로스파이어(CrossFire)는 엔비디아 SLI의 단점인 그래픽카드 호환성을 개선하는 데 

초점을 맞춘 새로운 기술이다. 크로스파이어는 PCI 익스프레스 16배속 슬롯이 두 개 달린 메인보드면 종류를 

가리지 않고, 그래픽 프로세서 종류만 같으면 메모리 용량, 제조사에 상관 없이 쓸 수 있다. 

대신 두 그래픽카드 가운데 하나는 크로스파이어 전용 모델이어야 한다.

▲ 메모리 종류

시중에서 팔리는 그래픽카드는 전부 DDR SD램을 씁니다. 하지만 기껏해야 667MHz를 넘지 않는 PC용 

메모리와 달리 그래픽 메모리는 1,000MHz 넘는 속도로 작동하기 때문에 메모리 작동 속도가 빠른 그래픽카드는 

그래픽 전용 메모리인 GDDR SD램을 쓴다. 대신 작동 속도가 그리 빠르지 않은 보급형 모델은 종전의

DDR SD램을 그대로 쓴다. DDR SD램도 크게 DDR SD램, DDR2 SD램, DDR3 SD램으로 나뉜다. 

DDR SD램과 DDR3 SD램은 같은 속도로 작동할 때 성능 차이는 크지 않지만 GDDR3 SD램이 작동 속도를 올리기 

쉬워 고급형 그래픽카드는 대부분 GDDR3 SD램을 쓴다. GDDR2 SD램은 많이 쓰이지 않지만 DDR SD램과 

값 차이가 줄어들면서 요즘에는 보급형, 중급형 그래픽카드에 조금씩 들어가고 있다.

▲ 메모리 비트

그래픽카드 제원표를 보면 '64비트', '128비트' 같은 말이 빠지지 않고 들어간다. 이 말의 뜻을 이해하려면 

먼저 그래픽 메모리의 성능은 단순히 작동 속도로 정해지지 않는다는 점을 알아야 한다. 작동 속도가 1초에 

데이터를 몇 번 주고받을 수 있는지 나타낸다면 메모리 비트는 한 번에 얼마나 많은 자료를 담는지 보여준다. 

그래서 메모리 작동 속도와 메모리 비트 수를 곱하면 1초에 주고받을 수 있는 데이터 양을 알 수 있다.

메모리 비트수가 한 단계 오르면 주고 받을 수 있는 데이터 양이 두 배 늘어난다. 

그렇기 때문에 메모리 작동 속도가 조금 낮아도 메모리 비트수가 크면 많은 3D 데이터를 처리할 수 있다. 

현재 지포스 6600, 레이디언 X700을 비롯한 주력 그래픽카드는 128비트 메모리를 쓰고 지포스 6800/7800, 

레이디언 X800/X1800을 비롯한 고급형 모델은 256비트 그래픽 메모리가 기본이다. 

하지만 주력 그래픽카드 가운데 값을 낮추기 위해 64비트 메모리를 쓴 제품도 있기 때문에 3D 게임 성능을 

따진다면 반드시 메모리 비트수가 큰 제품을 고르는 것이 좋다.

▲ 램댁

그래픽 프로세서가 처리하는 그래픽 데이터는 전부 디지털 방식이기 때문에 아날로그 방식인 CRT 모니터, 

TV가 받아들일 수 있는 신호로 바꾸려면 디지털/아날로그 변환 회로(DAC)를 거쳐야 한다. 

이 회로를 램댁(RAMDAC)이라고 한다. 램댁은 아날로그 출력의 해상도와 화질을 정하는 중요한 회로지만 

이제는 그래픽카드를 고르는 기준으로서의 의미를 잃었다. 10년 전만 해도 성능 좋은 램댁을 쓴 그래픽카드는 

높은 평가를 받았고 램댁 칩만 따로 만들어 그래픽카드에 달기도 했지만 이제는 그래픽 프로세서 제조사가 스스로 

램댁을 개발해 그래픽 프로세서 안에 넣고 있고, 램댁의 성능 향상도 벽에 부딪혀 아무리 값 싼 그래픽카드를 써도 

값비싼 그래픽카드와 램댁의 성능 차이는 나지 않는다. 모니터 및 TV도 아날로그 방식에서 DVI 포트가 달린 

LCD 모니터, HDTV 등 디지털 신호를 바로 받는 형식으로 바뀌고 있어 램댁의 중요성은 점차 줄어들고 있다.

▲ TV 출력

현재 시중에 팔리고 있는 대부분의 그래픽카드는 그래픽 신호를 TV에 맞게 바꿔 내보내는 TV 출력 기능이 들어 있다. 

이것을 쓰면 게임, 영화를 큰 화면으로 즐길 수 있어 가정용 멀티미디어 PC를 꾸밀 분이라면 관심을 가져볼만한 기술이다.

TV 출력 규격은 크게 컴포지트(Composite), S-비디오(S-VHS), 컴포넌트(Component)로 나뉜다. 컴포지트는 웬만한 

TV면 다 달린 노란색 단자, S-비디오는 PS/2 포트처럼 생긴 4핀 단자, 컴포넌트는 케이블 3개로 이뤄진 출력 단자다. 

대부분의 그래픽카드는 S-비디오 단자가 달려 있고 패키지 안에 들어 있는 S-비디오-컴포지트 변환 어댑터를 쓰면 

컴포지트 신호만 받는 TV에 연결할 수 있다. 디지털 TV에 달린 컴포넌트 단자는 여러 TV 출력 규격 가운데 가장 좋은 

화질을 보여주지만 이 신호를 출력하는 그래픽카드의 종류가 많지 않다. 

지포스 6, 레이디언 X 시리즈는 컴포넌트 출력을 할 수 있지만 컴포넌트 출력 단자가 있는 제품을 골라야 한다.

▲ VIVO

대부분의 그래픽카드는 TV 신호를 내보내는 재주가 있지만 TV 신호를 받아들이는 기술은 없다. 

외부의 비디오 신호를 받아들여 PC에서 편집, 재생하려면 따로 신호 입력 칩을 달아야 하는데 

이 칩을 달아서 TV 신호 입출력을 함께 하는 것을 VIVO(Video In Video Out)라고 한다.

VIVO 기능이 들어간 그래픽카드를 쓰면 VCR, DVD 플레이어, 게임기의 영상 신호를 받아들여 모니터로 볼 수 있고, 

동영상 편집 프로그램을 써 비디오 화면을 동영상으로 저장할 수도 있다. 하지만 VIVO 그래픽카드는 오직 영상 

신호만 받아들이기 때문에 소리까지 PC로 받아들이려면 소리 신호는 사운드카드의 Line-In 단자로 보내야 한다.

▲ 다중 디스플레이

그래픽 프로세서의 성능이 좋아지고, 모니터 값이 싸지면서 PC 한 대에 모니터 두 대를 연결해 쓰는 

'듀얼 디스플레이'가 인기를 끌고 있다. 모니터 두 대를 연결하면 바탕화면이 두 배 넓어지기 때문에 한 번에 

여러 프로그램을 실행하거나 인터넷 창을 많이 여는 사용자의 작업 능률을 높인다. 인터넷 문서를 보며 문서를 

만들거나 여러 웹 사이트의 정보를 한 눈에 봐야 하는 사용자라면 듀얼 디스플레이에 관심을 가져 보는 것도 좋다.

듀얼 디스플레이 기술은 PC에 그래픽카드 두 개를 꽂으면 되지만 엔디아 지포스 2 MX, ATI 레이디언 VE부터는 

그래픽카드 하나만 꽂아도 모니터 두 개에 신호를 보낸다. 요즘 나온 엔비디아, ATI 그래픽카드는 전부 

듀얼 디스플레이를 쓸 준비가 되어 있다. 매트록스 파헬리아, 밀레니엄 P750은 모니터 3개에 신호를 출력하는 

'트리플 디스플레이' 기술이 들어 있어 더 넓은 바탕 화면을 원하는 전문가에게 맞다.

하지만 듀얼 디스플레이도 한계는 있다. TV, 모니터를 합해 두 개의 신호만 내보내기 때문에 듀얼 디스플레이 

기술이 들어간 그래픽카드 사용자는 듀얼 모니터와 TV 출력을 함께 할 수 없다. 또한 오버레이 기술에 바탕을 두는 

동영상 및 게임은 화면 복제(Clone)를 쓰지 않는 한 하나만 실행할 수 있다. 한 화면으로 동영상을 재생하고, 

다른 화면에서 인터넷을 하는 것은 상관 없지만, 두 화면에 각자 다른 동영상 화면을 보여주진 못한다.

▲ 외부 전원

요즘 나온 그래픽 프로세서는 CPU 못지 않은 성능을 내고 전력 소비량도 CPU에 크게 뒤지지 않는다. 그래서 몇몇 

그래픽카드는 그래픽 슬롯이 보내는 전기로는 제대로 작동하지 않고 따로 외부 전원을 연결해야 한다.

외부 전원 단자는 크게 하드디스크, 광학드라이브가 쓰는 4핀 단자와 PCI 익스프레스 그래픽카드 전용 6핀 단자로 나뉜다.  

4핀 단자는 메인보드에서 받는 전력이 모자란 AGP 그래픽카드 및 중급형 그래픽카드에 들어가고 

PCI 익스프레스 6핀 단자는 지포스 7800, 레이디언 X1800 등 최신 그래픽카드에 들어간다.

▲ 터보캐시, 하이퍼메모리

그래픽카드 값을 조금이라도 낮추고 싶어하는 보급형 제품은 그래픽카드에 다는 메모리 용량을 줄이고 

PC의 메모리를 빌려 쓰는 기술을 넣기도 합한. 그 기술이 엔비디아 터보캐시(Turbocache)와 

ATI 하이퍼메모리(HyperMemory)이다. 두 기술 모두 보급형 그래픽카드에 적은 메모리를 달고도 큰 메모리를 

붙인것 같은 효과를 내는 것으로서 세부 기술은 다르지만 그래픽카드에 16MB~128MB 메모리만 

달고도 256MB~384MB 메모리를 쓴 것 같은 효과가 있다. 하지만 작동 속도가 느린 PC의 메모리를 빌려 쓰기 때문에 

고해상도 게임을 실행할 수는 있어도 3D 성능은 그리 나아지지 않거나 오히려 떨어진다. 그렇기 때문에 이 기술은 

보급형 그래픽카드에만 쓰고 10만원대 이상 그래픽카드에 들어가는 그래픽 프로세서는 이런 기술을 쓰지 않는다.