메인보드 편

2. 메인보드 용어 정리

1) 칩셋(Chipset)이란?
메인보드를 보면 KT133A 칩셋 이라든가 440BX 칩셋 이라고 분류하는걸 알 수 있을 것이다. 이 칩셋이라는 것은 기본적으로 노스 브릿지와 사우스 브릿지로 나눠져 있으며 해당 메인보드를 제어하는데 사용하는 칩들의 조합을 의미한다.

메인보드의 칩셋은 CPU로부터 받은 데이터들을 IDE 슬롯, PCI 슬롯 등 시스템의 다른 부분으로 전송시켜주는 역할을 한다. 그러므로 아무리 성능이 좋은 CPU라도 메인보드 칩셋의 성능이 엉망이라면 CPU의 성능을 제대로 내줄 수 없다. 그래서 새로운 CPU들이 발표되면 메인보드 칩셋 또한 해당 CPU에 최적화된 새로운 칩셋이 발표된다. 덕분에 CPU 업그레이드를 하려고 보면 메인보드까지 몽땅 업그레이드 해야 되는 경우가 많을 수 밖에 없다.

2) 사우스 브릿지(South Bridge)와 노스 브릿지(North Bridge)
영어를 그대로 해석하면 남쪽다리, 북쪽다리인데 메인보드에 웬 다리인가 싶기도 하다. 왜 이런 이름이 붙었는지 모르겠지만 메인보드를 가운데로 나눠 CPU를 꽂는 소켓과 AGP까 있는 슬롯까지를 노스 브릿지라 하고 PCI가 있는 쪽을 사우스 브릿지라고 한다.

설마 이런 다리가 메인보드에 들어있을거라고 상상하는건....

노스 브릿지의 역할은 메인보드와 CPU를 연결하는 호스트 인터페이스(Host Interface), 메모리 뱅크를 잇는 메모리 인터페이스(Memory Interface), AGP버스와 연결하여 그래픽카드를 제어하는 AGP 인터페이스(AGP Interface)를 담당한다.

사우스 브릿지는 노스 브릿지가 하지 않는 일, 그러니까 전원을 관리하거나 PCI, IDE, USB 등 주변장치의 흐름을 제어하고 키보드나 마우스와의 인터페이스 역할도 하게 된다. 또 사운드카드나 랜카드가 내장되어있다면 그것을 제어하는 것도 사우스 브릿지이다.

대충 감이 잡히겠지만 각각의 부품들과 데이터들을 잇는 가교(假橋)역할을 한다하여 다리(Bridge)라는 명칭을 붙인 듯 하다.
사우스 브릿지와 노스 브릿지는 PC에 장착된 모든 부품들과 다 소통을 해야 되기 때문에 굉장히 많은 일을 하게 된다. 이러한 흐름을 간단히 설명하자면,
1) 사우스 브릿지에서는 자신이 담당하는 시스템의 각 부분에서 데이터가 넘겨오면
2) 그 데이터를 노스 브릿지로 넘기고
3) 노스 브릿지는 데이터를 메모리로 보내게 되면
4) CPU에서 메모리에 적힌 정보를 받아 계산하여 결과를 VGA로 보내게 되고
5) VGA는 결과값을 모니터로 출력하게 된다.

3) 버스
이 버스(버스) 라는 개념은 메인보드 뿐만 아니라 그래픽카드에서도 사용되어지는 용어이므로 개념을 이해해두면 다른 부품들에 대한 이해에도 도움이 될 것으로 보인다.

당연히 이런 버스가 메인보드에 들어있지는 않다

컴퓨터를 구성하고 있는 모든 장치들(프로세서, 메모리, 디스크 드라이브 컨트롤러, 입출력 포트들...)은 모두 버스를 통하여 함께 연결되어 있으며 버스를 통하여 정보를 전송한다. 버스의 어떤 선들은 데이터를 전송하고 어떤 선들은 정보가 있는 위치(location, 또는 주소: address)를 전송하며 또 어떤 선들은 조절 신호(control signals)를 전송하여 시스템의 각 장치들이 충돌 없이 버스를 사용할 수 있게 만든다.

쉬운 이해를 위하여 버스를 자동차가 다니는 도로에 비교해보도록 하자. 자동차가 차도로 다니는 것처럼, 컴퓨터 내의 모든 디지털 신호(자료, 명령, 주소 등)는 버스를 통하여 이동한다. 차도는 도로의 폭에 따라서 2차선 도로, 4차선 도로, 8차선 도로 등으로 구분한다. 도로의 폭이 넓으면 넓을수록 더 많은 자동차가 정체 없이 다닐 수 있다. 버스 역시 폭(데이터 path 폭 및 address path 폭)이 넓을수록 더 많은 정보를 전송할 수 있다. 8 비트 버스는 외길, 16 비트 버스는 2차선, 32 비트 버스는 4차선 도로라고 생각하면 이해하기가 쉬울 것이다.

4) PCI
PCI(Peripheral Component Interconnect)버스란 PC 내부의 데이터 전송을 위한 데이터버스 표준 규격을 말하는데, 91년 미국 인텔사를 중심으로 유력 컴퓨터 관련업체가 제창한 규격이다. PCI 이전에 있던 다른 ISA나 VESA와 같은 버스들의 경우 구조상 컴퓨터의 두되라 할 수 있는 CPU에 과중한 부담을 주게 돼 그래픽 처리속도나 주변장치에로의 정보전달 등에 결정적인 약점이 있는 것으로 지적돼 있다. 이런 약점을 상쇄하고 더욱 효율적으로 데이터를 처리할 수 있는 버스를 찾아 나섰고 그 대상이 바로 PCI버스다. 하지만 이 PCI 버스도 대용량의 데이터 처리에 부적합하게 되어 AGP에 자리를 내주게 된다. 대신에 그래픽카드 와 같은 빠른 속도처리가 비교적 불필요한 사운드카드, 랜카드, 모뎀 등은 여전히 PCI를 사용하고 있으며 앞으로 몇 년간은 PCI 슬롯이 사라지는 경우는 발생하지 않을 것으로 보인다.

7. UDMA (Ultra Direct Memory Access)
HDD나 CD롬 등 IDE (Integrated Drive Electronics)를 이용하는 부품들에 자주 사용되는 용어로 컴퓨터에서 사용되는 데이터 전송을 위한 프로토콜로 초당 데이터를 전송하는 기준을 의미한다. 최근에는 UDMA보다는 ATA(AT Attachment)라고 많이 쓰이는데 사실 그 뜻은 다르지만 같은 의미로 이해해도 무방하다. 이 UDMA는 데이터를 전송할 때 CPU를 사용하지 않고 하드디스크와 메모리에 직접적으로 전달하는 역할을 하는 것으로 데이터 전송시 나타나는 병목현상을 해결한 것이다.
UDMA/33은 초당 데이터를 33.3MB 전송하는 것을 의미한다. UDMA/66 이나 UDMA/100은 당연히 초당 66MB, 100MB로 전송함을 의미하며 최근에는 133까지 나와있다. 물론, 이 기능을 제대로 이용하려면 사용자의 시스템 바이오스에서 이를 지원해야 하며 HDD나 CD롬 등도 지원을 해야만 제대로 된 속도가 나올 수 있다. 만약에 UDMA/100을 지원하는 HDD를 가지고 있다 하더라도 메인보드가 UDMA/66밖에 지원하지 않는다면 이 HDD는 UDMA/66의 속도로 작동하게 된다. 또한 UDMA/100이나 UDMA/133은 UDMA/33이나 66과는 케이블이 다르므로 이를 지원하는 케이블을 사용해야만 한다.

7. Bios와 CMOS
바이오스(BIOS)란 Basic Input / Output System의 약자로 말 그대로 기본적인 입력과 출력을 담당하는 시스템을 말한다. 바이오스는 메인보드의 롬(ROM - Read Only Memory)에 저장되어 있다. 그러다보니 보통 바이오스 롬으로 불리게 된다.

바로 위의 사진은 PC를 부팅할 때 항상 볼 수 있는 화면이다. OS로 부팅하기 전에 화면에 뿌려지는 이 글씨들은 모두 바이오스에서 담당하며 메인보드의 칩셋이 어떤것이며 어떤 것들이 연결되어있는지 간단히 보여주고 있다.

위의 사진은 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor ; 씨모스라고 읽으면 된다) 설정 화면이다. 일반적으로 바이오스라고 하면 이 CMOS를 떠올리는데 바이오스 안에 내장되어있으며 바이오스의 설정값을 바꿀 수 있는게 이 CMOS이다. 요즘은 바이오스들이 많이 똑똑해져서 어지간한건 다 자동으로 잡아주지만 그렇지 못한 하드웨어들을 설정해줄 때 사용한다. 예전에는 메인보드의 점퍼를 직접 조작하여 설정을 하는 경우가 많았지만 최근에는 CMOS에서 거의 모든 설정이 가능하게 되어있다.
유의해야 될 것은 설정이 잘못 되는 경우 부팅 자체가 되지 않는 경우도 있으며 전압 조정을 잘못했을 때는 최악의 경우 CPU가 타버리는 경우도 있으니 자신이 없다면 되도록 만지지 않는게 좋으며 메인보드 매뉴얼을 꼼꼼히 살펴본 뒤 설정하는게 좋다(필자의 경우 우연히 구한 사이릭스M2 CPU를 가지고 오버클럭킹을 시도하다 전압조정을 잘못하여 실제로 CPU가 연기를 날리며 사망하는 모습을 지켜보았던 전력이 있다 -_-).

3) VIA693, 694 시리즈
BX 보드 호환 칩셋이다. 인텔 호한 칩셋이 거의 그러하듯이 비슷한 성능에 저렴한 가격이 특징이다. 하드웨어적인 스펙은 BX 보드와 거의 똑같다고 봐도 무방하다. 693 보드가 나오면서 사운드카드가 내장된 보드가 시장에 쏟아져 나오기 시작했다. 최근엔 거의 모든 메인보드들이 사운드카드가 내장되어 나오고 있고 꽤 쓸만한 성능을 보여주지만 이때만 해도 메인보드에 내장된 사운드카드는 못쓸 제품이라는 인식이 많아 바이오스에서 사운드 설정을 비 활성화(Disable)하고 별도의 사운드카드를 사용하는 사용자가 많았다.
어찌되었던 AMD를 사용하고 싶지 않으나 BX 보드의 가격을 맞출 수 없는 사용자들이 자주 찾는 칩셋이었으며 홈쇼핑에서 자주 나오는 저가형 완제품PC에도 많이 들어가곤 했었다.
440BX 보드가 UDMA/33MHz만 지원하는데 반해 694 제품들은 UDMA/66MHz까지도 지원하여 최신의 HDD들도 제 성능을 제대로 발휘할 수 있게 해준다는 것과 오버클럭킹이 좀 더 용이하다는데 있다 (참고 나중에 440BX, 694 모두 UDMA/66과 UDMA/100을 지원하는 제품들이 나오게 되지만 초창기 스펙에 대해서 언급했음을 알려둔다).
문제는 486 시절부터 쌓여온 인텔 호환 칩셋들의 안정성에 관한 의구심이다. VIA칩셋 또한 안정성의 문제가 많이 대두되곤 했었으나 이때부터 ‘VIA 4in1 ‘이라는 유틸이 사용되기 시작하면서 안정성을 강화시켜 나갔고 지속적인 업데이트로 사용자들에게 ‘VIA도 쓸만하구나’라는 인식을 심어주는데 어느 정도 성공했다.

4) 펜티엄3용
펜티엄3도 펜티엄2에서 사용하던 칩셋들을 그대로 사용이 가능하였다. 진화된 440BX 들은 초창기에 450MHz 정도까지만 지원하던 한계를 벗어나 차츰 800MHz까지 지원하더니 나중에는 1GHz까지 지원이 가능하게 되었다. VIA의 694 시리즈들도 펜티엄3에 유연하게 대처하여 무리없이 사용이 가능했었다.
하지만 인텔에서는 펜티엄3를 위한 새로운 솔루션을 내세우는데 그게 바로 RDRAM과 i820 칩셋이다. 같은 시기에 발표된 i810은 BX에 비해 아주 많이 달라진점은 없었지만 i820은 고가로 인식되어온 RDRAM을 본격적으로 사용하겠다던 인텔의 의지가 천명된 칩셋이다. 속도 경쟁에서 AMD에게 추격 당하면서 CPU는 물론 메인보드와 램까지도 최적화 시켜 AMD보다 더 빠르고 안정적인 속도를 보여주겠다는 속셈이었을 것으로 보인다. 다만 RDRAM의 가격이 비싸므로 i810은 여전히 SDRAM만을 사용하게 했으며 i820 또한 RDRAM뱅크와 SDRAM뱅크를 같이 두어 둘 중에 한 종류의 램을 선택하도록 배려하였다.
하지만 이 배려가 인텔의 신뢰성에 큰 타격을 주게 되는데 바로 i820칩셋 메인보드의 전량 리콜 사태를 야기한 원인이 된다. i820칩셋을 사용한 메인보드는 기본적으로 RDRAM을 위하여 만들어졌지만 SDRAM 사용자를 위해 MTH(Memory Translator Hub)라는걸 사용했다. MTH는 SDRAM의 메모리 신호를 i820칩셋에 전달해주는 역할을 하게 되는데 이곳에 기술적 결함이 발견되어 전세계적으로 모든 SDRAM 지원 i820칩셋을 전량 리콜하는 사상 초유의 사태가 벌어지게 된다.

전량 리콜된 i820 칩셋 메인보드. 가장 화면 오른쪽 아래에 있는 2개의 뱅크가 SDRAM 뱅크로 이 부분에서 820칩셋으로 가는 데이터 처리에 문제가 발생했다

① Intel의 i845
I845는 칩셋만 해도 i845, i845B, i845G, i845GE 등 형제 칩셋이 많이 존재한다.
이중에 845PE 칩셋을 기준으로 이야기를 해보도록 하자.

845PE 칩셋을 탑재한 기가바이트(Gigabyte) 제품

기존의 845E 스펙에 DDR 333MHz와 하이퍼쓰레딩 기능을 지원하는 모델이 바로 845PE 칩셋이다(하이퍼쓰레딩 기능은 지난번 CPU 편에서 이야기가 됐었다. 기억이 나지 않는다면...http://powerup.gamemeca.com/specialreport/specialreport.html?id=fm1001000102&seq=102&num=6 이곳을 참조하도록 하자).
DDR 200, 266은 물론 333까지 지원하며 3개의 뱅크를 제공하고 최대 2GB의 램까지 지원한다. FSB는 533MHz와 400MHz를 지원하고 ATA133 지원에 하이퍼쓰레딩 까지 최신 기능은 모두 탑재했다고 봐도 무방하다. 여기에 부가적으로 랜(LAN)과 사운드까지 온보드(On board)화 하여 추가적인 지출을 막을 수 있고 PCI 슬롯을 여유롭게 사용할 수 있도록 배려하고 있다(온보드 되어있는 사운드카드의 성능에 대해서는 나중에 사운드카드 편에서 다시 다루도록 하자).
펜티엄3 때 부터 의욕적으로 RDRAM을 지원해왔던 인텔이었고 펜티엄4 초창기에도 지속적으로 RDRAM으로 갈듯 했었지만 가격이 너무 비싸 사용자들이 외면하게 되자 비교적 가격이 저렴하고 속도는 SDRAM보다 빠른 DDR RAM을 사용하고 있다.

② VIA의 KT400과 P4X400
애슬론 초창기부터 AMD의 든든한 동맹자인 VIA는 여전히 AMD의 새로운 CPU를 지원하는 메인보드 칩셋을 제공하고 있다. 그 와중에도 인텔 펜티엄4용 호환 칩셋 또한 여전히 발표하고 있으며 저가형 시장에서 나름대로 선전하고 있는 실정이다. 최근 시장에서 잘 팔리는 VIA의 펜티엄4용 호환 칩셋은 P4X400 칩셋으로 DDR 400/333/266을 지원하고 FSB533MHz를 지원한다. 인텔845 칩셋의 스펙과 거의 동일하나 845PE와 같이 하이퍼쓰레딩을 지원하지 않는다. 하지만 VIA의 성향으로 봤을때 하이퍼쓰레딩을 지원하는 제품도 곧 나올 것으로 보인다.
AMD쪽으로 보면 애슬론 초창기때 나온 KX133부터 현재는 KT400 칩셋이 시장의 주력이 되고 있다. AMD 듀론과 애슬론XP를 지원하며 FSB는 200/266/333을 지원하고 있다. 당연히 ATA133과 AGP 8x까지 대부분 사운드칩셋을 내장하고 있다.

③ Nvidia의 엔포스(Nforce)
메인보드에는 인텔과 VIA 칩셋만 존재할 줄 알았더니 뜬금없이 Nvidia가 메인보드 칩셋을 만들겠다고 나서면서 발표한게 바로 Nforce 칩셋이다. Nforce 칩셋의 특징이라면 그래픽카드까지 내장하고 있다는 것이다. 기존의 통합 보드들의 그래픽카드 칩셋의 성능이 일반 그래픽카드들도 크게 떨어져 온보드화 되어있는 그래픽카드를 사용하는걸 꺼려했으나 그래픽카드의 최강자인 Nvidia에서 나온 통합칩셋이니 성능 또한 상당할 것으로 기대가 됐었다. 하지만 지포스2MX 정도의 성능만을 보여줘 예상보다는 그리 빠르지 않은 속도를 보여줬었다(요즘에 나오는 Nforce들은 지포스4가 내장된 제품이 있다고 한다).
아직은 PC 시장에서 큰 영향을 끼치지는 못하지만 그래픽카드 시장에서의 인지도를 바탕으로 적극적으로 마케팅을 한다면 VIA가 가지고 있는 시장을 어느정도 잠식할 수 있을 것으로 보인다. 참고로 X박스에도 Nvidia의 통합칩셋이 탑재되어있다.

지포스4 그래픽칩셋이 내장된 슈마사의 nForce용 메인보드

④ SIS의 650시리즈와 745
VIA와 마찬가지로 인텔 호환 칩셋 업체로 유명한 SIS는 펜티엄2와 펜티엄3 시절까지만 해도 잠잠하더니 펜티엄4때부터 대부분 VIA가 차지하고 있는 저가형 시장을 잠식하고 있다. 현재 펜티엄4용 칩셋으로 나오는 제품은 SIS-65x 제품으로 기본적인 스펙은 VIA의 P4X400과 거의 같다. 가격 또한 VIA와 거의 비슷하나 인지도가 떨어지고 속도가 조금 더 늦다는 평이 있어 판매량은 VIA보다 적다고 한다.
SIS-745 칩셋은 AMD 애슬론 지원 칩셋으로 VIA의 KT400에 대응되는 모델이다. 국내에는 제품을 거의 찾아볼 수 없다(Danawa.co.kr에는 딱 한 제품이 판매되고 있다).


4. 마치며...

일반적으로 CPU를 고른 뒤에 메인보드를 고르지 메인보드를 먼저 선택한 뒤 CPU를 고르는 경우는 별로 없다. 그러다보니 메인보드는 항상 CPU와 VGA 보다 뒷전으로 밀리기 일쑤이고 어떤 램을 지원하느냐에 따라, 혹은 자기가 어떤 램을 가지고 있느냐에 따라 램보다도 뒤에 선택하는 경우가 있다. 하지만 메인보드는 시스템의 심장이다. 다른 부품들보다 더 크고, 큰 만큼 더 복잡하고, 복잡한 만큼 더 알아야될게 많기는 하지만 그만큼 메인보드가 시스템의 안정성에 미치는 영향은 지대하므로 더 알아두고 더 신경써서 구매하도록 하자.
진정한 파워유저는 바로 메인보드 선택부터가 다르다는 걸 명심하자.