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기술이 발전할 때는 언제나
한번쯤은 큰 변화를 가져오는 것 같은데 PC업계에서도 큰 변화가 일어났다.. 바로 INTEL의 새로운 칩셋들 때문인데 INTEL이하면
표준이된다는 우스갯소리가 또한번 현실이되는 사건이라고해도 그리 틀린말은 아닐 것이다.
뭐 어차피 지금까지도 그랬고
대부분 CPU를 만들어내는 INTEL의 주도로 이런 기술적인 발전의 전환이 이루어진 것은 사실인데 너무 독주라고 해야하나.. 솔직히 그리
좋게는 보이지 않는다..하여간 이번 칩셋들로 인해 많은 변화가 이루어지고 있는데 이 칩셋들이 가지고오는 변화에 대해서 알아볼까한다.
아참.. 이들 칩셋을 알아보기
이전에 우선 기본 바탕이 되는 PCI Express에 대해서 알아보아야 하는데 PCI Express를 알아보기전에 왜 PCI
Express로 넘어가게 되었는지를 기존 Parallel 버스의 한계 및 문제점을 통해 설명할까 한다.
현재 가장 많이 쓰이는
버스 아키텍쳐, Parallel 버스
컴퓨터를 이루고 있는 칩들은
서로 연결되어 데이터가 전송되게 되어 있고 이 데이터가 전송되는 길을 광범위하게 말해서 버스라고 하는데 이 데이터를 전송하는 방식에 따라
크게 두가지의 형태로 구분된다. 바로 Serial와 Parallel인데 이들을 간단하게 설명하면 Serial은 혼자가는 것이고
Parallel은 같이 가는 것이라고 말할 수 있다.
무슨 소리인가하면 32bit의
데이터가 Parallel방식의 버스 인터페이스로 전달된다면 32개의 회선이 필요하지만 Serial방식의 버스 인터페이스로 전달된다면 한
개의 회선만 있으면 된다. 따라서 Parallel방식을 함께 하는 것이고 Serial방식을 혼자가는 것이라고 비유한 것인데 단순히 회선의
갯수로만 본다면 Serial방식이 하나만으로도 32bit의 데이터를 보낼 수 있기에 더 좋은 버스 아키텍쳐로 생각할 수 있지만 클럭이라는
부분을 생각하면 이야기는 달라진다.
왜냐하면 Parallel방식은
위에서 설명하였듯이 이미 32개의 회선이 만들어져있어 한클럭에 32bit 데이터를 모두 보낼 수 있지만 Serial방식에서는 32bit의
데이터를 한 개의 회선으로 보내기 위해서는 Parallel방식 보다는 32배 빠르게 움직여야 하기 때문에 클럭이라는 부분을 생각한다면
이야기는 달라지게 되며 클럭의 효율을 본다면 Serial방식에 비해 Parallel방식이 더 좋은 이점을 가질 수 있는 것이다.
이처럼 이들 두가지 방식은
서로 장단점이 있음에도 지금 대부분의 버스 아키텍쳐들.. 특히 PCI버스나 AGP버스 그리고 IDE장치들과의 연결을 위한
ATA인터페이스나 INTEL의 프로세서들을 노스브릿지와 연결하는 프론트 사이드 버스(FSB)등 대부분의 메인보드에 적용되어 있는 버스
인터페이스들은 대부분 패러럴 방식으로 동작하는 버스 아키텍쳐들이다.
Parallel방식으로
발전된 이유
그럼 왜 이들 버스
아키텍쳐들은 대부분 Parallel방식으로 만들어지게 되었을까?.. 이에 대한 해답은 Parallel방식의 버스 아키텍쳐가 오래전
발전단계에서부터는 어쩔 수 없는 선택이었기 때문이라고 할 수 있으며 그것이 계속 발전되어 지금의 Parallel방식 버스 아키텍쳐로
이어온 것이라고 설명할 수 있다.
좀더 자세히 설명하자면
Parallel 방식이 가지는 장점과 Serial방식이 가지는 단점인 클럭상의 문제라고 할 수 있는데 고작 Mhz단위로 동작하는 CPU를
개발하고 있던 그 시절에 Parallel 방식보다 데이터의 크기에 따라 수십배까지 빠르게 동작시켜야할 Serial 버스를 발전시켜나간다는
것은 현실적인 선택이 아니었다.(16bit의 데이터를 전송할 때 단순히 16개의 회선으로 한클럭에 16bit 데이터를 전송하는 것이
하나의 회선으로 16배 빠르게 동작시키는 것보단 쉬운 선택이었다. 물론 단순한 전송상으로 생각하면 성능도 동일하다고 볼수있었다.)
따라서 적은 클럭으로도 한번에
많은 데이터를 전송할 수 있는 Parallel 방식을 사용하게 되었고 그것이 지금까지 발전되어온 것이다.
최근 Serial 방식이
각광받는 이유..
이처럼 Parallel 방식은
초기 클럭 상승의 어려움을 해결하면서도 많은 데이터를 전송할 수 있는 버스 아키텍쳐이기에 지금까지도 발전되어 온 것인데 지금에와서는 왜
다시 Serial방식의 인터페이스들이 늘어나는 것일까?.. 이것은 Parallel 방식이 가지는 치명적인 약점 아니 한계 때문인데..
최근 기술의 발전과도 연관이 있다.
필자는 위에서 설명할 때
초기에는 빠르게 동작시키는 것이 문제가 되어 Parallel방식을 선택한 것이라고 하였는데 지금에서 생각해보자.. 지금은 이미
프로세서들도 Ghz대에서 동작하고 있고 이러한 클럭에 대한 기술은 어느정도 충분한 선에 와있다고 할 수 있다. 하지만 이것은 기존
Parallel방식에 적용하여 빠르게 동작시켜 더 많은 데이터를 전송시키려한다면 물리적인부분에서 많은 문제들이 일어난다.
이 문제중에서 가장 큰 문제는
회선간의 간섭에 대한 문제인데 Parallel방식은를 해결해야 되는데 이미 이런 문제를 해결하기 위해 메인보드상에는 다양한 방법들이
사용되고 있다 복수의 회선으로 인해 높은 클럭으로 동작시키게 되면 회로간의 간섭문제가 발생하며 이로인해 디지털신호에 노이즈가 발생하여
제대로된 데이터가 잘못전달되어 오류를 발생하게 된다.
한예를 들면
ParallelATA방식의 IDE케이블인데 기존 40Pin IDE케이블에서는 ATA33등의 규격에 사용할 때는 문제가 되지 않았지만
ATA66 및 ATA100등의 더 높은 데이터 전송률을 나타내는 규격에 사용할 때는 신호선간의 간섭에 의해 문제가 발생한다. 그래서
등장한 것인 80Pin IDE케이블인데 이 케이블은 기존 40Pin의 데이터선의 사이사이에 그라운드선을 추가하여 회선간의 간섭문제를
해결한 것이다.
그리고 또 한가지 예는
PCB상의 회로에서 발생하는 간섭문제를 해결하기 위한 다층 Layer 방법인데.. PCB상의 회로들도 이런 간섭문제가 발생하기에
Layer중간에 그라운드 부분을 추가하여 간섭문제를 해결하고 있다.
그럼 이렇게 문제를 계속
해결해 나가면 되지 않냐고 할 수도 있다. 하지만 이것은 어디까지나 한계가 있는 것이다. 그리고 지금 그 한계에 가까워졌기에 Serial
방식으로 전환하고 있는 것인데 PCB상의 회로들을 통해 더 빠르게 동작시켜야 한다면 더 많은 Layer가 필요하고 그로인해 더 많은
비용이 발생하지만 Serial방식으로 간다며 회로를 간단하게 설계하고 더 적은 Layer를 사용하면서도 동일한 성능을 보여줄 수 있기에
지금에 와서는 Serial방식이 각광받는 것이다.
Parallel방식이 가지는
문제점은 이 문제 말고도 여러 가지가 있다.. 고전압에 의한 문제도 있고 회선간의 길이차이에 의한 지연문제도 있고 물론 이에 대한
해결법도 나와있지만 이것은 위의 그라운드 Layer나 채널을 추가하는 것처럼 더 많은 비용을 소비하게 되며 이것들도 이미 한계에
가까워지고 있다고 보고 있다.
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