[기타] CPU, GPU, MCU, MPU, TPU, IPU

CPU, GPU 등 맨날 헷갈려서 쓰는 글

 

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1. 정의

 

CPU : Central processing unit

GPU : Graphic processing unit

 

아래 그림을 보면 ALU는 산술 연산 처리 장치이고 Control은 명령을 해석하고 실행하는 역할을 하는 곳입니다.

CPU는 명령을 순차적으로(직렬로) 수행합니다. 그래서 DRAM에서 임시데이터를 Cache에 저장해 처리 속도를 높입니다. (CPU와 RAM 사이의 속도 차이로 인한 병목현상 방지) 이 때문에 CPU는 단일 명령에 대해 처리 속도가 빠릅니다.

 

GPU는 Cache 용량을 줄이고 병렬적으로 명령을 처리해서 그래픽 처리 속도를 높입니다. 아래 그림을 보면 초록색이 ALU를 의미하는데 GPU를 보면 Cache가 아주 작고 ALU가 죽 늘어져있습니다.

 

 

 

 

2. MPU, MCU, CPU의 차이

CPU는 우리가 노트북, 컴퓨터를 살 때 많이 접하기 때문에 익숙합니다. 그런데 엠베디드 분야로 가보면 MCU, MPU라는 말이 많이 보이는데 CPU와 철자가 비슷해서 헷갈립니다.

 

MCU : Micro Controller Unit

MPU : Micro Processor Unit

CPU : Central Processing Unit

 

Micro라는 단어가 들어갔으니 CPU와는 다르게 '작다'라는 느낌이 듭니다.

또한 'Processor'라는 단어에서 정보를 처리하는 요소라고 추측해볼 수 있습니다.

 

MCU는 CPU를 포함한 메모리(ROM, RAM), I/O 포트 등으로 구성된 단일 칩이므로 컴퓨터와 비슷하지만, 산업용 기기 제어를 위해 쓰이는 임베디드 시스템 용으로 주로 쓰입니다.

MPU는 컴퓨터 안에 있는 CPU와 비슷하게 연산 처리 기능을 하는 장치입니다. 즉 MCU 안에 들어가는 것이 MPU입니다.

 

디바이스마트에서 MCU를 검색하면

MCU -ATMEGA328P

다음과 같은 칩이 나오는데요(그림에서 형광펜 친 것), 이 칩에 달려있는 다리는 곧 입출력 등의 기능을 수행하고 있습니다.

 

specification을 보면

 

 

NUMBER OF I/O : 주변 센서 등에서 신호를 입력받거나 다른 곳으로 신호를 출력할 수 있다

RAM / EEPROM SIZE : RAM과 같은 저장 장치

CONNECTIVITY : 통신 가능

 

이와 같은 컴퓨터에 가까운 기능들이 다 있습니다.

 

다음으로 MPU를 살펴보면,

 

MPU

 

processor로서 연산 처리는 가능하지만 그 자체로 독립적으로 쓰일 수 없습니다.

 

 

3. TPU

정의 : Tensor Processing Unit

구글이 I/O 연례 행사에서 공개한 프로젝트. 심층 신경망을 실행하기 위해 완전히 새롭게 설계한 것.

180테라플롭(TFLOPS)

 

4. IPU

대중적으로 쓰는 용어는 아니고, 그래프코어라는 스타트업에서 개발한 프로서세를 IPU라고 칭하고 있습니다.

Intelligence Processing Unit으로, 스칼라 연산의 CPU나 벡터 연산의 GPU와 달리 그래프 연산을 최적화하기 위해 설계했다고 합니다.

 

그래프코어 사의 제품 '콜로서스'의 총 연산 능력은 125TFLOPS이라고 하며, 기존 GPU보다 인공지능 학습에서 나은 성능을 보여서 화제가 된 듯합니다.

 

 

최근 각 반도체 회사에서 자체 개발하는 칩들이 많은데, NPU(Neural Processing Unit)나 BPU(Brain Processing Unit, 호라이즌 로보틱스 사 자체 개발) 역시 이러한 맥락에서 여러 이름이 등장하고 있습니다.

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용어

 

* CUDA : 2007년 NVIDIA가 자사의 GPU 제품을 위해 출시한 프로그래밍 인터페이스

* 테라플롭스(TFlops) : 1초에 1조 번의 연산 처리

 

 

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참고자료

biz.chosun.com/site/data/html_dir/2016/07/24/2016072400125.html

CPU·GPU가 뭐야?…인공지능 놓고 칩들의 ‘두뇌’ 싸움

www.kipost.net/news/articleView.html?idxno=202882

그래프코어의 IPU, 엔비디아를 대체할 수 있을까 - KIPOST(키포스트)