1996년에 인텔은 모든 칩셋에 호스트 제어기를 구현함으로써 USB 개발을 시작하였다. 초기에 PC OEM들은 USB가능한 칩셋을 가지고 USB주변기기 완제품들을 만들기 위해 단순히 PC box뒷면에 저렴한 커넥터만을 추가하면 되었었다. 하지만 문제는 주변기기 제조업자들이 그들 자체의 소프트웨어 드라이버를 작성하는 것(writing)을 주저한 결과 USB기술은 침체되어 활발히 사용되지 못하다가 Windows 98과 Apple의 iMac 출현으로 극적인 발전을 보이기 시작했다. 1996년에 USB 1.0을 규격을 적용하여 상용화하여 사용하다 최근 USB1.1을 개정, 보완하여 고속 인터페이스를 지원하게 하여 USB 2.0의 규격을 정의하였다. 이는 USB-IF에 의해“고속 USB 2.0 (Hi-Speed USB 2.0)”이라고 명명되었다. USB 2.0의 가장 큰 특징은 기존의 UBS 1.1에서 사용하던 케이블이나 커넥터를 그대로 사용하고 USB 1.1의 특징들을 대부분 그대로 유지하면서 최고 480Mbps(High-Speed)까지의 성능을 낼 수 있다는 것이다. 하지만 고속의 데이터 전송은 기기와 기기간에 고속 전송을 지원할 수 있는 기기일 때만 가능하며 만약 접속된 기기가 저속의 데이터 전송만이 가능하다면 기존의 12Mbps(full-speed)나 1.5Mbps(low-speed)의 속도로 데이터 전송이 이루어진다. USB의 시스템 구성 USB 응용분야 현재 국내 USB의 가장 활성화된 마켓은 휴대용 저장장치 시장 과 보안시장 이다. 개인용 휴대저장장치의 경우 휴대가 간편하고 컴퓨터 뿐만 아니라 이동성이 강한 PDA 등의 휴대장치와 연결이 가능하기 때문에 시장이 확대되고 있다. 보안 시장의 경우 e-Banking등이 확대되면서 은행 및 증권사의 인증키 역할을 수행하면서 USB가 각광받고있다. 국내 업체 동향 정소프트의 USB 휴대저장장치인“넥스디스크”는 휴대저장기능이외 인터넷을 통한 은행·카드·증권 거래시 필요한 인증서를 관리할 수 있는 기능과 보안기능, 잠금기능, 주소록 기능 등을 갖춘‘웹키’를 탑재하고있다. CTI (Computer Telephony Integration)산업의 성장을 위하여 상호접속 (Interconnection)을 위한 간단한 방식을 제공하기 위하여 개발된 보편적 버스 규격이라고 할 수 있다.2. 누가 만들었는가? 인텔, 마이크로소프트, 컴팩, IBM, NEC, DEC, Nortel 등 정보통신의 선두 7개 업체가 협의하여 개발하였으며, 진정한 플러그 앤 플레이 (PnP)를 위한 PC 주변장치의 Bus 규격으로서, 새로운 주변기기가 접속되었을 때 재부팅이나 셋업 과정 없이 자동인식으로 최대 127개의 장치를 연결할 수 있을 뿐더러 데이터 전송속도도 빠르게 향상된 것이다. 3. USB의 Plug와 USB Port의 모양은? *) 셀러론이나 펜티어II 이상의 PC는 100% 가지고 있다고 보시면 됩니다. *) 최근 제조되는 PC는 주로 앞쪽에도 USB포트를 배치하고 있다. 4. 한번에 연결할 수 있는 주변기기 수는? 기술적으론 127개의 독립된 주변기기를 붙일 수 있다. 하지만, 일부 주변기기는 USB 대역을 확보해야 하므로 실질적 연결은 이보다 적다.
USB 인터페이스의 역사 컴퓨터와 전화기를 통합하기 위한 간단한 방식을 제공하기 위하여 컴팩, DEC, IBM, 인텔, 마이크로소프트,NEC, Nortel의 7개 회사에 의해 개발된 보편적 버스 규격이라고 할 수 있다. 이 규약이 발전하여, PC에서 최대 127개의 주변 장치들을 쉽게 통합시키기 위한 개념으로 확장되어 USB1.0 규격으로 발표된 것이다. 이 규격에서 USB 기술에 대한 다음과 같은 주요한 목표를 갖게 된다. 우선 PC주변장치 확장의 쉬운 사용과 12Mbps의 전송을 지원하는 저가격의 해결책을 제시하고자 했으며, 음성과 압축된 비디오에 대한 실시간 데이터에 대한 완벽한 지원. 혼합된 모드의 동기 데이터전송과 비동기 메시지에 대한 규약상의 유연성과 유용한 장치기술에서의 통합성 그리고 다양한 PC구성과 형태요소의 이해, 제품으로의 빠른 확산을 가능케 하는 표준환경을 제공하고 PC성능을 증가시키는 새로운 장치의 개발 등이었다.
이러한 목표로 인하여 결국 USB는 master/slave 개념과 호스트와 각 주변장치간의 직접적인 연결이나 허브를 통한 연결 하에서 작용하게 되었으며, 이는 기본적으로 시리얼버스 즉, 직렬버스 형태로 구성된다. 하지만 이는 우리가 PC에서 사용하는, 기본적인 RS-232 시리얼 환경과 혼동되는 것이 아니며, PCI 버스를 대체하는 것도 아니라는 점에 유의해야 한다. 컴퓨터의 케이스를 여는 수고를 덜어주는 진정한 플러그앤플레이 개념을 사용하는 호스트 PC에 모든 연결되는 주변장치들은 호스트상의 직접적인 USB포트나 USB허브장치를 통해서 외부적으로 연결될 수 있으며, 이러한 주변장치들을 사용할 수 있도록 12Mbps의 Full speed와 1.5Mbps의 low speed를 가지게 되었다. 1995년 WinHEC (Windows Hardware Engineering Conference)와 USB-IF(USB implementers Forum)를 결성하였다. USB 첫 제품들이 컴덱스에 소개 되기에 이르렀다. 그러던 것이 1.0 규약의 문제점들을 해결하고 실제 사용할 수 있는 주변 장치들을 위해 1998년 9월 23일 USB 1.1 규약이 다시 발표되었다.
이러한 USB 1.1 규약의 발표로 인하여 비로소 USB포트를 지원하는 칩셋들이 인텔이나 VIA, SiS, ALi 등과 같은 회사에서 출시되었고, 마더보드에 기본적으로 장착되기 시작했다. 하지만, 이러한 하드웨어상의 진전을 MS사의 윈도우가 지원하지 못하여 여러 가지 문제점을 낳았고, 윈도우95의 OSR 2.1에서 비로소 제대로 지원이 되기 시작했다. 그러나 좀 더 현실적으로 보면 윈도우98에서 부터 지원되었다고 보아야 하며, 윈도우98도 SE 버전에서 USB 주변장치들의 드라이버를 포함하는 주요한 버전업이 이루어져, 현재에 이르고 있다.
USB 주변기기의 인기를 뒷받침하고 있다. 그런 이유로 노트북용 주변기기 중 상당수가 USB 인터페이스로 개발되고 있다. USB의 실질적인 장점을 살펴본다. 핫플러그 지원으로 컴퓨터에 전원이 켜져 있는 상태에서도 바로 연결할 수 있다. 기존의 주변기기는 주로 컴퓨터에 전원이 꺼져 있을 때 연결해야 했다. USB는 컴퓨터에 전원이 켜져 있는 상태에서 연결하면 바로 PnP 기능이 동작하여 자동으로 인식을 한다. 다른 장치의 경우에는 컴퓨터 전원을 껐다가 다시 켜야만 인식되지만 USB 주변기기는 연결 즉시 바로 인식된다. 그만큼 설치하기도 편리하고 사용하기도 편리하다. 초기에는 2개의 포트가 제공되는 것이 일반적이었으나, USB를 이용한 주변기기가 많아지면서 최근에는 4개의 포트를 지원하는 것이 일반적이다. 또 USB 허브라는 장치를 이용하면 포트를 여러 개로 확장 할 수 있어 편리하다. 최대 127개까지의 주변장치를 연결할 수 있다고는 하지만, 실제로 127개가 모두 한번에 연결되는 것은 아니고, 한허브등을 이용해야 하므로 실제는 이보다 적은수가 연결된다. USB Version 1.1의 경우는 최대 12Mbps의 속도를, USB Version 2.0의 경우는 최대 480Mbps의 속도를 지원하므로 ZIP 드라이브와 같은 저장 매체에 사용되기 적합하다.
하드디스크나 CD-R 등을 연결하기에는 적합하지 않다.
그럼에도 불구하고 패러렐, 시리얼 포트보다는 속도가 빠르고 크기가 작다. 포트의 크기가 작기 때문에 USB 장치의 크기도 더불어 작아 휴대하기 편리하다는 장점을 가진다. V2.0의 경우는 빨라진 속도의 경우로 인하여 휴대형 저장장치 및 디지털카메라등 미디어 기기에도 널리 확장되어 사용된다. 4. 세계적인 표준규격 저전력을 사용하는 장치들은 별도의 전원을 공급받을 필요가 없다. 최근에는 다양한 종류의 USB 주변기기가 생산되고 있다. 본래 모뎀은 ISA, PCI 방식을 사용한다. 단 이러한 모뎀은 내장형으로서, 외장형 방식의 모뎀으로는 시리얼 방식과 PCMCIA 방식이 있다. 최근에는 여기에 덧붙여 USB 방식이 있다. USB 모뎀은 휴대가 간편하고 별도의 전원 어댑터가 필요 없다는 장점이 있다. 물론 연결방법도 쉽다. 그 외의 통신장치로는 USB 허브와 USB 케이블이 있다. 허브는 USB 포트를 여러 개로 확장시켜주는 것이며 케이블은 두 대의 PC를 연결해주는 장치이다. 두 PC를 서로 연결하여 네트워킹을 할 수 있다. 이들 장치는 별 도로 드라이버를 설치하지 않아도 바로 연결만 하면 사용이 가능하다. 또한 키보드, 마우스의 경우에는 PS/2 포트 에 연결된 키보드, 마우스와 함께 사용이 가능하다. 또 조이스틱의 경우에는 여러 개의 조이스틱을 연결해서도 사용 할 수 있다. 본래 조이스틱은 사운드 카드에서 제공되는 조이스틱 포트에 연결하며 물론 포트가 한 개이기 때문에 한 대의 조이스틱만 연결할 수 있다. CD-R, 하드디스크, ZIP 드라이브, 슈퍼디스크, 스마트 미디어 등이 USB 방식으로 제공되고 있다. 단 하드디스크의 경우에는 USB 전용 하 드디스크가 출시되는 것이 아니라 EIDE 하드디스크를 외장형 하드디스크 케이스에 장착하여 USB로 변환시켜주는 장치가 사용되고 있다. CD-R은 USB의 전송속도 한계로 인하여 4배속이 최대 한계이나, 상당히 안정적이라 평가받 고 있다. CD-R을 휴대하며 여러 컴퓨터에 장착하면서 사용해야 한다면 적당하다.
ZIP 등의 저장매체는 USB로서는 훌륭한 선택이지만 가격이 다른 인터페이스에 비해 비싸다는 단점을 가진다. TV 수신장치, 스피커, 동영상 캡쳐 카드 등이 있다. 이러한 장치들의 장점은 음질이나 화질의 손실이 없다는 점이다. PCI 사운드카드의 경우에는 PC 내부의 여러 장치들로 인하여 노이즈가 생겨 음질이 떨어진다. 반면 USB 사운드카 드는 외부에서 케이블로 연결되므로 노이즈와 음질 저하가 없다. USB 방식의 라디오나 TV 수신카드도 역시 화질이 나 음질 저하가 없다. 이러한 장치들은 주로 노트북용으로 적합하며 휴대해면서 사용하기에도 적당하다 버스 속도와 실제 디바이스가 데이터를 전송하는 속도는 달라지게 된다. USB 호스트는 각기 다른 디바이스들이 사용하는 파이프의 대역폭을 관리하는데 4가지(isochronous, interrupt, bulk, control )의 데이터 전송모드가 있다. 4가지 전송 모드 중 어떤 모드가 사용되고 있느냐에 따라 달라진다. 가장 최상의 상태는 bulk 고속 전송 모드로 약 99%의 대역폭을 사용해 초당 53MB의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 초당 10∼100Kbit/sec의 전송 속도를 가진다. 평균적으로 저속모드는 1.5Mbps의 전송 속도를 가진다. 초당 500Kbit∼10Mbit의 전송속도를 가진다. 평균적으로 풀모드는 12Mbps로 주로 하드디스크, CD-ROM/ CD-RW, ZIP drive, 스캐너, 프린터등에 사용한다. 25∼480Mbps의 전송 속도를 갖는다. 기존 Full-Speed로 사용하던 CD-ROM/ CD-RW, ZIP drive, 스캐너, 프린터등의 분야에도 널리 사용될것으로 본다.
2. USB 포트/허브 참고사항 / 이용시 주의사항 별도의 전원 연결 없이 USB 포트에서 전원을 공급 받는다는 것이다. 컴퓨터 주변기기 중 많은 장치가 500mA 이하의 적은 전력으로도 동작이 가능하다. 따라서 한개의 USB포트에 USB허브를 연결해서 확장하여 다수의 주변기기를 사용할 수 있다. 하지만 여러개의 주변장치를 HUB에 연결해서 사용할 경우 사용전류가 500mA이상으로 커지게 될경우 주변기기가 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다. 공급할 수 있도록 500mA보다 충분히 크게 설계되어 있습니다. 하지만 USB규격에 맞추어 500mA만 보장을 합니다. 그러므로 설계치보다 큰전류를 장시간 사용하게 되면 PC의 USB 포트가 손상을 입을 수 있습니다. 전원 아답터가 별도로 부착된 모델을 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. USB 1.1 장치들과 forward, backward 호환성을 유지하며 USB 1.1에 있던 Plug & Play 기능, 드라이버 자동 설치, 전원 관리 기능 등은 그대로 유지하고 있다. 즉 기존에 사용하던 USB 1.1 장치들을 수정 없이 그대로 USB 2.0환경에서 사용할 수 있다. 1. USB2.0의 장점
전송속도(Data transfer rate)는 버스가 얼마나 바쁘냐(busy), 4가지 전송 모드 중 어떤 모드가 사용되고 있느냐에 달려있다. 최상의 상태는 high speed bulk transfer 모드로 약 90%의 버스 폭(Bandwidth)를 사용하여 53Mbyte/sec의 속도로 데이터를 전송할 수 있다.
USB 2.0에서는 앞의 2가지 모드 외에 high speed(480Mbps)가 추가 되었다. 따라서 모든 USB1.1 장치들은 USB2.0장치들과 같이 사용할 수 있으나 USB 1.1 장치로서 동작된다. 따라서 USB1.1 host controller에 USB2.0장치를 연결하여 사용할 수 있으나, USB2.0의 장점인 최대 480Mbps의 속도는 낼 수 없다.
USB2.0 Ready라고 제품에 표시하고 있다. (EHCI즉 Enhanced Host Controller Interface 지원). PC본체에 내장 되었거나 별도로 PCI card 또는 Card bus(노트북 경우)로 설치하여야 함. USB2.0용 허브 드라이버가 있거나 OS에서 지원 되어야 함. 허브를 사용하지 않을 경우는 참고로 지원하고 있는 OS 환경으로는 Windows 98SE, Windows ME, Windows 2000, Windows XP이나 제품을 공급하는 제조사 마다 지원하는 OS가 다르다. 제품을 구입시 지원 OS를 필히 확인할 필요가 있으며 대부분 Windows 95, Windows NT는 지원하지 않는다. Mac의 경우는 Mac OS X에서는 USB2.0을 지원하나 Mac OS 8.6과 9.x의 환경에서는 USB2.0 디바이스가 USB1.1로만 동작된다.
8. USB1.1 케이블을 USB2.0 환경에서 사용할 수 있는지?
11. USB2.0장치에 필요한 요소들 표준에서 보장하는길이가 5M이므로 5M 이상에서 동작하지 않았다고 해서 케이블이나 주변장치가 불량이라고 볼수는 없습니다. 동작을 해도 속도가 저하되거나 중간에 이상동작을 하는 경우가 발생할 수 도 있습니다. 대부분 직접 자신의 PC에 연결해서 시험해 보는 수밖에 없습니다. 제가 시험할때 보면 PC에 따라서도 될수도 있고 않되는 경우도 있었습니다. 5M마다 신호나 전원을 다시 중계해서 증폭해주는 역할을 한다고 보시면 됩니다. 하지만 이또한 가격이 2만원 정도이기 때문에 권할만 것이 못됩니다. 부득이 5M 이상에서도 사용하기 위해서는 적용할 수도 있겠지만, 제가 볼때는, 그렇게 먼거리에 있는 주변장치를 사용할 목적이라면 USB 방식이 아닌 다른 버스방식을 고려하는 것이 오히려 더 바람직한 방법이라고 보여집니다. 광케이블을 이용해서 대략 40m 까지 가능한 제품도 나왔있다고는 합니다. 국내업체가 직접 개발한 것은 아니고, 외국업체인 것으로 압니다. 테스트를 해보시는 방법밖에 없습니다. 직접 케이블 안의 구조를 바꿔가면서
또하나의 세상 또 하나의 브랜드 (주)지엔아이티 http://www.gnit.kr
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