2016.11.17

ITWorld 용어풀이 | FPGA(Field Programmable Gate Array)

박상훈 기자 | ITWorld
최근 마이크로소프트의 클라우드 행보를 보면 거침이 없습니다. 애저의 안정성과 속도를 꾸준히 개선하고 있고, 인공지능을 비롯한 새로운 서비스도 속속 선보이고 있습니다. 얼마 전에는 소설 '전쟁과 평화' 전체를 불과 2.6초만에 러시아어에서 영어로 번역해 놀라움을 자아냈죠. 이러한 성과 뒤에는 마이크로소프트가 자체 개발한 칩이 핵심적인 역할을 했습니다. 서버의 성능을 높이는 데 최적화된 맞춤형 칩이었습니다.

Image Credit: Flikr/Gareth Halfacree


이처럼 처리하는 작업이나 IT 환경에 따라 가장 좋은 성능을 내도록 맞춤 설정을 할 수 있는 칩을 FPGA(Field Programmable Gate Array)라고 합니다. FPGA의 가장 중요한 특성은 재프로그래밍이 가능하다는 것입니다. 지금은 번역 작업에 최적화해 사용하는 칩도 회로 구성을 다시 설정해 가상비서 서비스에 맞춰 쓸 수 있습니다. 마치 특정 작업 전용 칩처럼 높은 성능을 내는 것입니다.

이 때문에 FPGA는 인텔이나 AMD가 만드는 범용 프로세서와 특정 장비 전용으로 개발하는 주문형 반도체(ASIC)의 특성을 합쳤다는 평가를 받습니다. 전자는 다양한 소프트웨어를 사용할 수 있는 반면 가격과 비쌉니다. 후자는 특정 기기 전용으로 만들어지므로 성능이 뛰어나지만 초기 개발비가 막대하고 일단 기능이 정해지면 이를 수정해 재사용할 수 없는 단점이 있습니다.

반면 FPGA는 ASIC보다 초기 개발 비용이 저렴하고, 원하는 작업을 더 빠르게 처리할 수 있습니다. 회로 디자인을 변경, 적용하는 과정을 몇시간안에 끝낼 수도 있어, 짧은 기간에 가장 좋은 성능을 내는 설정을 찾아 적용할 수 있습니다. 이런 칩을 사용한 장비를 개발한다면 출시 시기도 앞당길 수 있겠죠. 또한, 시스템이 노후화되고 용도가 바뀌면 하드웨어를 다시 설계하지 않고도 칩 설정을 바꿔 재사용할 수 있습니다.


FPGA는 필요에 따라 맞춤 설정이 가능 (Image Credit: Getty Images Bank)


FPGA도 단점은 있습니다. 일반적으로 ASIC보다 느리고 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 무엇보다 회로 설계에 오류가 있을 경우 전력 소비가 기하급수적으로 늘어납니다. 그러나 FPGA는 지난 1984년 자일링스의 공동 창립자인 로스 프리맨가 발명한 이후 끊임없이 개선되고 있습니다. 현재의 FPGA를 초기형태인 CPLD(Complex Programmable Logic Device)와 비교하면 내장 기능과 메모리, 부분적 재설정 등 비교할 수 없을만큼 발전했습니다.

앞서 살펴본 마이크로소프트는 FPGA를 가장 활발하게 사용하는 기업 중 하나입니다. '캐터펄트(Catapult)' 프로젝트를 통해 사용할 서버를 직접 설계하고 있는데, 그 핵심이 FPGA입니다. 현재 5개 대륙 15개 국가에서 운영 중인 서버에 수만 개의 FPGA를 설치했다고 합니다. 기존에는 네트워크 작업에만 사용했지만 최근 '캐터펄트 v2'를 공개하고 이미지 인식, 자연어 처리, 머신러닝 등으로 쓰임새를 확대하고 있습니다.

최근 FPGA가 부상하는 이유 중 하나는 범용 프로세서의 성능 향상이 한계에 달했기 때문입니다. CPU가 감당하지 못하는 더 많은 서비스를, 더 효과적으로 제공할 수 있는 새로운 기술로 FPGA에 주목하는 것입니다. 실제로 FPGA는 CPU와 병렬로 작동하므로, 전체 시스템의 혼란이나 병목현상 없이 추가적인 컴퓨팅 파워로 사용할 수 있습니다. 최근에는 관련 기술이 발전하면서 성능은 물론 활용 분야가 점점 넓어지고 있습니다.


아이폰 7 내부 (Image Credit: MacWorld UK)


이런 변화가 심상치 않다고 느낀 것일까요? 대표적인 CPU 업체인 인텔이 지난 6월 FPGA 업체인 알테라를 거액에 인수했습니다. 특히 사물인터넷 관련해서 성장 가능성을 기대하고 있다고 하네요. 이런 가운데 아이폰 7에도 '의문의' FPGA가 들어간 것으로 알려져 화제입니다. 애플은 그 용도를 함구하고 있는데, 아이폰 8에 들어갈 신기능을 지원하기 위한 것이라는 분석도 있습니다. 정답은 1년 후에나 알 수 있겠죠?

<참고자료>
- 내쇼날 인스트루먼트
- 위키피디아

editor@itworld.co.kr

2016.11.17

ITWorld 용어풀이 | FPGA(Field Programmable Gate Array)

박상훈 기자 | ITWorld
최근 마이크로소프트의 클라우드 행보를 보면 거침이 없습니다. 애저의 안정성과 속도를 꾸준히 개선하고 있고, 인공지능을 비롯한 새로운 서비스도 속속 선보이고 있습니다. 얼마 전에는 소설 '전쟁과 평화' 전체를 불과 2.6초만에 러시아어에서 영어로 번역해 놀라움을 자아냈죠. 이러한 성과 뒤에는 마이크로소프트가 자체 개발한 칩이 핵심적인 역할을 했습니다. 서버의 성능을 높이는 데 최적화된 맞춤형 칩이었습니다.

Image Credit: Flikr/Gareth Halfacree


이처럼 처리하는 작업이나 IT 환경에 따라 가장 좋은 성능을 내도록 맞춤 설정을 할 수 있는 칩을 FPGA(Field Programmable Gate Array)라고 합니다. FPGA의 가장 중요한 특성은 재프로그래밍이 가능하다는 것입니다. 지금은 번역 작업에 최적화해 사용하는 칩도 회로 구성을 다시 설정해 가상비서 서비스에 맞춰 쓸 수 있습니다. 마치 특정 작업 전용 칩처럼 높은 성능을 내는 것입니다.

이 때문에 FPGA는 인텔이나 AMD가 만드는 범용 프로세서와 특정 장비 전용으로 개발하는 주문형 반도체(ASIC)의 특성을 합쳤다는 평가를 받습니다. 전자는 다양한 소프트웨어를 사용할 수 있는 반면 가격과 비쌉니다. 후자는 특정 기기 전용으로 만들어지므로 성능이 뛰어나지만 초기 개발비가 막대하고 일단 기능이 정해지면 이를 수정해 재사용할 수 없는 단점이 있습니다.

반면 FPGA는 ASIC보다 초기 개발 비용이 저렴하고, 원하는 작업을 더 빠르게 처리할 수 있습니다. 회로 디자인을 변경, 적용하는 과정을 몇시간안에 끝낼 수도 있어, 짧은 기간에 가장 좋은 성능을 내는 설정을 찾아 적용할 수 있습니다. 이런 칩을 사용한 장비를 개발한다면 출시 시기도 앞당길 수 있겠죠. 또한, 시스템이 노후화되고 용도가 바뀌면 하드웨어를 다시 설계하지 않고도 칩 설정을 바꿔 재사용할 수 있습니다.


FPGA는 필요에 따라 맞춤 설정이 가능 (Image Credit: Getty Images Bank)


FPGA도 단점은 있습니다. 일반적으로 ASIC보다 느리고 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 무엇보다 회로 설계에 오류가 있을 경우 전력 소비가 기하급수적으로 늘어납니다. 그러나 FPGA는 지난 1984년 자일링스의 공동 창립자인 로스 프리맨가 발명한 이후 끊임없이 개선되고 있습니다. 현재의 FPGA를 초기형태인 CPLD(Complex Programmable Logic Device)와 비교하면 내장 기능과 메모리, 부분적 재설정 등 비교할 수 없을만큼 발전했습니다.

앞서 살펴본 마이크로소프트는 FPGA를 가장 활발하게 사용하는 기업 중 하나입니다. '캐터펄트(Catapult)' 프로젝트를 통해 사용할 서버를 직접 설계하고 있는데, 그 핵심이 FPGA입니다. 현재 5개 대륙 15개 국가에서 운영 중인 서버에 수만 개의 FPGA를 설치했다고 합니다. 기존에는 네트워크 작업에만 사용했지만 최근 '캐터펄트 v2'를 공개하고 이미지 인식, 자연어 처리, 머신러닝 등으로 쓰임새를 확대하고 있습니다.

최근 FPGA가 부상하는 이유 중 하나는 범용 프로세서의 성능 향상이 한계에 달했기 때문입니다. CPU가 감당하지 못하는 더 많은 서비스를, 더 효과적으로 제공할 수 있는 새로운 기술로 FPGA에 주목하는 것입니다. 실제로 FPGA는 CPU와 병렬로 작동하므로, 전체 시스템의 혼란이나 병목현상 없이 추가적인 컴퓨팅 파워로 사용할 수 있습니다. 최근에는 관련 기술이 발전하면서 성능은 물론 활용 분야가 점점 넓어지고 있습니다.


아이폰 7 내부 (Image Credit: MacWorld UK)


이런 변화가 심상치 않다고 느낀 것일까요? 대표적인 CPU 업체인 인텔이 지난 6월 FPGA 업체인 알테라를 거액에 인수했습니다. 특히 사물인터넷 관련해서 성장 가능성을 기대하고 있다고 하네요. 이런 가운데 아이폰 7에도 '의문의' FPGA가 들어간 것으로 알려져 화제입니다. 애플은 그 용도를 함구하고 있는데, 아이폰 8에 들어갈 신기능을 지원하기 위한 것이라는 분석도 있습니다. 정답은 1년 후에나 알 수 있겠죠?

<참고자료>
- 내쇼날 인스트루먼트
- 위키피디아

editor@itworld.co.kr

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