[전산] Bus : ISA, EISA, PCI, AGP, PCI-E
COM2006. 10. 14. 01:04 |컴퓨터 내부의 회로에서...
CPU와 Main Memory, I/O Devices 간에 정보를 전송하는 데 공용으로 사용하는 전기적 통로를 말한다.
즉, 신호 또는 정보를 전송하기 위한 연결통로이다.
한번에 처리할 수 있는 데이터 양에 따라...
ISA , EISA, VESA, PCI 버스 등으로 구분된다.
컴퓨터 정보통신에 있어서 Bus는 어느 한 발신지에서 어느 한 수신지로 DATA를 전달하는 공통로를 말하며, 시스템의 구성요소인 프로세서 보드, 메모리 보드, 입출력 보드를 결합해 시스템을 구축하는 공통라인이다.
시스템버스는 인체에서 동맥과 같은 것으로 모든 데이터를 전달하는 공통통로로, 각 보드 내에 존재하는 로컬버스 또는 내부버스라고도 한다.
모든 기종에 사용할 수 있는 호환성을 갖는 표준버스는 마이크로프로세서가 8비트인 시대에 S-100,
16비트에 IEEE796 버스(멀티 버스1)가 널리 사용되어 왔고,
요즘엔 PC나 워크스테이션에 사용되는 32비트의 마이크로프로세서에 대응해 VME버스, 멀티버스2, Nu버스 등이 사용되어 왔다.
ISA ( Industry Standard Architecture ) , 1981년 (8비트 XT Bus) , 1984년 (16비트 AT Bus)
IBM PC와 호환기의 표준 확장 슬롯에 플러그 인 카드(보드)를 삽입하는 방법으로 중앙 처리 장치(CPU)와 각종 주변 장치를 연결하여 정보를 전달할 수 있게 하는 버스 설계 규격.
8비트 ISA ( PC/XT Bus) 와 16비트 ISA ( PC/AT Bus) 가 있다.
8비트 ISA는 1981년 발표되었고,
16비트 ISA는 1984년 발표되었다.
16비트 ISA 의 클럭은 8MHz 이고, 전송속도는 3Mb/s (3 mega bits per second ) 이다.
ISA 버스, PC/AT 버스 또는 AT 버스라고도 한다. ‘업계 표준 구조’라는 뜻으로, 일반적으로 약어로 부르며 보통 "아이사"라고 읽는다.
원래는 IBM PC/XT의 8비트 ISA 버스를 채용했는데, IBM사가 1984년 PC/AT를 발매할 때 16비트 폭으로 확장했다.
위 그림에서 짧은것이 8비트 ISA (즉 XT Bus) 이고, 폭이 늘어난것이, 16비트 ISA ( 즉, AT Bus) 이다.
ISA 버스를 채용한 대부분의 PC에는 8비트 확장 카드를 삽입할 수 있는 8비트 슬롯과 16비트 확장 카드를 삽입할 수 있는 16비트 슬롯이 있다.
IBM PC의 구조가 공개되면서 세계의 많은 기업이 IBM PC와 호환성이 있는 컴퓨터 제품을 생산하게 되었고, 업계에서는 IBM PC가 개인용 컴퓨터의 하나의 표준처럼 인식되어 있었는데, 이러한 IBM PC/AT의 16비트 버스 구조가 PC/AT 호환기 업계의 표준 버스 구조가 되었다는 의미에서 업계 표준 구조라는 이름으로 불리게 되었다.
오늘날 남아 있는 것들 중 가장 인기있고 널리 사용된 PC 버스 설계이다.
이것은 98핀 확장 커넥터 설계를 기본으로 하는 16 비트, 8비트 데이터 버스이다. 대부분의 버스 설계에서와 마찬가지로, ISA 버스는 핀들이 줄지어 배열되어 있는 양면 커넥터를 사용한다. 확장 카드를 꽂으면 각 커넥터의 위치는 실제로 두 가지 접속이 되는데, 하나는 보드의 A 면이고, 또 하나는 B면이다.
기본은 80286의 8MHz의 버스이므로, 비디오 어댑터와 같은 아주 고속을 필요로 하는 것은 ISA 버스 이후에 새로 만들어진 규격인
VL 버스, PCI 버스, AGP 등으로 옮겨갔다.
이들의 새로운 버스는 고속이지만, ISA 버스에 비교하면 설계가 까다롭고, 개발비도 많이 들기 때문에 아주 초고속의 스피드를 추구하지 않는 산업 제어분야에서는 아직도 ISA 버스가 주류이다.
더구나 오랜 세월동안 ISA 버스를 대상으로 개발 제작된 수많은 확장보드의 자산을 유용하게 활용할 수 있으며, 트러블이 없고 안정된 버스로 정착됨에 따라 산업용 컴퓨터를 비롯한 각종 제어분야에서는 아직도 많은 엔지니어가 ISA 버스 규격으로 설계하고 있고, 현재 산업분야에서는 80% 이상이 ISA 규격에 의한 카드가 차지하고 있다.
EISA (Extended Industry Standard Architecture) 1988년, 32비트
EISA는 PC/AT 호환기 용에 개발한 32비트 컴퓨터 버스 방식이다.
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EISA는 IBM의 IBM PS/2에 탑재한 MCA에 대항할 뿐만 아니라, PC/AT 호환기 제조회사 9개 사(Gang of Nine : AST Research, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, WYSE, Zenith)에 의해서 1988년 말에 제정되었다. 규격서는 유료로 배포되었지만, 규격 그 자체는 공개 도메인 되어 있다.
고도한 버스 조정 기능, 리소스 자동 설정, 4GB까지의 메모리 어드레스 서포트, 이론으로 최대 33Mbytes/Sec의 대역 등, MCA에 거의 필적하는 사양을 가지고 있지만, ISA과의 호환성을 유지하기 위해서 노이즈 대책이 필요한 구라운드 신호선의 레이아웃이 최적화 되지 못하고, 고속화에 제약이 걸렸기 때문에 절대적인 성능에는 MCA에 뒤떨어진다.
EISA는 ISA을 단방향으로 확장해, 네모 커넥터의 접점을 2열의 빽빽한 배치로 하는 것으로 32비트화 하는 것이기 때문에, MCA과 다르게, ISA의 보드나, XT버스의 보드를 그대로 장착하는 것이 가능하다.
이것으로부터, 호환기 제조회사 각 사에게 있어서 하위 호환성의 단절이라고 하는 리스크를 치르지 않고, 버스의 고속화를 도모하는 이득이 있었다. 그 때문에, IBM도 몇 년이 지나서 일부 기종에 채택을 했다. 하지만, 호환성에 너무 중시했기 때문에, 데이터 전송 대역이 절대적으로 부족해, VL버스나, PCI가 보급되는 중, 점차 시장에서 물러났다
VESA(Video Electronics Standards Association) Local Bus. 1992년
VESA 에서 표준화한 로컬 버스 규격. VESA 로컬 버스라고도 한다.
중앙 처리 장치(CPU)와 주변 장치를 직접 연결하여 고속으로 데이터를 전달하는 데이터 통로를 제공하는 로컬 버스의 일종으로, PC/AT 호환기의 표준 버스인 ISA 버스나 EISA 버스에 비해 데이터 전송 속도가 매우 빠른 것이 특징이다.
VL 버스는 CPU의 동작 주파수가 i836에서 시작하여 수십 MHz로 가속화되면서부터 CPU의 속도로 동작하는 버스로 1992년에 표준화되었다.
확장 보드를 접속하기 위한 VL 버스 슬롯을 PC 주기판에 3개까지 내장하게 되어 있다. 하나의 VL 버스 확장 슬롯은 표준 ISA 버스 확장 슬롯 또는 EISA 버스 확장 슬롯과 인접해 있는 하나의 32비트 MCA 버스 슬롯으로 구성된다.
이것은 확장 보드 또는 카드 제조·판매 업체가 VL 버스만을 사용하는 것을 설계할 수도 있고 2가지 버스를 다 사용하는 것을 설계할 수도 있도록 하기 위한 것이다.
예를 들어, 대용량의 데이터 고속 전송이 요구되는 비디오 카드나 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI) 확장 보드는 VL 버스 확장 슬롯에 삽입하여 사용하고, 기타는 표준 버스 슬롯에 삽입하여 사용할 수 있다. VL 버스는 32비트 또는 64비트 버스(펜티엄 CPU의 경우)이며, VL 버스 확장 보드 또는 카드가 CPU와 독립적으로 작업을 처리할 수 있게 하는 버스 마스터링을 지원한다.
PCI (Peripheral Component Interconnect ) Bus , 1993년 중반
mainboard에 주변 장치를 부착하기 위해서 사용되는 컴퓨터 버스의 일종이다.
개인용 컴퓨터(PC)의 CPU와 주변 장치를 연결하는 ISA나 EISA, VESA의 후속으로 개발된 로컬 버스 규격.
PCI 버스 또는 PCI 로컬 버스로 널리 알려져 있으며, 이 규격의 PCI 슬롯이 대부분의 펜티엄 PC에 장착되어 있다.
장치는 다음 두 가지 형태를 가질 수 있다.
1. 메인보드 위에 바로 붙는 IC 형태 - PCI 스펙에서는 이러한 형태를 평면 장치(planar device)라고 부른다.
2. 소켓(슬롯)에 꽂아 쓰는 확장 카드 형태 - 사용자 입장에서 흔히 눈에 띄는 형태이다.
PCI 버스는 주소를 전달하는 신호와 데이터를 전달하는 신호를 시분할다중화(TDM)하여 전송하기 때문에 신호선의 수가 적고, 32비트 또는 64비트 버스로서 접속 가능한 장치의 수는 10개가 권장되고 있다.
PCI 버스는 CPU와 버스 사이에 브리지 회로를 두는 구조이기 때문에 VESA 로컬 버스와는 달리 CPU의 종류가 달라도 그에 대응하는 브리지 회로를 갖추기만 하면 어떤 CPU와도 연결할 수 있다.
또한 CPU와는 독자적으로 PCI 확장 카드가 작업을 동시 처리하는 버스 마스터링을 지원하므로 데이터 전송 속도가 서로 다른 여러 주변 장치가 접속되었을 때 동화(動畵) 등의 멀티미디어 데이터를 우선적으로 처리할 수 있게 한다.
표준적인 확장 버스 역할 분야에서는 예전의 ISA 버스, VESA 로컬 버스 등을 PCI 버스가 대체해 버렸다. 이 밖에도 다른 여러 형태의 컴퓨터에서도 PCI 버스는 쓰이고 있다.
PCI 버스는 PCI-E( PCI 익스프레스) 등 다른 기술에 의해 대체되고 있다.
PCI 규격 문서는 버스의 물리적인 크기(선 간격 등), 전기적 특성, 버스 타이밍, 프로토콜 등 여러 가지를 규정하고 있다. 이 규격 문서는 PCI 스페셜 인터레스트 그룹(PCISIG)에서 구매할 수 있다.
AGP ( Accelerated Graphics Port ) 가속 그래픽 포트, 1997년
인텔사가 DVD시대에 대비해 내놓은 차세대 버스 규격.
AGP는 33MHz로 작동하는 PCI 버스를 60~133MHz로 끌어올린 데다 노 웨이트(No Wait) 모드로 작동하도록 설계되어 주기판과 그래픽 카드 간 데이터 전송 속도를 획기적으로 개선한 그래픽 데이터 버스 규격이다.
기존 PCI 버스는 데이터 전송 속도가 33MHz에 불과해 150MHz가 넘는 속도로 멀티미디어 영상, 비디오, 음성 데이터를 처리해 주는 중앙 처리 장치(CPU)의 처리 능력을 저해한 주범으로 지목되어 왔다.
따라서 인텔사의 새로운 그래픽 인터페이스인 AGP 규격의 그래픽 카드를 사용할 경우 이런 병목 현상을 근본적으로 해결할 수 있기 때문에, 6~10Mb의 정보를 처리해야 하는 MPEG 2 표준 규격의 디지털 영상 데이터를 출력하고 편집하는 데 전혀 무리가 없게 된다.
AGP는 고속의 point-to-point 채널로, 그래픽 카드가 컴퓨터의 메인보드에 장착된다. 주로 3D 컴퓨터 그래픽의 가속에 도움을 준다. 2004년~2007년 동안 AGP는 기술적으로 더 나은 PCI 익스프레스로 대체되었다.
AGP의 버전 : AGP 1.0 규격에는 1배속과 2배속, AGP 2.0 규격에는 4배속, AGP 3.0 규격에는 8배속이 정의되어 있다.
AGP 1배속 : 32비트 채널, 동작 속도 66MHz, 신호 전압 3.3V, 최대 데이터 전송률 266MB/s - PCI 버스 최대 데이터 전송률 133MB/s의 2배
AGP 2배속 : 32비트 채널, 동작 속도 66MHz, 신호 전압 3.3V, 최대 데이터 전송률 533MB/s - DDR(Double data rate) 적용
AGP 4배속 : 32비트 채널, 동작 속도 66MHz, 신호 전압 1.5V, 최대 데이터 전송률 1066MB/s(1GB/s) - QDR(Quad data rate) 적용
AGP 8배속 : 32비트 채널, 동작 속도 66MHz, 신호 전압 0.8V, 최대 데이터 전송률 2133MB/s(2GB/s) - ODR(Octa data rate) 적용, 3.3V 지원 중단으로 AGP 1, 2배속 그래픽카드 사용 불가능
PCI-E ( PCI Express) 2007년 1.0 , ... , 2007년 3.0
종래의 PCI 병렬 버스와 소프트웨어적인 호환성을 유지하며, 스위치 패브릭(switched fabric) 구조와 점 대 점(point-to-point) 패킷 연결망 방식의 채용으로 성능과 확장성이 향상된 개인용 컴퓨터(PC)용 고속 직렬 버스 규격.
2.5Gbps의 차동 신호를 사용하며 최대 80Gbps까지 다양한 속도를 지원한다.
PCI 익스프레스는 인텔이 3 GIO(The 3rd Generation I/O)의 명칭으로 개발하였으며 2002년 PCI-SIG에서 규격화 되었고, 2005년 PCI Express Base Specification Revision 1.1로 발표되었다.
그림) 위에서 부터 차례대로 PCI-E x4 (4배속) , x16 ( 16배속 ) , x1 ( 1배속) , 다시 x16 (16배속) ,
맨 아래는 그냥 PCI