초당 1조 부동소수점 연산 (TFLOPS) 은 컴퓨터 시스템의 성능을 측정하는 한 가지 방법 입니다 . 이는 기본적으로 시스템이 부동소수점 연산이라는 특수한 유형의 수학을 사용하여 1초 동안 수행할 수 있는 계산의 수를 나타냅니다.
간단히 말해, 테라플롭스는 컴퓨터가 복잡한 문제를 해결하는 속도와 성능을 보여주는 지표입니다. 본 가이드에서는 테라플롭스와 관련된 모든 내용을 다루어 그 복잡성과 현대 기술에서 이 지표가 어떻게 활용되는지 이해하는 데 도움을 드립니다.
FLOP 이해하기
TFLOP에 대해 자세히 알아보기 전에 먼저 " FLOP "이 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다.
초당 부동소수점 연산 횟수 (FLOP) 는 컴퓨터 성능을 측정하는 핵심 지표 입니다 . 이는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 그래픽 처리 장치(GPU)가 소수점이 있는 부동소수점 숫자를 사용하는 계산을 얼마나 빠르게 수행할 수 있는지를 나타냅니다.
FLOPS를 계산하는 공식은 무엇인가요?
FLOPS를 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
FLOPS = 코어 수 × 클럭 속도(기가헤르츠) × 사이클당 명령어 수(IPC)
이 형식에서 " 코어 수 "는 그래픽 처리 장치(GPU)(NVIDIA의 CUDA 코어, AMD의 스트리밍 프로세서)의 셰이더 코어 수 또는 중앙 처리 장치(CPU)의 코어 수를 나타냅니다. " 클럭 속도 "는 이러한 코어가 작동하는 최대 속도를 나타내며, " IPC "는 각 코어가 단일 사이클에 수행할 수 있는 작업 수를 나타냅니다.
FLOPS 수치가 높을수록 성능이 더 좋다는 의미인가요?
네! 플롭스 수치가 높을수록 기기가 초당 더 많은 연산을 수행할 수 있어 성능이 더 뛰어나다는 것을 의미합니다. 게임과 관련해서는 플롭스 수치가 높은 그래픽 처리 장치(GPU)가 이론적으로 더 세밀하고 사실적인 그래픽을 구현하여 게임 경험을 향상시킬 수 있습니다. 이에 대해서는 나중에 더 자세히 설명하겠습니다.
이로써 우리는 다음과 같은 질문을 던지게 됩니다. 테라플롭이란 무엇일까요? 1테라플롭은 1조 FLOP입니다.
현대 컴퓨터와 하드웨어는 성능이 플롭스(FLOPS)가 아닌 테라플롭스(TFLOPS)로 측정될 정도로 매우 빨라졌습니다. 2008년 AMD가 1테라플롭스 장벽을 돌파한 최초의 그래픽 카드를 출시한 이후 , 컴퓨터 산업은 퇴보하지 않고 꾸준히 발전해 왔습니다.
최신 그래픽 카드와 게임 콘솔은 이전 GPU보다 훨씬 강력한 성능을 자랑하며, 테라플롭스(teraflops) 수치가 몇 배나 높습니다. 예를 들어, 현재 세계에서 가장 빠른 GPU인 RTX 4090 은 83테라플롭스가 넘는 그래픽 처리 능력을 갖추고 있으며 , 강력한 오버클럭을 통해 100테라플롭스 까지 향상시킬 수 있습니다 .
애플의 최신 맥북 프로는 M2 Max 프로세서를 탑재하고 있으며, 13.6 테라플롭스(TFLOPS) 의 GPU 성능을 자랑합니다 . 콘솔 게임기의 경우, PS5는 10.3 테라플롭스, Xbox Series X 는 12 테라플롭스 의 GPU를 탑재하고 있습니다 . 이러한 수치가 실제 성능에 어떻게 반영되는지는 나중에 자세히 살펴보겠습니다.
마이크로소프트는 2017년 당시 새로 출시된 콘솔인 Xbox One X 의 그래픽 성능이 6테라플롭스 라고 발표하면서 이 용어를 처음으로 널리 사용했고 , 당시 사람들은 그 의미가 무엇인지 궁금해했습니다. 비교하자면, PS4 Pro는 4.2테라플롭스 에 불과 했습니다.
TFLOPS가 성능에 미치는 영향
현대 컴퓨팅 시스템의 성능에 있어 TFLOPS의 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 이론적으로 다른 모든 조건이 동일하다면 TFLOPS 값이 높은 시스템은 더 빠른 연산 속도와 그래픽 처리 능력을 갖습니다. 하지만 실제 성능은 TFLOPS만으로 결정되는 것이 아니라는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
그래픽이 가장 중요한 요소인 게임에서는 TFLOPS 값이 높을수록 더욱 세밀하고 사실적인 그래픽을 처리할 수 있어 게임 플레이 경험이 향상됩니다. 이는 TFLOPS 값이 높을수록 초당 더 많은 부동 소수점 연산을 수행할 수 있어 복잡한 이미지와 그래픽을 더 빠르게 렌더링할 수 있기 때문입니다.
과학 컴퓨팅 및 인공지능 분야에서 높은 TFLOPS 값은 데이터 처리 및 계산 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 머신러닝 학습이나 복잡한 시뮬레이션과 같이 대규모 데이터셋을 다루는 작업은 높은 TFLOPS 값을 통해 훨씬 더 많은 데이터를 더 짧은 시간에 처리할 수 있으므로 큰 이점을 얻습니다.
하지만 TFLOPS와 성능 간의 관계는 항상 직접적인 것은 아닙니다. 실제 성능은 코어 속도, 프로세서 개수, 프레임 버퍼, 소프트웨어 최적화(드라이버) 등 여러 요인의 영향을 받습니다. 따라서 TFLOPS 값이 높은 장치가 이론적으로는 더 빠르고 성능이 뛰어나지만, 실제 성능이 TFLOPS 수치와 항상 일치하는 것은 아닙니다.
기기의 성능은 GPU나 CPU만큼 효율적으로 작동하지 않거나 동일한 수준으로 작동하지 않는 다른 하드웨어 구성 요소에 의해 제한되어 병목 현상이 발생할 수 있습니다 . 예를 들어, 그래픽 처리 장치(GPU)의 TFLOPS 수치가 높은 시스템이라도 RAM 용량이 부족하거나 CPU 속도가 느리거나 소프트웨어가 사용 가능한 컴퓨팅 성능을 최대한 활용하도록 최적화되지 않은 경우 성능이 저하될 수 있습니다.
따라서 TFLOPS는 시스템의 이론적인 연산 능력을 측정하는 데 유용한 지표이지만, 실제 환경에서 시스템의 잠재적인 성능을 보다 완벽하게 파악하려면 다른 성능 지표와 함께 고려해야 합니다.
테라바이트와 테라플롭스를 혼동하지 마세요.
대부분의 기술 애호가들은 테라바이트가 무엇인지 알 정도로 저장 장치에 대해 잘 알고 있어서, 발음이 비슷한 테라플롭스와 혼동하는 경우가 많습니다. 두 용어 모두 컴퓨터 기술에서 사용되지만, 서로 다른 측면을 나타냅니다.
" 테라바이트(Terabyte )"는 저장 용량을 나타내는 단위 로, 기기가 저장할 수 있는 데이터의 양을 의미합니다. 반면, " 테라플롭스(TFLOPS )"는 연산 능력을 나타내는 단위로, 컴퓨터 시스템이 초당 수행할 수 있는 수조 개의 부동 소수점 연산 횟수를 의미합니다. 이 두 용어는 동의어가 아니며 서로 관련이 없습니다.
게임 내 TFLOPS
게임에서 TFLOPS는 시스템이 구현할 수 있는 그래픽 해상도 및 성능과 밀접한 관련이 있기 때문에 중요합니다. 최신 게임은 세밀하고 사실적인 그래픽을 렌더링하고, 물리 엔진을 시뮬레이션하고, 인공지능을 처리하고, 기타 복잡한 계산을 수행하기 위해 상당한 컴퓨팅 성능을 요구합니다.
하지만 테라플롭스가 시스템 성능을 완전히 결정짓는 요소는 아니라는 점을 다시 한번 강조하고 싶습니다. 현재 가장 인기 있는 두 게임 콘솔인 플레이스테이션 5와 Xbox 시리즈 X를 비교해 보면서 실제 성능 차이를 살펴보겠습니다.
플레이스테이션 5와 Xbox 시리즈 X의 테라플롭스 성능 논쟁
앞서 언급했듯이 PlayStation 5는 10.28 테라플롭스, Xbox Series X는 12 테라플롭스의 GPU 연산 성능을 자랑합니다. 수치상으로는 매우 큰 차이이며, 실제 게임 성능 차이로 이어질 것이라고 예상할 수 있지만, 실제로는 정반대입니다.
아래 이미지는 크로스 플랫폼 게임 인 데빌 메이 크라이 5: SE를 대상으로 디지털 파운드리(Digital Foundry) 에서 진행한 두 가지 성능 테스트 결과입니다 . 이 게임은 실제로 두 콘솔의 향상된 사양을 제대로 활용한 최초의 진정한 차세대 게임이었습니다.
첫 번째 이미지는 게임이 " 일반 " 모드로 실행되는 모습을 보여주는데, 이 경우 Xbox Series X가 초당 프레임 수(FPS)에서 약간 우위를 점합니다. 하지만 두 번째 이미지는 게임이 " 고프레임률 " 모드로 실행되는 모습을 보여주는데, PS5는 GPU 성능이 더 낮고 TFLOPS도 더 적음에도 불구하고 훨씬 뛰어난 성능을 보여줍니다.
아래 이미지를 보시면, 훨씬 더 높은 사양을 요구하는 최신 게임인 엘든 링(Elden Ring )이 두 콘솔에서 실행되는 모습을 확인할 수 있습니다. 보시다시피 PS5가 더 높고 안정적인 프레임률(FPS)로 게임을 약간 더 원활하게 실행하는 것을 알 수 있습니다. 이는 PS5의 10.3 TFLOPS GPU(다른 GPU와 마찬가지로)가 실제 게임 성능을 나타내는 지표가 아니라는 것을 증명합니다.
게임 콘솔의 다양한 설정과 업스케일링(해상도가 더 높아 보이는 착시 효과를 만들어내는 기술)의 특성이 이 논의 전체에 중요한 역할을 한다는 점을 염두에 두어야 합니다. 따라서 설정이 약간만 변경되어도 결과가 달라질 수 있으며, 이는 단 하나의 연산 능력 지표만으로는 충분하지 않다는 것을 더욱 강조합니다.
TFLOPS 제한 사항
이로써 우리는 테라플롭스라는 용어가 실제로 얼마나 유용한지에 대한 논의로 자연스럽게 넘어갈 수 있습니다. 본문에서 테라플롭스가 실제 성능을 제대로 반영하지 못한다는 점을 설명했으므로, 이제 테라플롭스를 절대적인 수치로 여겨서는 안 되는 근본적인 문제점을 더 자세히 살펴보겠습니다.
1. 제한된 범위:
테라플롭스는 부동 소수점 연산에만 초점을 맞추고 정수 연산이나 벡터 처리와 같은 다른 중요한 연산 측면은 고려하지 않습니다. 이러한 제한된 범위는 시스템의 전체 연산 능력을 정확하게 나타내지 못할 수 있습니다.
2. 메모리 성능:
테라플롭스 수치는 대역폭 및 지연 시간과 같은 메모리 성능 요소를 고려하지 않는데, 이러한 요소들은 효율적인 데이터 교환에 매우 중요합니다. 높은 테라플롭스 수치가 최적의 메모리 성능을 보장하는 것은 아니며, 이는 시스템의 전반적인 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다.
3. 구성 요소 고려 사항:
테라플롭스는 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU) 또는 저장 장치와 같은 다른 시스템 구성 요소의 속도와 기능을 고려하지 않습니다. 구성 요소의 불균형이나 병목 현상은 시스템이 테라플롭스의 잠재력을 최대한 활용하는 것을 방해할 수 있습니다.
4. 가열 및 냉각:
테라플롭스 수치는 열과 냉각이 지속적인 성능에 미치는 영향을 고려하지 않습니다. 냉각이 불충분하면 열 스로틀링이 발생하여 시스템이 최대 성능 잠재력을 발휘하지 못하게 될 수 있습니다.
5. 각 애플리케이션별 차이점:
각 애플리케이션은 서로 다른 연산 요구 사항을 가지고 있습니다. 테라플롭스는 일반적인 성능 지표이지만, 특정 애플리케이션의 요구 사항과 정확히 일치하지 않을 수 있습니다. 어떤 애플리케이션은 높은 테라플롭스 수치에서 큰 이점을 얻을 수 있는 반면, 다른 애플리케이션은 다른 연산 측면을 우선시할 수 있습니다.
6. 실제 성능:
테라플롭스는 이론상 최고 성능을 측정하는 단위이지만, 실제 사용 환경에서의 성능을 정확하게 반영하지 못할 수 있습니다. 소프트웨어 최적화, 메모리 접근 패턴, 시스템 구성, 사용자 선호도 등의 요소가 실제 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
TFLOPS의 다른 응용 분야
TFLOPS는 게임뿐만 아니라 다양한 분야에서 활용될 수 있는 지표입니다.
- 가장 중요한 것은, 등장과 함께 인공지능(AI)TFLOP 지표의 사용이 급격히 증가했습니다. 인공지능은 딥러닝, 신경망 학습 및 추론을 필요로 하는데, 이러한 작업에는 막대한 양의 부동 소수점 연산이 요구되기 때문에, TFLOPS는 그래픽 처리 장치(GPU) 및 특수 AI 프로세서와 같은 하드웨어 가속기의 성능과 효율성을 측정하는 데 사용됩니다.
- 시뮬레이션 필요 전산 유체 역학(CFD) 또한, TFLOPS를 사용하십시오. 이 시뮬레이션은 유체장을 작은 셀 또는 요소로 나누고 일련의 수학 방정식을 풀어 유체의 거동을 시뮬레이션하는 과정을 포함합니다. 계산에는 수백만 또는 수십억 개의 방정식이 포함될 수 있으며, 이를 반복적으로 풀어야 하므로 TFLOPS가 사용됩니다.
결론
테라플롭은 컴퓨팅 성능을 정의하는 단위로, 게임부터 인공지능에 이르기까지 다양한 분야에서 사용됩니다. 이해하기 쉬운 개념 덕분에 오늘날 기술 업계에서 인기 있는 마케팅 용어로 자리 잡았습니다.
테라플롭스는 이론상의 최대치를 나타내지만, 실제 성능은 소프트웨어 최적화 및 시스템 아키텍처와 같은 여러 다른 요소에 따라 달라집니다. 따라서 테라플롭스를 컴퓨팅 시스템의 성능을 측정하는 절대적인 기준으로 삼아서는 안 됩니다.
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