시스템버스

최종 수정 : 25.1.9

시스템버스

1. 시스템버스 구조

컴퓨터시스템의 구성요소인 중앙처리장치, 입출력장치, 기억장치들을 상호 연결해 주는 중심 통로를 시스템버스라 한다. 시스템버스는 데이터버스(data bus), 주소버스(address bus), 제어버스(control bus)로 나눠진다.

---

2. 데이터버스(data bus)

데이터버스를 통해 주기억장치로부터 읽거나, 써야 할 데이터가 전송된다. 데이터버스의 크기는 CPU가 한꺼번에 전송할 수 있는 데이터의 비트 수와 같다. CPU에 따라 데이터버스의 비트 수는 달라진다. 데이터버스는 데이터를 읽거나, 쓸 수가 있으므로 양방향이다.

 

시스템에서 데이터를 전송하는 데 사용되는 선들의 집합이다. 예를 들어 CPU가 기억장치에서 데이터를 32비트씩 읽어 온다면 데이터버스의 선은 32개가 된다.

---

3. 주소버스(address bus)

주소버스를 통해 주기억장치의 데이터를 읽고 쓰기 위한 번지가 결정된다. 또한 입출력장치가 결정된다. 주소버스는 주소를 지정만하는 단방향이며 CPU에서 번지가 결정되어 각 장치로 출력된다. CPU의 줏버스가 8개의 2의 8제곱(256개)의 주소, 0번지부터 255번지까지 지정할 수 있다. 또 I/O 장치를 선택할 때도 주소버스를 사용한다.

---

4. 제어버스(control bus)

외부장치에서 CPU에 어떤 동작을 요구하는 입력 제어신호, CPU간 현재 수행 중인 작업의 종류나 상태를 메모리나 입출력 기기에 알려주는 출력신호 등이 있으며 양방향 버스이다. 제어신호들은 각각의 고유의 기능을 가지고 있고, CPU는 이들 제어신호에 의하여 크게 영향을 받는다. read 신호, write 신호, 인터럽트 요청신호, 인터럽트 응답신호, reset 신호 등이 있다.

---

1) read 제어신호(RD)

CPU가 데이터를 읽어오기 위해서 기억장치나 입출력장치에 RD 신호를 주면 데이터버스에 데이터가 실리게 된다.

 

2) write 제어신호(WR)

CPU가 데이터를 출력하기 위해서 기억장치나 입출력장치에 WR 신호를 주면 데이터버스상의 내용이 기억장치나 입출력장치에 저장된다.

 

3) 인터럽트(interrupt) 제어신호

외부장치에서 CPU에 인터럽트를 요청하고, CPU는 인터럽트를 승인하는 제어신호들이다. 인터럽트 요구(interrupt request)신호, 인터럽트 확인(interrupt acknowledge) 신호들이 있다. 인터럽트 요구란 특정 I/O장치에서 CPU에 인터럽트를 요구하는 신호이고, 인터럽트 확인신호는 CPU가 인터럽트 요구신호를 받아들인다는 신호이다.

 

4) 리셋(reset) 신호

시스템의 모든 기능을 초기화시키는 제어신호이다.

---

5. 버스 대역폭(bus bandwidth)

대역폭이란 데이터가 이동하는 버스를 통해 단위 시간당 전송하는 데이터의 크기이다. 대역폭은 해당 버스의 클록 주기와 해당 버스의 데이터버스의 폭으로 결정된다. 즉, 버스의 속도를 나타내는 버스 대역폭은 버스를 통하여 단위 시간당 전송할 수 있는 데이터 양이다.

---

6. 시스템버스 기본동작

시스템버스상에서 일어나는 동작들은 크게 읽기와 쓰기 동작으로 이루어진다. 이러한 동작들은 일정한 기준 신호인 클록에 동기되어 발생할 수도 있고 클록에 상관없이 다른 신호에 연관지어 발생하기도 한다.

 

1) 동기식 버스(synchrounous bus)

기준 클록을 가지고 그 클록에 맞추어 정보가 전송되는 방식이다. 인터페이스 회로가 간단하나, 클록의 주기보다도 짧은 주기의 버스의 동작은 기다려야 하는 시간의 낭비가 발생하는 단점이 있다. 중형급 시스템 이상에서 사용하는 방식이다.

 

2) 비동기식 버스(asynchronous bus)

클록을 사용하지 않고 많은 종류의 장치를 사용하여 다른 버스 동작의 여부에 따라 전송된다. 즉, 각 버스의 동작이 완료되면 다음 동작이 이루어지므로 시간 낭비는 없으나 인터페이스 회로가 복잡하다는 단점이 있다. 소형급 시스템 이상에서 사용되는 방식이다.

---

참고

독학사 교재