Bus Contention은 여러 장치가 동시에 하나의 버스를 사용하려고 할 때 발생하는 충돌 현상을 의미합니다. 시스템 버스는 CPU, 메모리, I/O 장치 등 여러 장치가 데이터를 전송하기 위해 공유하는 경로이기 때문에, 한 장치가 버스를 사용할 때 다른 장치는 대기해야 합니다. 이로 인해 데이터 전송 속도가 느려지거나 성능이 저하될 수 있습니다.
- Bus Contention의 원리와 발생 과정
버스 컨텐션은 여러 장치가 동시에 버스를 통해 데이터를 보내거나 받으려고 할 때 발생합니다. 일반적으로 컴퓨터 시스템에서는 특정 장치가 버스를 사용할 권한을 요청하는 버스 요청(Bus Request)과 요청이 승인되는 버스 허가(Bus Grant) 과정을 통해 충돌을 방지하려고 합니다. 하지만 시스템의 장치 수가 많아지고 데이터 처리 요구량이 높아질수록 이러한 충돌이 잦아질 수 있습니다.
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Bus Contention이 미치는 영향
• 데이터 전송 지연: 여러 장치가 동시에 버스를 요청할 경우, 각 장치는 버스를 사용할 때까지 대기해야 하므로 데이터 전송이 지연됩니다.
• 성능 저하: 시스템 성능이 저하될 수 있으며, 특히 실시간 응답이 중요한 애플리케이션에서 문제를 일으킬 수 있습니다.
• 버스 효율 저하: 버스 사용 효율이 낮아지면서 시스템 자원의 비효율적 활용이 발생할 수 있습니다. -
Bus Contention 해결 방법
• Arbitration (중재) 기법: 각 장치가 버스를 사용할 수 있는 우선순위를 정해 충돌을 줄이는 방법입니다. Fixed Priority Arbitration과 Dynamic Priority Arbitration이 있으며, Dynamic Priority는 상황에 따라 우선순위를 조정해 효율적으로 대기 시간을 줄입니다.
• Bus Segmentation (버스 분할): 여러 개의 독립된 버스를 만들어, 각 버스가 서로 다른 장치를 담당하도록 하여 병목 현상을 줄이는 방법입니다.
• Time-Multiplexing (시간 분할 방식): 특정 시간 동안 한 장치만 버스를 사용하도록 하여 충돌을 줄입니다. -
Bus Contention의 예와 전망
현대 시스템에서는 PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) 같은 고속 인터페이스가 도입되면서 버스 컨텐션 문제를 완화하고 있습니다. PCIe는 각 장치에 전용 경로를 제공하는 방식으로 병목 현상을 줄여 고성능 컴퓨팅 환경에서 유리한 특성을 가집니다. 향후 버스 기술은 컨텐션을 최소화하면서도 대역폭을 높이는 방향으로 발전할 것입니다.
