이 질문 뒤에 면접관이 확인하려는 것은 따로 있습니다.
학부 GPU 아키텍처 수업 프로젝트에서 간단한 셰이더 유닛 파이프라인을 RTL로 설계해봤습니다. 처음엔 파이프라인 단계 수를 정하는 게 핵심이라고 생각했는데, 실제로는 스톨 처리 로직이 설계 복잡도의 대부분을 차지했습니다. 의존성이 있는 명령어가 연속으로 들어올 때 포워딩 경로를 추가하면서 타이밍 경로가 길어지는 문제가 생겼고, 이를 파이프라인 레지스터 삽입으로 해결했습니다. 시뮬레이션에서 CPI 값이 1.2에서 1.05로 줄었을 때 설계 결정이 수치로 증명되는 느낌이었습니다. GPU 설계는 처리량보다 의존성 관리가 더 어려운 문제라는 걸 배웠습니다. 이후 저는 파이프라인 설계를 볼 때 스톨과 포워딩 조건을 먼저 따지는 습관이 생겼습니다.
GPU RTL 설계에서 지표로 이어진 경험은 파이프라인 단계를 늘렸을 때 처리량이 어떻게 바뀌는지를 확인한 케이스였습니다. 처음에는 2단계 파이프라인으로 시작했는데, 각 단계의 지연이 불균형해서 처리량이 기대보다 낮았습니다.
단계 재배분을 통해 각 단계의 임계 경로를 균등하게 조정했고, 최대 클럭 주파수 목표를 달성할 수 있는지를 타이밍 보고서로 확인했습니다. 단계 수보다 각 단계의 균형이 파이프라인 성능을 결정한다는 걸 수치로 확인한 경험이었습니다.
시뮬레이션 파형과 타이밍 보고서를 기준으로 두 가지 지표를 함께 확인하는 습관이 그 경험에서 생겼습니다.
GPU RTL 설계에서 검증 과정을 거치면서 배운 건 간단한 설계에서도 검증 범위를 먼저 정의하지 않으면 놓치는 케이스가 생긴다는 점이었습니다. 파이프라인 설계를 완성하고 기본 테스트를 통과했는데, 플러시(flush) 조건에서 레지스터 초기화가 제대로 안 되는 버그가 나중에 발견됐습니다.
이 케이스는 정상 경로만 검증하고 리셋·플러시 같은 예외 경로를 테스트하지 않은 게 원인이었습니다. 이후에는 설계를 시작하기 전에 '어떤 상태 전이를 검증해야 하는가'를 먼저 목록으로 만드는 방식을 추가했습니다.
설계 검증은 만든 것을 테스트하는 것이 아니라 어떤 케이스를 검증할지를 설계와 함께 계획하는 것이라는 관점이 그 경험에서 생겼습니다.
답변에서 흔히 빠지는 것들 — 빠져 있으면 꼬리질문이 깊어집니다.
이 질문에 이어 삼성전자 반도체 회로설계 면접관이 던질 가능성이 높은 후속 질문.
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