• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제48권7호
• /
• pp.37-47
• /
• 2011

그래픽 프로세서의 발달로 실사 수준의 고품질 컴퓨터 그래픽은 여러 분야에 다양한 용도로 사용되고 있으며, 그래픽 프로세서의 핵심 중 하나인 셰이더 프로세서는 프로그램 가능한 통합 셰이더로 발전하였다. 그러나 현재의 상용 그래픽 프로세서들은 특정한 알고리즘에 최적화되어 있어 다양한 알고리즘의 개발을 위해서는 독립적인 셰이더 프로세서가 필요하다. 본 논문에서는 프로그래머블 통합 셰이더 프로세서에서 DirectX 셰이더 어셈블리 명령어를 수행할 수 있는 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위한 제어 유닛을 설계하고 구현하였다. 설계한 제어 유닛은 기능적 레벨에서 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4에 구현하여 하드웨어 리소스 사용율을 확인하고 ASIC 라이브러리를 적용하여 동작속도를 확인 하였다. 또한 비슷한 기능을 하는 셰이더 프로세서에 비해 약 1.5배 정도 많은 수의 명령어를 지원하며, 사용하는 연산 유닛 수에 비해 전체적인 성능은 약 3.1GFLOPS 향상된 결과를 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제45권9호
• /
• pp.85-95
• /
• 2008

3D 그래픽 알고리즘은 특성상 방대한 양의 스트림 데이터에 대하여 복잡한 연산을 수행하여야 한다. 이러한 알고리즘을 하드웨어에서 신속하게 수행할 수 있는 버텍스 셰이더와 픽셀 세이더의 도입으로 그래픽 프로세서는 "소프트웨어 셰이더의 하드웨어화"라는 목표를 어느 정도 달성한 것처럼 보이지만, 여전히 Z-버퍼 기반이라는 특정 알고리즘의 틀에서 벗어나지 못하고 있다. 향후 그래픽 프로세서가 궁극적으로 추구하는 모델은 알고리즘에 독립적인 그리고 버텍스 셰이더와 픽셀 셰이더가 통합된 셰이더로 발전할 것이다. 본 논문에서는 프로그래머블 통합 셰이더 프로세서에서 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위한 멀티포트 레지스터 파일 모델을 설계하고 구현하였다. 설계한 멀티포트 레지스터 파일을 기능적 레벨에서 시뮬레이션을 하여 그 성능을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4(xc4vlx200)에 직접 구현하여 하드웨어 리소스 사용율과 속도를 확인 하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권5호
• /
• pp.56-70
• /
• 2010

현실감 있는 3차원 그래픽 영상을 지원하기 위해서는 3차원의 그래픽 데이터를 기반으로 사실감을 부여하여 2차원 영상을 생성하는 렌더링 기술과 방대한 양의 데이터에 대해 복잡한 연산을 효율적으로 처리할 수 있는 고성능 그래픽 프로세서가 요구된다. 이로 인해 그래픽 하드웨어는 급속히 발전하였고 기존에 실시간 처리가 불가능했던 여러 고급 렌더링 효과들을 가능하게 하고 있다. 과거에 비해 셰이딩 기술이 발전하면서 사실적인 영상의 렌더링이 가능하게 되었으나 아직 많은 계산 시간을 필요로 하고 있다. 실사와 같은 영상을 빠르게 처리하기 위해서 그래픽 프로세서는 많은 데이터에 대해 복잡한 부동소수점 연산을 효율적으로 처리 할 수 있도록 다수의 연산유닛이 집적되는 방향으로 발전하고 있다. 본 논문에서는 프로그램어블 통합 셰이더 프로세서에서 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위해 특수 함수 유닛을 설계하고 구현하였다. 설계한 특수 함수 유닛에 대해 기능적 레벨의 시뮬레이션을 하여 동작을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4(xc4vlx200)에 구현하여 하드웨어 리소스 사용율과 동작속도를 확인 하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
• /
• 제12권5호
• /
• pp.10-21
• /
• 2012

통합형셰이더 코어 구조 개발 이후 GPU는 그래픽스 전용 연산장치에서 범용 연산장치로 발달하고 있다. 특히, 병렬 응용 프로그램들은 병렬화된 하드웨어 구조를 효과적으로 활용할 수 있기 때문에, GPU를 활용하여 병렬 응용프로그램들을 실행시키는 기법이 주목을 받고 있다. 하지만, 현재의 GPU 구조는 비그래픽스 응용프로그램을 실행하는데 있어서 병렬성을 충분히 확보하지 못하다는 한계를 가지고 있기 때문에, 이를 해결하기 위해 GPU 구조는 빠르게 변화하고 있다. 본 논문에서는 GPU 구조의 개발 방향을 살펴보기 위해, 비그래픽스 병렬 응용프로그램들을 수행하는 경우에 코어 개수 및 동작 주파수 등의 하드웨어구조에 따른 GPU의 성능을 상세히 분석하고자 한다. 실험 결과, 코어 개수가 30에서 192로 늘어나고 동작주파수가 325MHz에서 450MHz로 증가함에 따라 GPU 성능은 28.9%에서 125.8%, 4.4%에서 16.2% 각각 향상되는 반면 성능 향상 효율성은 감소하는 것을 볼 수 있다. 성능 향상 효율성 감소의 주된 원인은 향상된 연산 능력에 맞추어 증가된 데이터 요구를 메모리가 적절하게 처리하지 못하기 때문이다. 결과적으로 GPU의 성능 향상 효율성을 더욱 높이기 위해서는 연산 능력 향상과 더불어 시스템 자원들 또한 GPU 구조에 맞게 변경되어야 함을 구체적인 실험을 통해 알 수 있다.