코드명 G80, DirectX 10, nVIDIA GeForce 8800 / 도대체 어떤게 바뀐거야? Page 3:: 보드나라

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전송 2006-11-09 04:00

[테크닉]
코드명 G80, DirectX 10, nVIDIA GeForce 8800 / 도대체 어떤게 바뀐거야?

1. 처음	2. 양과 질을 위해 수술한 DirectX 10
3. Unified Shader와 리소스 증가	4. 무에서 유를 창조, Geometry Shader
5. Unified Shader으로 발전한 G80	6. G80의 Shader 유닛, ROP, 메모리
7. 범용 그래픽 프로세서 컴퓨팅, nVIDIA CUDA	8. DirectX 10세대를 기대하자

3. Unified Shader와 리소스 증가

이전 페이지에서는 DirectX 10의 주요 특징을 CPU 오버헤드로 인한 오브젝트 제한이나 이펙트 제한 문제를 개선으로 설명하였지만 실제 게임을 즐길 유저들이 궁금해하는 부분인 그래픽 하드웨어의 구조와 관계된 아주 큰 변화를 가져온것도 DirectX 10이다.

지금까지의 그래픽 프로세서는 T&L을 거쳐 Programmable Shader 기능을 탑재할 때까지 발전되었지만 그 기본 구조는 전혀 변하지 않았다. Geometry 단계에는 Vertex Shader가 추가되었고 랜더링 단계에 Pixel Shader가 추가되었을뿐 기본 구조는 지오메트리를 생성하여 Rasterization 단계를 거쳐 픽셀로 처리되는 랜더링 단계까지 기본 구조는 변함이 없었다.

한단계가 끝나야 다음 단계가 처리될 수밖에 없는 이러한 구조 때문에 그래픽 프로세서의 내부구조도 이런 단계에 따라 각각의 기능을 제공하는 유닛들이 묶어진 파이프라인으로 구성되었으며 이들 유닛들은 특성에 따라 종속되어 동작되도록 되어있다.

이런 그래픽 프로세서의 구조는 지금까지도 그대로 사용되어 왔다. 그래픽 프로세서 개발사들은 이 구조를 그대로 유지한채 성능을 개선시키기 위해 지오메트리 부분의 파이프라인과 픽셀 처리를 위한 파이프라인의 갯수를 계속 증가시켜왔다.

최근 몇 년간은 Programmable Shader 기능의 추가로 인해 Shader 연산을 처리하기 위한 유닛을 각각의 파이프라인에 맞는 Shader 유닛으로 만들어 추가시켜왔지만 이것도 기존 구조를 그대로 유지한채 유닛수 증가나 유닛 자체의 성능만을 개선시켜왔을 뿐이었다.

Shader를 통합한 Shader Model 4, Unified Shading 아키텍쳐

과거의 3D 그래픽 프로세서의 성능은 단순히 폴리곤에 텍스쳐를 얼마나 빨리 입힐수 있고 고정된 기능을 얼마나 빨리 처리할 수 있느냐에 달려있었지만 지금의 3D 그래픽 프로세서는 텍스쳐를 이용한 다양한 작업이나 Shader를 통한 고급 그래픽 효과를 얼마나 빨리 처리할 수 있느냐로 옮겨가고 있다.

이에 따라 그래픽 프로세서 개발사들은 Vertex Shader와 Pixel Shader 유닛이 포함된 각각의 파이프라인 갯수를 계속 증가시켜왔지만 DirectX 10에 적용되는 Shader Model 4.0부터는 Vertex Shader와 Pixel Shader로 나누어져서 서로 다른 작업만 처리할 수밖에 없었던 기존 Shader 아키텍쳐를 Unified Shading 아키텍쳐로 변경하여 하나의 Shader 유닛이 두가지 작업뿐만 아니라 새롭게 지원하는 geometry shader까지 처리할 수 있도록 만들었다.

Vertex와 Pixel Shader만을 위해 별도의 Shader 유닛이 필요 없는 DirectX 10 구조에서는 Shader 유닛을 각각의 파이프라인에 종속시킬 이유가 없어졌다. 이 때문에 그래픽 프로세서 개발사들은 unified instruction을 처리할 Common Shader 유닛을 하나의 그룹처럼 만들고 각각의 Shader 유닛이 사용 용도에 따른 모든 기능을 제공할 수 있도록 만들고 있다.

이 부분의 이해는 nVIDIA G80의 내부 구조와 기존 세대 제품의 내부 구조를 비교해보면 쉽게 이해가 될 것이다.

개발자를 위한 리소스 향상

DirectX 9.0 이후 Shader Model이 더욱 개선된 DirectX 9.0c가 발표되고 이를 지원할 하드웨어가 등장했을 때 하드웨어 개발사는 DirectX 9.0c부터 지원하는 Shader Model 3.0의 이점을 보다 Programmable 해지고 더 많은 리소스를 사용할 수 있게 되었다고 홍보한적이 있다.

이번 DirectX 10에 포함된 Shader Model 4.0 도 기본적으로는 Shader Model 2.0에서 3.0의 변화처럼 개발자들이 보다 많은 리소스를 사용하여 더욱 사실적인 게임을 만들어낼 수 있도록 개선되었다.

인스트럭션도 512개이상에서 6만4천개 이상으로 증가되었으며 Temporary Register나 Constant Register 뿐만 아니라 사용할 수 있는 텍스쳐 크기도 4048x4048에서 8096x8096까지 증가하여 texture atlas 사용시에도 보다 높은 디테일의 오브젝트를 만들어낼수 있게 되었다.

DirectX 9에서 인기를 얻어 자주 활용되고 있는 Multiple render target 기능도 단일 패스의 Pixel Shader 처리로 4개의 독립적인 랜더링이 가능했던 것이 8개까지 증가되었다.

이밖에도 두 개의 새로운 HDR 포맷이 추가되었다. 기존의 HDR 포맷은 FP16기반과 FP32등이 사용되었지만 DirectX 10의 Shader Model 4에는 R11G11B10 포맷과 Multiple render target용으로 사용될 한가지 포맷, 총 두가지 텍스쳐 포맷이 제공된다.

R11G11B10 포맷은 Blue 채널만 10-bit FP 칼라를 사용하고 나머지 채널에 11-bit FP 칼라를 사용하게 만든 것으로 F16 포맷과 비슷한 수준의 다이나믹 레인지를 제공하면서도 반정도의 버퍼로 동작할 수 있어 성능과 퀄리티 모두를 만족시킬 것으로 예상되고 있다.