Bus System 1탄 - ISA, EISA, VESA

버스 시스템(Bus System)이란, 부품들 또는 컴퓨터 간에 데이터와 정보를 전송하는 통로(통신 시스템)를 말합니다.

모든 하드웨어 부품들(선, 광 파이버 등) 및 통신 프로토콜을 포함한 소프트웨어를 우리는 버스라고 부르고 있죠.

버스는 각각의 역할에 따라 크게 내부버스, 외부버스, 확장버스(확장슬롯)로 나뉘어집니다.

- 내부버스 : CPU와 레지스터 간의 데이터 전송에 사용되는 통로. 내부버스는 버스의 폭에 따라 16비트, 32비트, 64비트로 구분지음

- 외부버스 : CPU와 주변장치 간의 데이터 전송에 사용되는 통로. 외부버스는 전달하는 신호에 따라 제어버스, 주소버스, 데이터버스로 분류됨

제어버스	제어 장치의 제어 신호가 각 장치로 전달되는 통로
주소버스	주기억 장치의 주소가 각 장치로 전달되는 통로
데이터버스	각 장치별로 필요한 데이터가 전달되는 통로

- 확장버스/확장슬롯 : 메인보드에서 지원하는 기능 외에 다른 기능을 지원하는 장치를 연결하는 부분으로 끼울 수 있는 형태로 되어있어 확장 슬롯이라고도 부름. (그래픽 카드, LAN 카드 등)

확장 슬롯의 종류는 다양한데 이번 글에서는 ISA, EISA, VESA에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

ISA(Industry Standard Architecture), 1981년 (8bits XT Bus), 1984년 (16bits AT Bus)

ISA(Industry Standard Architecture)는 IBM PC와 호환기의 표준 확장 슬롯에 플러그인 카드를 삽입하는 방법으로 업계 표준 구조라는 뜻으로 일반적으로 약어로 부르며 보통 "아이사"라고 읽습니다.

초기 방식으로 현재 거의 사용하지 않으며 호환성이 좋지만 속도가 느리다는 단점이 있습니다.

ISA는 8비트 ISA(PC/XT Bus)와 16비트(PC/AT Bus)가 있는데, 8비트 ISA(PC/XT Bus)는 1981년에 발표되었고 16비트(PC/AT Bus)는 1984년에 발표되었습니다.

EISA(Extended Industry Standard Architecture), 1988년, 32비트

EISA(Extended Industry Standard Architecture)는 PC/AT 호환기 용에 개발한 32비트 컴퓨터 버스 방식입니다.

EISA는 IBM의 IBM PS/2에 탑재한 MCA에 대항할 뿐만 아니라, PC/AT 호환기 제조회사 9개 사(Gang of Nine: AST Research, 컴팩, Epson, HP, NEC, Olivetti, Tandy, WYSE, Zenith Data Systems)에 의해서 1988년 말에 제정되었습니다. 규격서는 유료로 배포되었지만 규격 그 자체는 공개 도메인 되어 있습니다.

고도한 버스 조정 기능, 리소스 자동 설정, 4GB까지의 메모리 어드레스 서포트, 이론으로 최대 33Mbytes/Sec의 대역 등, MCA에 거의 필적하는 사양을 가지고 있지만 ISA와의 호환성을 유지하기 위해서 노이즈 대책이 필요한 그라운드 신호선의 레이아웃이 최적화 되지 못하고 고속화에 제약이 걸렸기 때문에 절대적인 성능에는 MCA에 뒤떨어집니다.

EISA는 ISA를 단방향으로 확장해 네모 커넥터의 접점을 2열의 빽빽한 배치로 하는 것으로 32비트화 하는 것이기 때문에 MCA와 다르게 ISA의 보드나 XT 버스의 보드를 그대로 장착하는 것이 가능합니다.

VESA(Video Electronics Standards Association), 1992년

VESA(Video Electronics Standards Association)에서 표준화한 로컬 버스 규격으로 VESA 로컬 버스라고도 합니다.

VESA 로컬 버스는 ISA 버스 밑에 MCA 단자를 추가하고 거기에 i486의 메모리 버스를 바로 연결하는 구조로 ISA 버스가 포트 맵 입출력(port-mapped I/O)과 인터럽트를 MCA 단자 부분이 메모리 맵 입출력(memory-mapped I/O)과 DMA를 담당한다.

VLB 슬롯은 ISA 슬롯의 확장으로 VLB 카드와 ISA 카드 둘 다 장착하여 사용할 수 있으며 그래픽 카드, SCSI 카드, 다중 입출력 카드(IDE 컨트롤러) 등이 출시되었습니다.

VESA 로컬 버스는 ISA 버스의 제한된 속도를 보완하고자 임시 방편으로 설계된 것으로 몇 가지 문제점이 있는데요. 아래와 같습니다.

1) i486 의존적이다 : VESA 로컬 버스는 i486의 메모리 버스를 그대로 이용하고 있기 때문에 x86 밖의 다른 아키텍처에 구현하는 것은 거의 불가능했습니다. 몇몇의 펜티엄 기판에도 탑재되어 있지만 버스 변환 브릿지를 거치기 때문에 본래의 성능은 발휘할 수 없었다고 합니다.

2) 사용할 수 있는 슬롯 수가 적다 : i486 메모리 버스에 바로 연결되어 있어 배선을 많이 늘릴 수 없고 FSB에도 영향을 받아 25MHz에서는 3개, 33MHz 2개, 50MHz는 1개의 슬롯만을 사용할 수 있었습니다.

3) 신뢰성이 낮다 : 단거리로 신뢰성이 높은 메모리 버스를 그대로 끌어 낸 구조이기 때문에 오류 검출/정정 기능, 재송신 기능 등이 존재하지 않습니다. 그렇기 때문에 노이즈 대책 등이 부족한 저가형 기판의 VLB에 하드 디스크 컨트롤러같은 기기를 사용할 경우 데이터 오류가 일어날 가능성이 있습니다.

4) 설치성이 나쁘다 : ISA 버스에 MCA 단자를 추가한 구조이므로 VLB 카드의 길이가 매우 길고 슬롯과의 접촉면이 넓어 장착, 탈착이 나빠 메인보드나 카드가 손상되는 경우도 있었습니다.

VESA 로컬 버스는 i486 보드에서 흔히 사용되었으나 나중에 PCI 버스로 교체되었습니다.