＜컴퓨터 이야기 22＞ 칩셋(Chipset)

[봄돌아빠]

컴퓨터 시스템은 CPU, 메모리, 하드 디스크 등등의 다양한 장치들로 구성되어 있습니다. 이러한 장치들이 장착되고 연결되는 곳이 메인보드라는 것을 앞에서 설명하였지요. 이렇게 메인보드에 연결된 다양한 장치들을 제어하고 조율하는 기능이 필요합니다. 컴퓨터 개발 초창기의 메인보드에는 각 장치들을 별도로 담당하는 제어 회로를 여러 개 달아 이러한 역할을 수행했습니다. 그러다 보니 컴퓨터의 기능이 확장될 때마다 더 많은 제어회로가 필요해져서 메인보드 크기도 커질 뿐더러 가격도 올라가기 마련이었습니다. 그래서 이러한 문제점을 극복하기 위해 각 제어회로들을 통합하여 하나 또는 몇개의 반도체 칩에 집적하여 모은 것이 바로 칩셋(chipset)입니다. 칩셋은 여러 가지 제어 회로를 함께 내장하고 있기 때문에 혼자서 복수의 장치들을 제어할 수 있습니다. 이러한 칩셋의 등장으로 생산 비용을 감소 시킬 수 있고 PC의 크기도 줄일 수 있게 되었습니다.

컴퓨터 전체의 핵심이 CPU라면 칩셋은 메인보드의 핵심입니다. 컴퓨터 메인보드의 외형을 살펴보면, CPU나 램과 같은 별도의 부품을 제외한 상태에서 가장 눈에 띄는 큰 칩이 있는데 이것이 바로 칩셋입니다. 칩셋은 워낙 많은 역할을 수행하기 때문에 부하가 많이 걸리는 편이라 작동 시 발열도 심하게 납니다. 때문에 메인보드 칩셋에는 방열판이나 냉각팬이 덮여 있는 경우가 많습니다.

칩셋 역시 CPU 소켓과 마찬가지로 CPU 제조사마다 다른 것을 사용합니다. 칩셋을 생산하는 업체는 인텔, AMD, NVIDIA, VIA, SiS 등이 있습니다. 그리고 CPU 소켓 규격이 같더라도 칩셋이 달라지면 호환되는 CPU의 종류 및 메인보드의 전반적인 기능 및 성능에 차이가 납니다.

일반적인 메인보드의 칩셋 구성

컴퓨터 시스템의 종류에 따라 조금씩 차이가 있을 수 있지만, 일반적인 PC용 메인보드에는 ‘노스브리지(Northbridge)’와 ‘사우스브리지(Southbridge)’라고 하는 2개의 칩셋이 붙어 있는 경우가 많습니다. 두 칩셋은 각각 역할이 다릅니다. 노스브리지는 CPU와 가까운 곳에 위치하고 있는데, CPU와 램을 제어하는 것이 주된 업무입니다. 노스브리지는 CPU의 외부 인터페이스로서 시스템 버스(CPU 버스와 메모리 버스), AGP 버스, PCI 버스를 중재하는 기능을 수행합니다. 그러므로 메모리 장치나 그래픽 장치와 같은 고속의 장치의 제어를 담당하는 것입니다. 메인보드의 성능은 바로 이 노스브리지에 의하여 좌우된다고 할 수 있습니다. 노스브리지는 메인보드의 가장 중요한 부품입니다. 따라서 메인보드의 종류는 장착된 이 칩셋의 명칭에 의하여 분류됩니다. 노스브리지 칩셋을 알면 그 메인보드가 어떠한 CPU를 지원하는지, 또 어떠한 하드디스크나 그래픽 카드를 지원하는지 등을 알 수 있게 됩니다.

그리고 사우스브리지는 노스브리지에 비해 CPU와 약간 거리가 떨어져 있는 곳에 설치되어 있는 경우가 많습니다(보통 PCI 슬롯 부근에 위치합니다).

 노스브리지가 연산에 관련된 장치를 제어하는 것과 달리, 사우스브리지는 입출력장치 제어에 주로 쓰입니다. 하드디스크나 광드라이브(ODD)가 연결되는 IDE / SATA 포트, 키보드나 마우스가 연결되는 USB 포트, 랜카드나 사운드카드와 같은 저속 확장 장치를 꽂는 PCI 슬롯 등의 제어를 사우스브리지가 담당하고 있습니다. 초기에는 사우스 브리지의 발열이 그다지 높지 않아 방열판 등의 별도의 냉각장치가 존재하지 않았으나, 입/출력 속도가 빨라지면서 발열이 높아져 별도의 냉각장치가 필요하게 되었습니다.

요즘은 '노스브리지'를 'MCH(Memory Controller Hub:메모리 컨트롤러 허브)'로 '사우스브리지'를 'ICH(I/O Controller Hub:입출력 컨트롤러 허브)'라고 부르기도 합니다. 코퍼마인 팬티엄3의 등장과 함께 인텔에서는 기존의 브리지 구조를 새롭게 개선한 800 시리즈 칩셋을 발표하였습니다. 이 칩셋은 MCH와 ICH를 통해 기존의 칩셋이 가지던 기능들을 재분배하고, 이 칩들간의 연결 방법 또한 기존의 PCI 버스를 이용한 방법에서 허브 연결로 바꾸었습니다. 일단은 두 칩을 쓰기 때문에 관용적인 명칭으로 '브릿지'라고 부르기도 하지만, 개념적인 측면에서 맞는 건 '허브' 지칭입니다.

신세대 메인보드 칩셋의 특징

최근에는 이 두 칩셋의 역할과 구성이 달라지는 경우도 종종 발생하고 있습니다. 예를 들어 2003년에 등장한 AMD의 ‘애슬론 64’ CPU와 2008년에 나온 인텔의 ‘코어 i7 900 시리즈’ CPU는 메모리 제어기(memory controller)를 내장하고 있어서, 칩셋을 거치지 않고 CPU가 직접 메모리(RAM)를 제어할 수 있습니다. 때문에 이후에 나온 양사의 메인보드 칩셋에는 메모리 제어 기능이 제거되었습니다.

그리고 2009년에 출시된 ‘코어 i5 700 시리즈’ 이후에 나온 인텔 CPU는 메모리 제어기를 포함한 기존의 노스브리지 기능의 대부분을 CPU에 통합시켰습니다. 때문에 이후의 인텔 계열 메인보드에는 노스브리지, 사우스브리지 구분 없이 1개의 칩셋만 장착되어 나오고 있습니다.

 

<최근에는 1개의 칩셋을 갖춘 메인보드가 점차 늘어나는 추세다.>

이 외에도 대만의 메인보드 칩셋 제조사인 SIS는 노스브리지와 사우스브리지의 기능을 통합해 가격을 낮춘 칩셋을 다수 내놓아 1990년대 후반과 2000년대 초반 사이에 저가형 메인보드 시장에서 관심을 받은 바 있습니다.

그리고 일부 메인보드 칩셋의 경우, 그래픽카드의 핵심 칩인 GPU(Graphics Processing Unit)기능을 내장하고 있는 것도 있습니다. GPU 내장 칩셋을 탑재한 메인보드는 별도의 그래픽카드를 꽂지 않고도 화면을 출력할 수 있어서 경제적입니다. 다만 별도의 그래픽카드에 비해 3D 그래픽 성능이 떨어지는 편이므로 게임용으로 사용하기에는 적합하지 않고 일반적인 사무용이나 동영상 재생용 PC에 주로 사용됩니다.

위와 같이 칩셋은 메인보드의 전반적인 성능 및 기능을 좌우하는 가장 중요한 요소입니다. 특히 칩셋의 종류에 따라 해당 메인보드와 호환되는 CPU 및 램, 그래픽카드, 하드디스크 등을 비롯한 각종 부품들의 규격 역시 달라질 수 있습니다. 따라서 새로운 PC를 구매하거나 기존 PC를 업그레이드할 때 메인보드의 칩셋이 무엇인지 반드시 확인하고 해당 칩셋에 대한 정보를 조사해 보는 것이 좋습니다.
2012년 현재 인텔에서는 보급형 메인보드용 H61, 고급형 메인보드용 H67과 P67, 그리고 전문가용 메인보드를 위한 X79 등의 칩셋이 주력이며, AMD는 870, 880G 등의 보급형, 970, 990FX 등의 고급형 칩셋과 A55, A75 등의 APU용 칩셋을 주력으로 판매하고 있습니다.

<참조글>

인텔 칩셋 히스토리 : http://www.acrofan.com/ko-kr/consumer/content/20081109/0000020001

AMD 칩셋의 종류 : http://www.amd.com/kr/products/desktop/chipsets/Pages/desktop-chipsets.aspx