1. USB란 무엇인가?

 USB란 Universal Serial Bus의 약어로, CTI (Computer Telephony Integration)산업의 성장을 위해 상호접속 (Interconnection)의 필요성을 인식한 정보통신의 선두 격인 인텔, 마이크로소프트, 컴팩, IBM, NEC, DEC및 Nortel등이 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.

1999년 윈도우 98의 대중화에 이어 두번째로 주목할만한 PC 시장의 변화는 USB라는 새로운 인터페이스의 보급이라 할 수 있다. 아직까지는 단점보다 장점이 더 많이 부각된 USB. 과연 새롭게 발표된 2.0 규격과 함께 더욱 강세를 보일 USB는 어떤 기술인지, 그 원초적인 내용에 대해 자세히 알아보자.

현재 출시되어 있는 대부분의 USB(Universal Serial Bus) 제품들은 1.0 규격에 맞춰 제작된 것이다. 이 USB 1.0 규격은 지난 1996년 1월 인텔, 컴팩, NEC 및 마이크로소프트에 의해 재정 되었으며 이때는 단순한 규격에 대한 정의 수준에 머물렀고, 실제 실용화를 위한 규격은 아니었다.

하지만, 1998년에는 전기적인 전송 규격과 프로토콜 같은, 하드웨어와 소프트웨어 기술이 통합되어 새롭게 USB 1.1 규격이 발표되었다. 이렇게 실용적인 규격이 마련됨과 동시에 인텔과 VIA, SiS, ALi 등과 같은 마더보드용 칩셋 제작사들은 USB 포트를 지원하는 칩셋을 발표, 마더보드 제작사들을 주축으로 지금처럼 PC에 USB 포트가 기본적으로 장착되기 시작됐다.

이를 기점으로 USB를 이용하는 장치들이 급격히 늘고 있는데, 이들 장치들을 구입하기 전에 USB의 장단점과 특징을 명확하게 파악해놓는 것이 중요하리라 생각한다.

실제로 USB를 이용한 장비들이 대거 등장하면서 USB이 장점들이 급격히 부각되고 있지만 숨겨진 단점과 문제점들은 그리 잘 알려져 있지 않았기 때문에, USB 장비를 무조건 구입했다가 당황해 하는 사용자들이 많이 있다. 이를 위해서 USB의 장점과 단점, 그리고 향후 방향에 대해 알아보자.

그러면, 과연 USB가 어떤 장점들을 가지고 있기 때문에 이렇게 선풍적인(?) 인기를 끌고 있는지, 장점에 대해 먼저 알아보도록 하자.

컴퓨터의 주변 장치들을 보면 대부분이 사용자가 손으로 직접 조절해야 하는 경우가 대부분이다. 예를 들어 모니터를 보면 모니터에는 화면을 정확하게 맞추기 위해 많은 버튼이 있다. 그렇다면 이것을 소프트웨어를 이용하여 마우스로 손쉽게 조절할 수 있으면 어떨까?

무척 편리하고 빠르게 화면 조절이 가능할 것이다. 실제로 USB 모니터의 경우, USB 케이블을 연결하면 USB 허브로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 프로그램만 설치하면 굳이 모니터의 OSD(On Screen Display) 스위치를 누르지 않아도 마우스의 움직임으로 화면의 위치나 크기 등을 조절할 수 있다.

이처럼 사람과 컴퓨터 또는 주변장치와의 인터페이스를 편리하게 처리할 수 있도록 돕는 역할을 하게 된다. 이외에도 키보드, 마우스 등 모든 장치들이 해당할 수 있다.

이러한 기능의 제공은 통신 기능을 통해서 지원되는 기능이며 궁극적으로 컴퓨터에 많은 수의 통신 포트를 내장해야 지원이 가능하였지만 USB는 최대 127개의 주변기기를 연결할 수 있기 때문에 세세한 영역까지 손쉬운 지원이 가능하다는 장점이 있다. 이점이 첫번째로 손꼽히는 USB의 장점이다.

 

컴퓨터에는 각종 외장형 장치들이 존재한다. 예를 들어 하드디스크 드라이브, CD-ROM 드라이브, ZIP 드라이브와 같은 저장 장치류 이외에도 모뎀, 키보드, 마우스 등이 이에 해당한다. 참고로 프린터, 스캐너, 스피커는 주변 장치에 해당한다.

이들 외장형 장치는 컴퓨터의 내부에서 커넥터를 이용해 연결하거나 또는 미리 정해진 포트에 연결해야하는 장치들이며 SCSI 인터페이스와 같은 외장 인터페이스를 제공하는 부품을 추가하거나 또는 기존의 직렬/병렬 포트를 이용해야 한다. 따라서 연결 가능한 장치의 개수에 한계가 있고 또한 단순하게 통신 기능만을 제공하므로 장치의 구동을 위해서 별도의 전원 공급 장치를 필요로 하게 된다.

이 때문에 외장 장치들의 이동성과 편리성은 줄어들게 마련이다. 하지만 이에 반해 USB 포트는 기본적으로 각 기기 당 100mA의 전원을 공급할 수 있으며, 허브에서 최고 500mA의 전원을 공급할 수 있다. 따라서 외장형 장치에 별도의 전원 공급 장치가 없어도 USB 케이블만 연결하면 곧바로 사용이 가능하다.

보통 한 개의 USB 포트는 최대 16개의 USB 장치를 설치할 수 있으며, 그 이상의 장치를 연결하기 위해서는 허브를 내장한 장치나 별도의 허브를 설치해야 한다. 이때 한 개의 허브에 종속되는 장치들은 역시 16개로 제한되며, 또한 최대 500mA의 전력을 공급할 수 있다. 따라서 USB 장치를 연결할 때는 이러한 제한점을 고려해야 한다.


USB를 위한 별도의 소프트웨어가 있는가?
 1996년 10월에 발표된 OSR2.1부터 USB장치를 인식할 수 있는 기능이 제공되었으며 Windows98은 USB의 가장 완전한 지원을 제공한다.

USB의 활용분야는 무엇인가?
 디지털 이미지, PC Telephony 및 멀티미디어 게임등이 대표적 활용분야로서, 프린터, 스캐너등 주변기기에서 이더넷, DSL, ISDN 및 위성통신등 초고속 통신에 이르기까지 새로운 활용분야로 기회가 확대될 것이다.

USB주변기기에는 어떤 것이 있는가?
 디지털 카메라, 모니터 컨트롤, 전화, 모뎀, 키보드, 마우스, CD-ROM Devices, 조이스틱, 테이프/플라피 드라이브, 스캐너, 프린터에서, MPEG-II 제품, Data Gloves 및 디지타이져등이 USB로 PC에 연결할 수 있다.
아울러 CTI분야에서도 ISDN이나 디지털 교환기등에 저가의 인터페이스를 제공한다.

기존의 시리얼이나 패러럴은 사라지는가?
 하루 아침에 시리얼이나 패럴렐을 대체할 수는 없겠지만 빠르게 저/중급 대역의 주변기기 연결 수단으로 자리매김할 것이다.

USB가 기존의 PC나 주변기기 가격에 영향을 미치나?
 Add-in 카드나 별도 전원이 필요 없으므로 PC 주변기기를 더 싸게 이용하는데 일조할 것이며 USB의 Hot Swapping 기능은 비즈니즈 고객들이 손쉽게 주변기기를 붙혔다 뗐다할 수 있을 뿐만 아니라 주변기기를 공유하게 함으로써 비용을 줄일 수 있도록 할 것이다.

한번에 몇 개의 USB주변기기를 연결할 수 있는가?
 기술적으론 127개의 독립된 주변기기를 붙일 수 있게 하지만, 일부 주변기기는 USB 대역을 확보해야 하므로 실질적 연결은 이론보다는 다소 덜 연결된다.

 기타 USB 설치

내 PC가 USB를 지원하는지 어떻게 알 수 있나?

Windows95나 98사용자라면, http://www.usb.org/usbready.exe에서 USB시험판 유틸리티를 다운로드하여 검증해 볼 수 있다. 간단히는 1997년 이후 제조된 PC라면 아마 USB가 지원될 것으로 사료된다. Main Board에 USB Port가 없다면 USB port를 지원하는 별도의 Adapter가 필요하다.

USB Device를 Windows NT나 Windows2000에 쓸 수 있나?
NT3.5나 4.0 (서비스팩 4 포함)은 USB를 지원하지않는다.
Windows2000 (NT5.0)은 USB의 전지원이 가능하다.하지만 아직 모든 제품의 드라이버가 완성된 것은 아니다.

USB장치를 어떻게 설치하는가?
Windows환경하의 PC라는 전제하에
1) PC에 USB 커넥터가 있는지 확인한 후
2) Windows98로 Upgrade한 후(Windows95 OSR2 버전이후)  

3) 설치하려는 장치의 필요한 설치 소프트웨어를 돌린 후
4) 장치를 꼽으면 된다

BIOS설정시 무엇을 설정해야 하는가?
BIOS 업체에 따라 다르나, “Peripheral Configuration”하의 “USB Interface”나 “Advanced Setup” 혹은 “PCI Control”을 Enabled로 설정하여야 한다.

Low/High power 장치와 Bus/Self powered Hub와의 연결은?
High Power장치는 Self-powered Hub에만 연결해야 하며, Low Power장치는 Bus 혹은 self-powered Hub에의 연결이 가능하다.
High Power장치는 USB power에서 100mA이상을 소모하는 장치를 말하며, 보통 bus-powered camera및 bus-powered hub등이 있다.
Low Power장치는 100mA이하를 소모하며 통상 마우스, 키보드, 조이스틱등이 해당되며 흔히 전원이 같이 공급되는 장치를 (Self-powered) 의미한다.


Cable길이에 대해선?

실제적으로, USB 사양은 케이블 길이에 대해 Full Speed 장치간에는 5미터, Low Speed 장치는 3미터로 제한을 두고 있다.

3M 혹은 5M 이상되는 Cable은 왜 사용할 수 없는가?
USB의 전기적 디자인상 허용이 되지 않기 때문이다.
USB를 디자인할 때, USB Data Line에 전자기장의 처리를 위해 케이블 길이를 4미터 범위로 제한하는 결정을 했으며 이는 이점이 많이 있었으며 USB가 Desktop환경에 맞게 설계된 바, 그 길이가 수용될 수 있었다.

내 PC에서 얼마나 멀리까지 USB장치가 떨어져있을 수 있는가?
5미터 케이블로 최대 5개의 허브로 연결되었을 시 30미터까지 가능하다.

PC대 PC를 USB로 연결하려면?
USB Bridge (USB-USB Adapter)로 연결할 수 있다.

Null Modem처럼 직접 연결할 수는 없는가?
그렇다. 만일 A대 A cable로 연결하려 한다면, 두 PC의 전원장치의 누전을 일으키거나, PC를 망치거나, 화재를 불러 일으킬 수도 있다.
설사 전원장치의 문제가 없다손 치더라도 USB 자체가 두 PC가 Communication할 수 있는 기능은 없으므로, USB Bridge로 연결해야만 한다.

그렇다면 A대 A Cable은 왜 만드는가?
대다수의 케이블 업체들은 USB가 비록 빠르긴 하지만, PC의 시리얼 포트와 같다고 여겨 필요한 USB의 연결을 위해 모든류의 하드웨어를 필요로 한다고 결론지은 것 같지만 이는 잘못된 것이다.
USB제품을 연결하기 위한 케이블은 A대 B 케이블로 그 길이만 다를 뿐이다.
일부 특수용 장치가 비규격의 커넥터를 사용하므로 케이블로 특수 케이블을 사용할 뿐이다.

모든 PC를 USB로 연결하려면?
몇대의 PC를 묶기위해선 USB Bridge나 한 두개의 허브로 충분하다.
USB가 LAN으로 디자인된 것이 아니므로 실제 LAN을 원한다면 이더넷과 같이 실제 LAN을 사용하기를 권한다.

두 대의 PC로 USB프린터나 기타 주변기기를 공유할 수 있는 방법은?
현재로서, 가장 간단하고 최적의 방법은 그것을 필요로 하는 PC에 프린터를 연결하는 것일 것이다.
다소 쉬운 방법으론 공유하고자 하는 주변기기를 USB Hub에 연결하고 PC와 Hub를 USB Cable로 묶어주는 것이다.
따라서 허브가 연결되어 있는 PC만 바꾸어주면 되는 것이다.

USB장치를 Network로 묶으려면?
USB to Ethernet과 같은 장치가 필요하며 이는 USB의 호스트 역할을 할 수 있는 것이다.

 


USB란 Universal Serial Bus의 약어로서 과거의 느린 병렬, 직렬 포트를 새롭고통일된 하나의 인터페이스로 대체할 목적으로 만들어진 규격입니다. IBM, 인텔, MS 등의 개발업체와 컴팩, DEC, NEC, 노턴 텔레콤 등 모두 7개의 업체가 중심이 되어서 만들어진 규격입니다.



2. 왜 USB를 개발했는가?
AT이상의 컴퓨터를 한번이라도 뒷면을 보신 분들은 참으로 다양한 코드가 컴퓨터의 본체에 꼽혀있는 것을 알 수 있습니다. 전원코드야 그렇다고 치더라도 대략 살펴보면 모니터 연결케이블, 모뎀의 전화선, 사운드 카드의 연결선, 마이크, 프린터 연결선, 키보드 연결선, 마우스 연결선 이 정도가 기본입니다. 여기에 좀 더 추가되면 요즈음 인기 있는 DDR 연결선, 스캐너
연결선, 외부 보조 기억장치 연결선, 조이스틱 연결선 기타 등등..
새로운 장비를 하나 사와서 연결한다는 것이 도저히 엄두가 안난다거나 포화될 때로 포화된 프린터용 병렬케이블이라던가 각각의 자원을 소비한다던가 이러한 문제를 해결할 통일되고 간편한 연결방식으로 개발된 것이 바로 USB입니다. 단 기본적으로USB는 저속 장비 연결용입니다. 고속연결용으로는 IEEE 1394를 권장하고 있습니다.



3. USB의 규격
USB의 규격은 다음과 같습니다. 전송속도는 12Mbps입니다. 스카시 등에 비하면 그리빠른 속도는 아니지만 주로 외부기기와의 연결에 사용된다는 점을 고려하면 충분히빠른 속도입니다. 참고로 직렬포트의 속도는 9600bps입니다. 이 규격이 개발된 것은 1996년입니다. 이러한 USB는 그 특성상 메인보드의 칩셋차원에서 지원을 해야만 제대로 사용이 가능한데 이러한 USB를
최초로 지원한 메인보드 칩셋은 인텔의 HX부터이고(정확히는 사우스 브리지인 82371SB) 그 이후에 출시된 모든 칩셋에는 이러한 기능이 자체적으로 내장되어 있습니다. 일부 HX보드는 USB를 지원하지만 포트를 메인보드에 내장하지는 않습니다.

또한 하드웨어적인 지원과 함께 OS차원에서도 지원이 되기 시작했는데 처음으로 USB장비를 지원한 것은 윈도우즈 95의 OSR-2부터입니다. 되도록 윈도우즈 98을사용하는 것이 USB의 사용에는 보다 유리하다고 할 수 있습니다.



4. USB의 기술적 특징

1) 연결성
USB는 이론상 하나의 선으로 모두 128개의 장비를 연결 사용이 가능합니다.
물론 하나는 USB와 PC를 연결하므로 총 사용 가능 개수는 127개입니다. 이것은 상당부분 스카시의 연결방식에서 따온 것으로서 이러한 스카시의 연결방식을 데이지 체인(Daisy Chain)이라고 합니다. 그러나 막상 연결할 때에는 USB는 허브(HUB)라는 것을 이용합니다. 이것은 데이지 체인이 환형의 일직선 구조를 갖는데 반하여 하나의 허브로부터 분기하는 나무형 구조 (흔
히 트리구조라고 함)을 갖습니다. 그래서 상대적으로 연결성은 편리하나 구조자체는 조금 더 복잡해졌다고 할 수 있습니다.

2) 핫 플러깅
컴퓨터의 장비 중에는 스캐너와 프린터처럼 한번 연결하면 일년 내내 거의 이동 없이 그 자리에서 그대로 사용하는 장비가 있는가하면 디지털 카메라나 이동형 저장기기같이 자주 탈부착을 해야하는 장비도 있게 마련입니다.
기존의 거의 모든 연결방식은 반드시 컴퓨터의 전원을 내리고 장치를 연결하고 다시 전원을 넣어서 사용하는 방식입니다.
그러나 USB는 이러한 번거러움없이 전원이 들어와있던 그렇지 않던 간에 문제없이 탈부착이 가능합니다. 이렇게 전원이 들어왔을 때 탈부착이 가능한 것을 핫 플러깅(Hot Plugging)이라고 합니다.
원래가 USB방식이 이동성과 노트북 등을 염두에 두고 만들어진 기술이기때문 인데, 이는 또한 USB를 제어하면서 송수신하는 작업에 있어서 복잡한 IRQ의 충돌 등에서 거의 완벽하게 자유로워졌다는 것을 의미하기도 합니다.
즉 일일이 마우스, 키보드, 프린터 등의 장비의 연결순서와 연결방식 그리고 연결 우선 순위등을 사용자가 일일이 지정해주던 방식에서 USB가 자체적으로 이러한 기능을 수행하게 된 것입니다. 이것은 다음에서 좀더 자세히 살펴보겠습니다.

3) 자체 전원 공급
USB 기기는 크게 자신이 별도의 전원을 확보하여 사용하는 Self Powered Device (대부분 대형 기기)와 USB케이블을 통해 전원을 공급받는 Bus Powered Device의 2종류로 나누어집니다. 또한 Bus Powered Device의 경우 다시 USB가 공급할 수 있는 맥시멈인 500mA까지 소비가 허용되는 High Power Device와 최대 100mA까지 허용되는 Low Power Device로 나누어집니다.
USB 허브는 대부분 High Power Device이며 버스에서는 500mA의 맥시멈 전력을 공급받습니다. 여기서 다시100mA는 자체 소비하고 나머지 400mA를 4개의 포트에 배분하게됩니다.

USB의 연결선을 유심히 보시면 모두 4가닥의 선이 있습니다. 그 중 2개의 선은 데이터의 송수신에 사용되고 나머지 2개의 선은 외부기기에 전원을 공급합니다.

4) 비교적 고속 인터페이스
초당 12Mbps (보정을 거치면 대략적으로는 8Mbps)라는 속도는 외부기기의 연결용으로는 상당히 고속 인터페이스입니다. 우리가 사용하는 모든 데이터는 이진수를 기준으로 하고있으며 컴퓨터에서는 이것을 전기적 신호로 해석합니다.
우리가 기존에 사용하던 RS-232C 인터페이스에서는 0과 1의 데이터를 전기신호로 표시할 때, 기준 전위에 대해 -12V를 0, +12V를 1로 하고 표현하고 있습니다.
즉 0에서 1로, 1에서 0으로 데이터의 변화를 완성하는데 24V라는 상당히 큰 전압변화가 필요합니다. 이에 비해 USB는 신호선 2개에(나머지 2개는 전원선) 최소 0.7V의 전압차이로 데이터가 0인지 1인지를 판단합니다. 이런 전압의 변화에 필요한 시간이 짧아지면 짧아질수록, 또 0과 1의 판단에 필요한 전압차가 적어지면 적어질수록 데이터를 고속으로 송수신할 수 있습니
다. USB가 비교적 고속인 것은 저전압에서 전기적 신호의 변화로 데이터를 송수신 할 수 있기 때문입니다.