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[CUDA] Windows 11에서 CUDA + Anaconda + TensorFlow 환경 설정하기

[CUDA] Windows 11에서 CUDA + Anaconda + TensorFlow 환경 설정하기

Windows 11 환경에서 GPU 가속을 활용한 딥러닝 개발을 위해서는 CUDA, Anaconda, TensorFlow GPU 버전을 차례대로 설치하고 연동해야 합니다. 이 가이드는 CUDA Toolkit 설치부터 Anaconda 가상환경 생성, TensorFlow GPU 버전 설치 및 테스트까지의 전체 과정을 단계별로 설명합니다. 특히 초보자도 따라 하기 쉽도록 스크린샷 대신 명령어와 순서 위주로 구성했으며, Windows 11 특유의 권한·보안 설정도 함께 다룹니다.


시스템 요구사항 및 사전준비

장치관리자 화면 > NVIDIA GeForce XXXX

하드웨어 확인

  • NVIDIA GPU: Pascal 아키텍처 이상 권장
  • GPU 메모리: 최소 4GB 이상
  • 디스크 여유 공간: 10GB 이상

소프트웨어 확인

  • Windows 11 (64비트)
  • Visual Studio: CUDA 컴파일러용 C++ 빌드 도구 포함 (2019 이상 권장)
  • 인터넷 연결

CUDA Toolkit 설치

  1. NVIDIA 개발자 사이트 방문
  2. CUDA 다운로드 및 실행
    • 다운로드한 cuda_<버전>_win11_network.exe 파일을 관리자 권한으로 실행
    • 설치 옵션: Express(권장) 혹은 Custom 중 선택
      • Express: 기본 경로(C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.x)에 설치
      • Custom: 설치 경로·구성요소 직접 지정 가능
  3. 환경 변수 자동 설정 확인
    • CUDA_HOME 또는 CUDA_PATH가 자동 추가되는지 확인
    • 수동 확인 경로:
      1. 시작 메뉴 → 환경 변수 편집
      2. 시스템 변수Path 편집
      3. C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.x\bin
      4. C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.x\libnvvp
  4. 드라이버 버전 확인
    • 명령 프롬프트에 nvidia-smi 입력
    • GPU 모델, 드라이버 버전, CUDA 버전 표시 여부 확인

Anaconda 및 가상환경 생성

  1. Anaconda 설치
    • Anaconda 공식 사이트(https://www.anaconda.com/products/distribution)에서 Windows용 설치 파일 다운로드
    • 관리자 권한으로 설치하며, “Add Anaconda to my PATH environment variable” 체크하지 않음
    • 설치 완료 후 Anaconda Prompt 실행
  2. 가상환경 생성conda create -n tf_gpu python=3.9
    • 가상환경 이름은 tf_gpu로 지정
    • Python 버전은 TensorFlow 2.x 호환성을 위해 3.8~3.10 사이 권장
  3. 가상환경 활성화conda activate tf_gpu
    • (tf_gpu) 프롬프트가 표시되는지 확인
  4. 필수 패키지 설치conda install -y pip setuptools wheel
    • pip, setuptools, wheel 기본 패키지 업데이트

TensorFlow GPU 버전 설치

  1. CUDA Toolkit 호환성 확인
  2. cuDNN 설치
    • NVIDIA 개발자 사이트(cudnn)에서 Windows용 cuDNN 다운로드
    • CUDA Toolkit 경로에 압축 해제
      1. cuda\v11.x\bin\cudnn*.dllC:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.x\bin
      2. cuda\v11.x\include\cudnn*.h…\include
      3. cuda\v11.x\lib\x64\cudnn*.lib…\lib\x64
  3. TensorFlow 설치pip install tensorflow==2.11.0
    • 최신 2.x 버전을 설치하고 싶다면 pip install tensorflow
    • 설치 중 오류 발생 시 pip install --upgrade pip 후 재시도

설치 검증 및 테스트

  1. Python 인터프리터 실행 python
  2. TensorFlow GPU 인식 확인import tensorflow as tf print(tf.config.list_physical_devices('GPU'))
    • GPU 목록이 출력되면 성공
    • 빈 리스트([])가 나오면 CUDA 설치, cuDNN 경로, 환경 변수 점검
  3. 간단한 연산 테스트tf.constant([1.0, 2.0, 3.0]) + tf.constant([4.0, 5.0, 6.0])
    • 오류 없이 결과가 출력되는지 확인
  4. 실제 연산 속도 비교import time import numpy as np a = tf.random.uniform((1000,1000)) b = tf.random.uniform((1000,1000)) start = time.time() c = tf.matmul(a, b) # GPU 연산 print("GPU matmul:", time.time() - start)
    • CPU vs GPU 실행 시간을 비교하여 GPU 가속 확인

트러블슈팅 팁

  • nvidia-smi 오류: 드라이버 미설치 또는 권한 문제
  • cuDNN 버전 불일치: 설치한 CUDA Toolkit 버전에 맞는 cuDNN 사용
  • 환경 변수 누락: 재부팅 후 echo %CUDA_HOME% 등으로 확인
  • Anaconda 충돌: conda deactivate 후 다시 환경 생성
  • 메모리 부족: GPU 메모리 확인, 크기를 줄인 배치사이즈 사용

결론

Windows 11에서 CUDA, Anaconda, TensorFlow GPU 환경을 설정하는 과정은 다소 복잡하지만, 순서대로 진행하면 안정적인 딥러닝 개발 환경을 구축할 수 있습니다.

  • Express 설치 옵션으로 CUDA Toolkit을 빠르게 설치
  • Anaconda 가상환경으로 프로젝트별 의존성 분리
  • cuDNN과 TensorFlow GPU 버전의 호환성 확인
  • 설치 후 nvidia-smitf.config.list_physical_devices('GPU')로 정상 동작 여부 검증

이제 GPU 가속을 활용해 대용량 데이터 학습, 실시간 추론, 모델 프로토타입 테스트 등 다양한 딥러닝 워크로드를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

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