3. BUS 구조의 모든 것

3.1 배경

어떻게 보면 IBM PC의 시스템 버스가 오늘날과 같은 PC의 전성기가 있기까지 가장 중요한 역할을 했다고 말해도 과언이 아니다. 제아무리 CPU 칩이 발전을 거듭하고 높은 용량의 메모리가 나타난다고 해도 표준화된 규격이 있지 않으면 컴퓨터는 일정한 범주를 벗어나지 못한다. 또한 어떤 규격이 있다고 해도 그것이 기술적으로 완전히 개방되어 있지 않거나, 혹은 기술적으로 문제가 많거나, 또는 가능한 많은 업체들이 지원을 하지 않는다면 충분한 발전을 하지 못하는 것은 당연한 일이다.

PC 는 이러한 조건들을 모두 만족시킴으로써 PC 의 대중화를 이룩할 수 있었다. 우선 IBM 이라는 강력한 배경을 가지고 있었기 때문에 기본적으로 많은 수의 시스템이 생산되어 도처에 설치될 수 있었고 다른 기업들도 어차피 그에 따라갈 수 밖에 없었다. 그리고 적어도 그 당시로서는 PC 의 시스템 버스는 아주 훌륭한 최신 기술을 이용하여 개발된 것이었기 때문에 당연히 고성능을 추구하는 사용자들은 자연히 PC를 선호하게되었다. 한편으로는 IBM 은 PC 의 모든 하드웨어를(심지어는 ROM BIOS 까지도) 상세하게 분석한 매뉴얼까지도 완전 공개하여 어느 하드웨어 업체든지 PC에서 사용되는 확장 보드를 맘대로 만들 수 있었다. 그리고 그들 업체들은 특허료를 지불할 필요도 없었다.

한편으로는 PC 의 확장 보드라는 것은 마치 마법상자와도 같은 것이어서 일단 마더보드에 CPU와 시스템 제어 기능, 그리고 기본 메모리만 갖추고 있는 상태에서 사용자는 얼마든지 시스템을 확장하고 자신이 원하는 주변기기를 설치할 수 있게 되었는데 이 점은 상당한 장점이 되었다.

비록 애플 컴퓨터도 확장 슬롯을 가지고 있기는 했지만 그것은 비교적 제한적인 특징을 가지고 있었기 때문에 별로 비교할만한 정도가 되지 않았다. 또한 매킨토시의 버스는 오히려 그보다도 더 제한된 특징을 가지고 있다. 아뭏든 이런 점들로 인해서 PC가 오늘날같은 정도로 발전하게 된 것이다.

만약 비디오 카드를 확장 보드에 설치하지 않고 처음부터 메인보드 상에 내장되어 있게 된다면 초기에 CGA 를 사용하던 사람이 나중에 EGA 를 사용하고자 한다면 새로 컴퓨터를 사야하는 것이 된다. 물론 이런 점 때문에 아예 그래픽 카드를 만드는 회사들이 나타나지도 않았을 것이다. 이러한 확장성 때문에 수많은 보드 업체들이 생겨나고 그러면서 PC 는 폭 넓은 기반을 가질 수 있었던 것이다.


3.2 ISA 버스

1981년에 PC가 첫선을 보인 이후로 1984년에 80286 마이크로프로세서를 사용한 AT가 개발되었을 때에는 한번의 대수술이 있기는 했었다. 즉 그때까지는 단지 8 비트의 데이타만 전송가능하고 1 메가 바이트의 메모리만 사용가능하던 62 핀짜리 확장 슬롯에 다시 36 핀짜리 커넥터를 추가해서 16 비트의 데이타 전송과 16 메가 바이트 영역의 어드레스를 사용 가능하게 만들었다. 그리고 그때까지의 XT의 시스템 버스 클럭은 8088 마이크로프로세서와 똑같이 4.77MHz의 속도이었는데 AT가 80286을 사용하게 되면서 그 클럭 속도인 6MHz 혹은 8MHz의 속도가 되도록 변경되었다. 오늘날 우리가 흔히 AT-BUS, 혹은 ISA(Industry Standard Architecutre)라고 부르는 것이 바로 이 버스를 말하는 것이다.

그러나 그것은 근본적인 변화는 아니었다. 시스템 버스의 체계를 변화시킨 것이 아니라 단지 확장 버스의 클럭을 약간 증가시키고 어드레스 및 데이타 버스의 폭을 늘린 것 이외에는 별다른 내용이 없었다. 그 이후로 모든 PC는 계속 변화하는데도 시스템 버스는 거의 변화없이 그대로 유지되어왔다. 버스 클럭도 8MHz가 거의 표준화되다시피 한 상태로였다. 80286 마이크로프로세서의 클럭 속도는 점점 늘어나서 최고 25MHz 버전까지 나타났고, 그 뒤로 80386과 80486 칩이 나타났어도 아직까지 이 버스는 이제까지 계속 그래왔듯이 변화를 보이지 않은 채로 버젓이 사용되고 있는 것이다.

한편으로는 각종 마더 보드용 칩셋 회사들은 자사의 칩셋에 확장 슬롯의 클럭 속도를 제어할 수 있는 기능을 내장하기 시작했다. 386 급 이상의 PC에서 시스템 셋업(System Setup)을 해 본 사람이면 봤을지도 모르겠지만, CPU의 클럭을 그대로, 또는 1/2로 나눈 값이나 혹은 1/3, 1/4로 나눈 값을 확장 슬롯의 클럭 주파수로 설정할 수 있는 기능이 그것이다. 가령 자신이 사용하는 PC가 40MHz 클럭의 386이 내장된 것이라면 시스템 클럭의 1/2인 20MHz의 주파수를 확장 슬롯의 주파수로도 쓸 수 있는 것이다. 하지만 어떻게 자신의 컴퓨터에 있는 모든 확장 보드들이 그 클럭 주파수에 다 정상동작을 하리라고 자신하겠는가. 일반 사용자라면 이런것으로 인해 문제가 생길지도 모르기 때문에 표준형으로 가는 것은 당연하다. 결국 이 글을 쓰고 있는 이 시점에 이르기까지 10MHz 이상의 시스템 버스 클럭을 사용하는 경우는 거의 없게 된 것이다.

25MHz를 넘어서 33MHz, 50MHz, 66MHz, 그리고 그 이상의 마이크로프로세서도 나타난 이 시점에 10MHz 이하 속도의 확장버스라는 것은 도대체가 말이 안된다. 더구나 AT 버스는 16비트라는 한계에 묶여있으니 32비트 CPU들과는 제대로 궁합이 맞지 않는 것이 당연하다. 계산해보면 2(바이트)x 8 (MHz) = 16MB/s, 즉 초당 16 메가 바이트의 데이타밖에는 전송하지 못하는 것이다. 33MHz짜리 386이라면 최대로 성능을 발휘할 때를 생각할 때 4 x 33 = 132, 즉 초당 132 메가 바이트의 전송을 할 수 있는데도 말이다.

이처럼 문제는 특히 이제까지 쌓여온 수많은 확장 보드들 때문인 것이다. 만약 이와 다른 버스 규격이 나타난다고 하면 누가 그 버스를 가진 PC를 구입하겠으며 또 누가 그 버스를 위한 확장 보드를 개발하려 하겠는가. 아직까지 별다른 큰 문제없이 잘 사용되고 있는 ISA 체계를 함부로 건드릴 존재는 없었던 것이다. 단지 IBM이라는 거인 이외에는...


3.3 MCA 와 EISA

PC의 창조자인 IBM은 당연히 이 시스템 버스에 대한 문제를 미리부터 인식하고 있었다. 그렇지 않아도 자신이 만들어낸 PC 시장에서 내부 구조를 완전히 공개하여 초기에는 성공적으로 시장을 점유할 수 있었으나 그 후로 수많은 호환기종 업체들에 의해서 많은 부분을 잠식당해 왔던 IBM은 1987년 들어 PS/2를 발표하면서 기존의 AT 타입의 PC는 아예 생산을 중지해 버렸다. PS/2는 기존의 AT-BUS와는 전혀 다른 커넥터와 신호와 구조를 가지고 있었다. 그것은 MCA(Micro - Channel Architecture)였다. 이것이 무엇을 말하는가 하면 이제까지 AT 버스 용으로 만들어진 확장보드는 새로운 PC에서 전혀 사용할 수 없게 되었음을 말하는 것이었다.

사람들은 다들 그때까지는 IBM의 힘을 믿고 있었다. 그래서 당연히 IBM이 힘으로 밀어붙힌다면 당연히 MCA가 곧 시장을 제압할 수 있을 것으로 생각했다. 예전에 PC를 처음 개발하여 애플을 제압했던 것처럼 생각한 것이다. 수많은 호환기종 업체들은 어떻게 해야 살아남을 수 있을지 미리부터 걱정하기 시작했고 IBM은 PS/2에 있어서는 예전의 PC의 경우와는 달리 하드웨어를 공개하지 않았으며 또 MCA 버스를 사용함에 있어서는 특허 사용료까지 받기 시작했다. 그만큼 자신이 있던 것이었다.

하지만 상황은 여의치 않았다. PC 시장은 IBM이 생각하던 것보다는 너무도 커져있었고 IBM의 힘만으로는 이를 제압할 수가 없을 정도였다. 그리고 한편으로는 다른 호환기종 업체들의 힘이 너무 커져있었다. 특히 컴팩(Compaq) 등과 같은 몇몇 업체는 다른 호환기종 업체와는 비교할 수 없을 만큼의 기술력을 자랑하며 IBM 수준의 고급기종으로 대항하면서 상당한 시장을 점유할 정도 였다. 이러한 업체들은 이제 IBM에 대항해서 연합전선을 펴기 시작했다. 그래서 만들어진 것이 바로 EISA(Extended ISA) 버스였다.

EISA 버스는 기존의 AT 버스를 확장한 것으로서 겉으로 보기에는 똑같은 커넥터를 사용하는 것처럼 보이지만 내부에는 기존 AT 버스의 커넥터의 핀들을 1/2로 작게하여 새로운 핀들을 추가하는 식으로 확장을 했다. 그래서 메인보드 상에서 공간을 더 차지하지 않아도 되고 이미 사용되고 있던 각종 AT 버스용의 확장 보드들을 그대로 사용할 수도 있었다. 그러면서도 데이타 및 어드레스 버스의 폭은 32 비트까지로 올렸고 데이타 전송 클럭도 33MHz까지도 사용할 수 있도록 만들어졌다.

물론 EISA 규격은 IBM을 제외한 다른 업체들의 호응을 받았다. 이것은 더이상 IBM의 굴레에 붙잡혀 있지 않아도 되고 또한 앞으로도 더이상 IBM의 길을 뒤쫓아 갈 필요가 없게되는 시발점을 의미하게 되었기 때문이었다. 아뭏든 MCA와 EISA가 비슷한 시기에 서로 경쟁을 하기 시작하던 그 시점에 언뜻 보면 금새 PC 시장은 두가지 버스 중의 하나가, 혹은 두가지 모두가 금새 표준형으로 자리잡게 될 것처럼 보이기만 했던 것이 사실이었다.

그러나 실제는 어떠한가? 두 버스 시스템이 모습을 나타내어 경합한지 5년 정도가 지났는데도 불구하고 아직 일반 사람들이 볼 때에는 EISA나 MCA의 어떤 것도 일반화되지 못한 상태로 남아있다. IBM은 MCA 버스를 가진 PC가 원래 의도했던 만큼 제대로 성공을 거두지 못하자 다시 원래의 AT-BUS 구조로 원대복귀한 상태이고, EISA 버스도 아직까지 처음의 기대에 부응하지 못한 채로 단지 비싼 컴퓨터에서나 가끔씩 사용되는 확장 버스라는 인식이 전혀 달라지지 않은 상태이다.

왜 이같은 결과가 빚어졌을까? 원인을 생각해 보면 우선 MCA는 IBM의 것이라는 생각이 가장 큰 장애가 되고 있고 또한 MCA 확장 버스를 가진 컴퓨터와 확장보드를 만들기 위해서는 IBM에 내야하는 특허료 이외에도 기본적으로 필요한 하드웨어때문에 무시하지 못할 만큼의 비용이 드는 것이 문제가 된다. 분명 MCA는 뛰어난 버스 구조이지만 이러한 문제점때문에 일반화되지 못하는 것이다. EISA 버스도 MCA에 비하면 적지만 분명히 AT 버스 구조에 비해서 추가로 비용이 소요되는 문제가 있는데다가 새로운 버스 체계가 아닌 기존의 AT 버스의 사촌 정도에 불과하다는 점이 장애가 되고 있다.


3.4 로칼 버스

최초의 로컬 버스라고 하자면 그것은 메모리 확장을 위한 보드로부터 시작된다. 아직 SIMM 메모리, 즉 우리가 흔히 모듈 램이라고 부르는 그런 메모리가 일반화되지 않았을 때에는 메모리 칩은 DIP 타입만을 사용할 수 있었고, 일반적인 마더 보드상에는 이 DIP 타입의 메모리를 기껏해야 4 메가 혹은 8 메가 정도 밖에는 장착할 수 없었다. 이것은 우선 보드상에 공간적인 여유가 없었고 또한 일반적인 사용자로서는 그 정도까지 메모리를 사용할 일이 많지 않았기 때문이었다. 아뭏든 그 이상의 메모리를 사용하자면 확장 슬롯에 메모리 확장 보드를 이용하는 수 밖에는 없었다.

그런데 가령 386 PC의 경우를 생각해 보면 CPU 자체는 32 비트이고 마더보드 상에서도 메모리 구조는 32 비트 체계로 연결되어 있는데 외부에 메모리를 확장할 때에는 AT 버스가 16 비트구조이므로 16비트로 연결할 수 밖에 없다. 또한 CPU의 시스템 클럭은 16MHz, 혹은 25MHz까지 높다고 해도 외부 메모리를 사용할 때에는 AT 버스의 속도인 8MHz 정도로 사용할 수 밖에 없다. 혹시 자신의 시스템에 메모리를 확장하는데 있어서 메모리 보드를 사용한 독자라면 시험해 보라. 최초에 컴퓨터를 부팅할 때 메모리 테스트를 하면 화면에 메모리의 값이 증가되어나가는데 확장 보드를 사용한 부분에 있어서는 메모리 증가 속도가 훨씬 떨어진다는 점을 확인할 수 있을 것이다.

1990년대에 들어서면서 이같은 문제를 해결하기 위해서 여러 PC 보드 업체들은 그들의 마더보드에 기존의 AT 버스 이외에 커넥터를 따로 달아서 이것을 통해서 32 비트 폭으로 CPU의 클럭속도에 맞게 동작시키는 방법을 강구하게 되었다. 물론 오늘에 와서는 SIMM 메모리의 일반화에 따라 이처럼 메모리를 확장하는 경우는 많지 않게 되었지만 여기서부터 로컬 버스의 개념이 시작된 것이다.

그 다음으로 로컬 버스의 개념이 사용된 것은 그래픽 카드를 위해서였다. 그리고 이것은 당연히 마이크로소프트의 윈도우 3.0과 3.1이 발표되기 시작하면서 보다 빠른 속도의 그래픽 카드를 지향하는 대중적인 바람이 불게되면서 더욱 가속화 되었다. 일반적인 개념으로는 VGA 카드 등의 그래픽 동작 속도를 증가시키기 위해서는 TMS34010/20과 같은 그래픽 코프로세서 칩을 장착한 보드를 사용하거나, 아니면 그래픽 액셀러레이터 칩을 사용한 비디오 보드를 사용해야 되는 것이 통념이었다. 하지만 문제는 가격이었다. 일반 VGA 보드에 비해서 이들 칩을 사용한 보드들은 더욱 가격이 비쌌기 때문이다.

몇몇개의 업체들은 아예 VGA 보드를 마더보드에 내장하기 시작했다. 어차피 VGA 보드는 하루아침에 바뀔 것이 아니기 때문에 이렇게 해도 일반 사용자라면 나중에 다른 그래픽 보드로 바꾸고 싶어하지는 않을 것이라고 생각한 때문이었다. 그대신 이 VGA 보드를 확장 슬롯에 연결하지 않고 그대로 CPU에 연결함으로써 확장 슬롯의 문제점인 낮은 클럭 주파수와 16 비트 데이타 폭의 제한을 해결할 수 있는 것이었다. 이렇게 함으로써 VGA의 동작 속도는 확장 슬롯을 통해서 보드로서 연결되었을 때보다 현저한 속도의 향상을 가져올 수 있었다.

하지만 이것은 일시적인 해결방편일 수 밖에는 없었다. 시스템 상의 그래픽 카드에 선택의 여지가 없다면 마케팅적인 측면에서 불리한 점이 될 수도 있을 뿐더러 PC의 특징인 개방형 구조의 의미가 크게 줄어드는 결과를 낳기 때문이다. 더구나 고속 동작을 필요로 하는 SCSI(Small Computer System Interface) 등의 인터페이스를 통한 하드 디스크 등이 늘어가게 되면서는 그 모든 고속 인터페이스들을 마더 보드 내에 내장할 수도 없는 일이었다. 즉 어쨌든간에 확장 슬롯은 필요한 것이었고 그것은 단지 그래픽 보드만을 위해서가 아니라 다른 보드들을 위해서도 마찬가지였다.

아뭏든 이런 이유로 해서 많은 업체들은 자신들 나름대로 로컬 버스를 고안해서 마더 보드 상에 따로 소켓을 마련하여 거기에 맞는 확장 보드들을 만들어내기 시작했다. 그리고 당연히 금새 문제에 봉착하게 되었다. 그 문제란 것은 바로 표준 규격이 없다는 것이었다. 각 보드 업체들마다 커넥터와 핀 수와 신호 연결이 다르다보니 서로 호환이 될 수 없었고 이 때문에 좀 더 활발한 시장이 형성되지 못하는 것이었다. 이런 상황에서 표준 로컬 버스 규격을 만드는 움직임이 생긴 것은 자연스런 일이라 할 수 있는 것이다.


3.5 VESA 버스

VESA(Video Electronics Standards Association)는 원래 IBM이 만들어 놓은 VGA 카드의 표준을 넘는 800x600이나 1024x768, 1280x1024 등의 고해상도의 규격을 만들기 위해서 여러 업체들이 연합해서 만든 단체이다. 여기서 제안하여 규격화시킨 로컬 버스의 규격이 바로 VESA Local 버스, 줄여서 보통 VL 버스라고 부르는 것이다.

1992년에 모습을 보인 VL 버스는 사실 별로 새로울 것은 없는 규격이다. 우리가 로컬버스라고 하는 것은 그저 386 과 386 처럼 32 비트 체계의 CPU 칩들에서 나오는 신호들을 직접 커넥터에 연결하는 것을 말하는데, VL 버스는 단지 커넥터의 종류와 각 핀들의 신호를 정의하고 그밖에 몇가지 타이밍과 전기적인 세부사항을 분명히 해 놓은 것 뿐이다.

그 기본 개념에 있어서는 오히려 10년전의 XT로 다시 복귀한 셈이라고 할 수 있다. XT의 버스 클락 속도는 4.77MHz였는데 이것은 CPU인 8088 칩의 클락 속도와 동일한 것이었다. CPU와 확장 버스의 클락 속도를 동일하게 만들고 또한 서로 동기를 맞춘 것은 CPU가 주변기기를 사용하는데 있어서 최대의 효율을 가지게 하려는 것이 원래의 XT의 설계 개념이었다. 그 이후에 CPU의 클락 속도가 나날이 증가했고 확장버스는 이미 시장에 나와있는 많은 확장보드와의 호환성 때문에 클락이 8MHz에서 멈췄을 뿐이었다.

VL 버스는 PC의 구조를 바꾸는 규격은 아니다. 단지 AT 버스 등의 기존 확장 슬롯을 통해서 CPU와 확장 보드가 연결되던 것을 이제는 직접 연결한다는 점만이 다를 뿐이다. 따라서 소프트웨어는 전혀 이같은 변화와는 관련이 없고 기존의 소프트웨어는 100% 그대로 사용할 수 있다.

기존의 하드웨어 업체들도 새로이 다른 칩을 사용해야 하는 등의 일은 필요없다. 커넥터마저도 VL 버스는 기존에 IBM이 PS/2에서 MCA 용으로 사용하고 있는 것을 그대로 쓰도록 정의해 놓았기 때문에 새로운 개발이 필요없다. 바이오스 롬을 꼭 바꿔야하는 것도 아니고 칩셋을 바꿔야 하는 것도 아니다. 따라서 추가되는 비용은 단지 VL 버스를 위한 커넥터의 재료비 정도 밖에는 안 들어가는 셈이다. 이것은 VL 버스 용의 확장보드를 만들 때에도 마찬가지이다.

VL 버스 규격은 기본적으로 486을 염두에 두고 설정했지만 32 비트 CPU를 사용하는 컴퓨터라면 어디에도 사용할 수 있다. 따라서 386SX, 386DX, 486SX, 486DX 등의 32 비트 마이크로프로세서를 사용한 모든 PC에 사용할 수 있는 것은 물론, 앞으로 출현할 인텔의 펜티엄(Pentium)에도 문제없이 사용가능하다. 그리고 IBM의 MCA 버스에 사용할 수 있기까지 하다.

현재 VL 버스가 전성기를 누리고 있지만 한가지 분명한 사실은 VL 버스는 전혀 새로운 버스 체계가 아니라는 점이다. 또한 완전한 호환을 위한 버스 체계라기 보다는 CPU에 너무도 의존하는 것이기 때문에 그 한계가 명백하다는 문제도 있다. 하지만 그럼에도 불구하고 현재 전반적인 지지를 받고 있는 유일한 32비트 로컬버스 규격이 VL 버스이고 이제껏 중구난방식으로 업체마다 다른 모습을 보였던 로컬 버스들은 사라지고 다들 이 VL 버스를 지원하는 쪽으로 선회하게 된 것은 고무적인 현상이라고 하겠다.


3.6 VESA 버스의 특징

표준 AT 버스에서는 확장 버스의 슬롯 갯수를 늘리는 것이 그리 큰 문제가 안 된다. 표준적으로는 8 개가 마련되어 있는 것이 보통이고 특수한 시스템의 경우에는 그보다 많은 것도 있다. 하드 디스크 인터페이스나 시리얼 및 패럴렐 인터페이스를 마더보드에 내장한 경우에는 확장 슬롯의 숫자가 8 개 이하일 경우도 많다. 하지만 VL 버스에서는 버스 슬롯이 아무리 많아도 3개까지 밖에는 지원되지 않는다. 이것은 VL 버스가 CPU와 직접 연결되므로 연결되는 주변기기가 많을 경우 CPU가 제대로 동작하지 못하기 때문이다. CPU는 기존의 마더보드도 구동해야하는 한편 VL까지도 구동해야 하므로 전기적으로 과부하가 걸릴 수도 있는 것이다. 이 때문에 VL 버스 규정 자체에서도 최대 3개 이상의 확장 슬롯은 사용하지 못하게 되어있는 것이다.

한편 시스템 클럭이 50MHz가 되면서는 아예 확장 슬롯을 사용하지 않도록 권장이 되고 있다. 즉 슬롯 커넥터를 사용하지 못하고 마더 보드 내부에 VL 버스와 연결된 주변기기가 내장시켜야 한다는 말이 된다. 물론 CPU와 확장 보드 사이에 버퍼를 마련하는 것이 한 방편이 되어 약간의 개선을 할 수 있을지는 몰라도 근본적인 해결은 되지 못한다. 빠른 속도의 CPU에서는 제대로 사용할 수 없다는 점은 또하나의 커다란 약점일 수 밖에 없는 것이다. 예를 들어 40MHz 클럭의 CPU를 사용할 때에는, CPU와 VL 버스 사이에 버퍼를 사용할 때에는 확장 보드용의 슬롯 커넥터를 1개만 설치할 수 있되 VL 버스를 이용하는 주변기기의 총 갯수는 2 개까지만 허용된다. 그리고 버퍼를 사용하는 것은 권장되지 않는다.

이 문제를 생각해 보면 실제의 경우 CPU의 클럭은 사실상 단지 40MHz까지로 제한된다는 말이 된다. 그렇다면 그 이상의 속도를 가지는 CPU에 대해서는 어떻게 해야하겠는가. VL 버스를 사용하기 위해서는 확장 버스 슬롯이 중요한 것인데 확장 슬롯을 제대로 사용할 수 없다면 표준화의 의미가 크게 떨어지기 때문이다.

VL 버스에서 동작할 수 있는 최고 클럭 속도는 66MHz까지로 되어있다. 그렇다면 왜 확장 슬롯을 통한 확장 보드의 연결에서는 40MHz까지로 한계가 지어졌는가. 그것은 커넥터의 특성때문이다. VL 버스의 커넥터에서 그 이상의 클럭 주파수는 제대로 동작하는 것을 보장하지 않기 때문이다. 한편 클럭 속도가 40MHz에서 66MHz 사이가 되면 데이타를 읽고 쓸 때 각 사이클마다 한번씩의 대기 신호(Wait signal)이 삽입될 수도 있다.

VL 버스를 위해서 사용되는 커넥터의 규격은 IBM에서 PS/2에 사용한 표준 16-비트 MCA 규격의 112 핀짜리 커넥터(실제로는 116핀이지만 그 가운데 4핀은 사용하지 않음)를 이용하도록 되어있다. 그리고 이 커넥터는 기존의 AT 버스와 정확히 일렬로 배열되도록 정해져있다. 이것이 의미하는 바는 VL 버스 용의 확장 보드가 기존의 AT 버스와 VL 버스를 모두 이용할 수 있음이다. 사실 AT 버스에서 제공되는 INT 신호나 DMA 신호, REFRESH 신호, 그리고 I/O 어드레스 등이 VL 버스에는 없기 때문에 시스템을 제대로 사용하기 위해서는 VL 버스와 더불어 기존의 AT 버스도 적절히 활용해야 한다.

VL 버스 상에서는 3개까지의 매스터가 존재할 수 있다. 매스터라는 것은 시스템의 데이타 버스, 어드레스 버스, 컨트롤 버스 등을 사용하는 주체가 될 수 있음을 말하는 것인데 만약 주변기기 중의 하나가 매스터 기능을 가진다면 이것은 CPU에게 버스의 사용권들을 요구하여 자신이 필요한 기능을 위해서 사용할 수 있다.

원래 VL 버스는 32 비트 데이타 버스를 가지고 기본적으로 32 비트 단위로 데이타를 읽고 쓰도록 고안되었지만 386SX와 같이 내부적으로는 32 비트 구조를 가지지만 외부와의 연결은 16 비트로 되어있는 CPU도 사용할 수 있도록 16 비트 단위의 데이타 전송도 가능하다. VL 버스 용의 확장 보드는 16 비트 및 32 비트 데이타 전송의 모두에 대비하여 그때그때 대처할 수 있도록 만들어져야 한다. 한편 VL 버스는 나중에 64 비트 단위의 동작을 위해 확장될 수도 있게 고안되어 있기도 하다.


3.7 VESA 버스의 이용

VL 버스의 성능을 가장 분명하게 확인할 수 있는 것은 그래픽 카드에서이다. 물론 일단 도스 프로그램을 사용하는 데서야 눈으로 확인할 수 있는 만큼의 차이가 없겠지만 윈도우즈처럼 화면을 온통 그래픽 데이타로 처리해야 함에 있어서는 로컬버스의 성능을 이용하면 화면의 그려지는 속도가 상당히 차이가 날 것은 분명한 일이다.

어떤 외국잡지사에서 여러회사들의 VL 버스 마더보드에 동일한 VL 버스용 그래픽 카드를 장착하고 마이크로소프트를 수행시키는 테스트를 기사를 보았다. 그 결과는 VL 버스 쪽이 일반 ISA 보드용 VGA 카드보다도 최고 자그마치 6배나 차이가 나는 것이었다. 이런 차이는 보다 높은 해상 도와, 보다 많은 컬러를 구현할 때 더욱 두드러진 결과를 낳는다. 따라서 1024x768 해상도에 65536 컬러를 다뤄야 하는 경우라면 단연코 VL 버스를 선택하는 것이 유리할 것이다.

VL 버스의 성능 향상은 비디오 카드에만 국한되는 것은 아니다. 기타 가장 VL 버스의 성능을 이용할 수 있는 유력한 후보로는 고속 하드 디스크를 위한 인터페이스(가령 SCSI-2), 고속 광 케이블 통신을 위한 인터페이스 카드용으로도 이용할 수 있다.

현재 32 비트 구조로 되어있는 VL 버스가 64 비트 구조로 완전히 확장되는 때가 오면 최대 데이타 전송속도는 더욱 높아질 것이다. 즉 2 배로 높아지므로 초당 264 메가 바이트의 전송이 가능한 것이다.

                 <VL 버스에서 CPU 속도와 슬롯 갯수의 관계>

3.8 PCI 버스

PCI 버스구조는 다음과 같은 목표들을 가지고 개발이 진행되었다고 한다. 우선 마이크로프로세서의 종류에 관계없이 고속 주변기기와의 연결이 될 수 있는 고성능 버스 구조이어야 할 것이라는 점이다. 다음으로는 여러종류의 주변기기들과 동시에 맞물려서도 문제가 발생하지 않고 주변기기들의 성능을 최대로 발휘하게 해주는 견실한 호환성을 가진 규격이어야 함이다. 그리고 마이크로프로세서 기술의 발전에 따라서 더 높은 성능을 가진 CPU가 사용된 컴퓨터에서도 현재의 PCI 확장 보드들이 문제없이 동작할 수 있는 독립성을 가져야 한다는 점 등이다.

PCI는 단지 어떤 한두가지 기능만을 특히 고려해서 만든 것이 아니고 컴퓨터 시스템 전체에 걸쳐서 균등하게 향상된 성능을 부여하도록 되어있다. 그래픽 카드, 네트웍, 디스크 드라이브, 라이브 비디오 등의 특성이 모두 고려되어 있다. PCI 버스의 최고 속도는 33 MHz이며 32 비트 버스 구조이므로 초당 132 메가 바이트의 데이타를 전송할 수 있다는 계산이 된다. 또한 추후에 확장될 예정인 64 비트 구조에서라면 초당 264 메가 바이트의 전송속도가 된다. 물론 32 비트 PCI와 64 비트 PCI 버스는 그대로 호환이 될 것이다.

PCI의 또다른 새로운 점은 5 볼트를 근간으로 하는 현재의 디지탈 회로뿐만 아니라 최근에 노트북 컴퓨터에서 사용되고 있는 전력 절약형의 3.3 볼트 디지탈 회로도 지원한다는 사실이다. 이 점은 PCI 버스가 현재의 노트북 시장 및 미래에 있게될 3.3 볼트 방식의 데스크탑 컴퓨터 시대에 대응하고 있음을 보여준다.

PCI 구조의 확장 보드에서는 더 이상 셋업을 위한 딥 스윗치나 점퍼가 필요없다. 이것은 개인용 컴퓨터 사용자들이 보다 쉽고 빠르게 확장 보드를 설치할 수 있게 하기 위해서일뿐만 아니라 많은 종류의 확장 보드들이 서로 충돌함이 없이 한 컴퓨터 내에서 공존할 수 있도록 배려되었음이다.

예컨데, 우리가 기존의 컴퓨터에서 사운드 보드를 설치할 때를 생각해보자. 인터럽트 번호 (IRQ)를 가지고 골머리를 앓으면서 이 번호, 저 번호를 바꿔가면서 고생한 적은 혹시 없었던가.

PCI 방식의 컴퓨터에서는 이러한 일은 벌어지지 않을 것이다. 이는 PCI 확장 보드 내부에 그 종류를 판별할 수 있도록 하는 식별 코드가 들어있도록 했기 때문이다. 따라서 컴퓨터의 전원을 올리거나 리셋을 하면 바이오스 롬에 들어있는 프로그램은 각각의 보드를 식별해서 시스템을 구성을 하게 된다. 그래서 컴퓨터의 주변기기가 사용하고 있는 인터럽트들을 관리하게 되고 만약 확장 슬롯에 새로운 주변기기가 설치되면 현재 쓰이지 않는 인터럽트 번호를 그 보드에 부여해서 사용하게 할 것이기 때문이다.

PCI 슬롯의 크기는 예상외로 작다. PC/XT 버스는 확장슬롯은 62 핀짜리 커넥터를 사용하고, 이를 확장한 AT의 ISA 버스는 거기에다 36핀을 더해서 자그마치 98개의 신호가 사용되고 있다. EISA나 VL-Bus의 경우는 이 98핀짜리 ISA 버스를 더 확장한 것이기 때문에 눈이 돌아갈 정도로 신호의 갯수가 많고 커넥터도 커져버렸다. 그러다보니 마더보드에서 커넥터가 차지하는 영역이 자연히 많아질 수 밖에 없는 일이다.

PCI가 이처럼 신호의 수를 줄일 수 있었던 가장 큰 이유는 각각 32 비트의 폭을 가진 데이타와 어드레스 신호를 같은 핀에서 사용했기 때문이다. 즉, 시간차를 가지고 우선 어드레스 신호를 내보낸 다음 그 다음에는 데이타를 내보내는 식의 방법(멀티플렉싱)을 사용한 것이다. 그밖에도 80x86 프로세서에 의존하지 않는 버스방식이기 때문에 그 CPU 특유의 신호들을 사용하지 않아도 되는 점도 신호 수를 줄이는데 주요한 요인이 된다.