Кіріспе

IBM-нің 64 биттік нұсқаулар жиынтығы архитектурасы, оның негізгі компьютерлерінде іске асырылған z/Architecture, бастапқыда және қысқа мерзімге ESA Modal Extensions (ESAME) деп аталды. Бұл IBM-нің 64 биттік күрделі нұсқаулар жиынтығы компьютер (CISC) архитектурасы болып табылады. IBM өзінің алғашқы z/Architecture негізіндегі жүйесін – z900-ді 2000 жылдың соңында таныстырды. Кейінгі z/Architecture жүйелеріне IBM z800, z990, z890, System z9, System z10, zEnterprise 196, zEnterprise 114, zEC12, zBC12, z13, z14, z15 және z16 кіреді. z/Architecture бұрынғы 32 биттік дерек/31 биттік адрестеу архитектурасы ESA/390 және оның алдыңғы нұсқаларымен, тіпті 32 биттік дерек/24 биттік адрестеуге ие System/360 жүйесімен де кері үйлесімділікті сақтайды. IBM z13 – ESA/390 архитектуралық режимінде операциялық жүйені іске қосуды қолдайтын z Systems серверінің соңғысы. Дегенмен, бастапқыда ESA/390 архитектурасында жұмыс істеу үшін жазылған барлық 24 биттік және 31 биттік проблемалық жағдайдағы қолданба бағдарламалары бұл өзгеріске ұшырамайды.

Операциялық жүйелерді қолдау

IBM операциялық жүйелері z/OS, z/VSE, z/TPF және z/VM – z/Architecture-ді қолдайтын MVS, VSE, Transaction Processing Facility (TPF) және VM нұсқалары болып табылады. z/OS, z/VSE және z/VM-нің ескі нұсқалары 32 биттік жүйелерді қолдауды жалғастырды; z/OS 1.6 және одан кейінгі нұсқалары, z/VSE 4 және одан кейінгі нұсқалары, z/VM 5 және одан кейінгі нұсқалары z/Architecture-ді қажет етеді. Linux, Linux on IBM Z арқылы z/Architecture-ді де қолдайды.

z/Architecture бірнеше бір мезгілдегі операциялық жүйелер мен қолданбаларды, тіпті олар әр түрлі адрестік өлшемдерді қолданса да, іске қосуға мүмкіндік береді. Бұл бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеушілерге өздерінің қолданбалары мен дерек құрылымдары үшін ең тиімді адрестік өлшемді таңдауға мүмкіндік береді. 2009 жылдың 7 шілдесінде IBM өзінің операциялық жүйелерінің бірінің жаңа нұсқасын жариялаған кезде, Architecture Level Set 4 (ALS 4) бар екенін және System z10 және одан кейінгі машиналарда іске асырылғанын жасырын түрде мәлімдеді. ALS 4 сондай-ақ LOADxx-те ARCHLVL 3 ретінде көрсетілген, ал бұрынғы z900, z800, z990, z890 және System z9 ARCHLVL 2-ні көрсеткен. System z10 туралы бұрынғы хабарламаларда ол z/Architecture-ді 50-ден астам жаңа машиналық нұсқаулар, 1 МБ беттік кадрлар және аппараттық ондық үзіліс нүктесі (HDFU) сияқты қосымшалармен іске асыратыны айтылған. z/Architecture үшін көптеген операциялық жүйелер, соның ішінде z/OS, тиімділік және үйлесімділік себептерімен, архитектуралық шектеулер емес, әрбір виртуалды адрес кеңістігінің алғашқы 2 ГБ-ға (31 адрес биті немесе 231 адрестелетін байт) кодты орындауды әдетте шектейді. IBM Z-дегі Linux кодты 64 биттік адрес диапазонында орындауға мүмкіндік береді.

z/OS

Әрбір z/OS адрестік кеңістігі, 64 биттік адрестік кеңістік деп аталады, оның көлемі 16 эксабайтқа тең.

Кодты (немесе аралас) бос орындар

Java бағдарламалау тілінің z/OS нұсқасы ерекше жағдай. z/OS виртуалды жады нұсқасы бірнеше 2 ГБ көлеміндегі адрестік кеңістіктерді қолдайды, соның арқасында 2 ГБ-тан артық бағдарламалық код бір уақытта жедел жадта орналаса алады.

Тек деректерге арналған кеңістіктер

Тек деректерге арналған жад кеңістігі – оқылғанға және жазылғанға болатын, бірақ орындалатын код ретінде қолданылмаған жад аймақтары. (Басқа заманауи процессорлардағы NX биті сияқты.) Деректерге арналған жад кеңістігі әдепкі бойынша 64 биттік көрсеткіштермен индекстеледі, бұл орындалып жатқан бағдарламаға 16 эксабайтқа дейін жадты көруге мүмкіндік береді.

MVPG

IBM MVPG-ді "бір бетті жылжытады және орталық процессор бет жылжыту аяқталғанша басқа нұсқауларды орындамайды" деп сипаттады. MVPG негізгі компьютері нұсқаулығы (MoVe PaGe, opcode X'B254') MVCL (MoVe Character Long) нұсқаулығымен салыстырылды, екеуі де бір нұсқау арқылы негізгі жадыда 256 байттан астам деректерді жылжытуға мүмкіндік береді. Бұл нұсқаулар атомдық қасиеттерге сәйкес келмейді, бірақ құжатталған уақыт және үзіліссіздік шектеулерінде бір нұсқау ретінде қолданылуы мүмкін. Негізгі жадыда 256 байттан астам деректерді жылжыту қажеттілігі бұрын бағдарламалық қамтамасыз ету (MVC циклдары) арқылы, сондай-ақ 1970 жылы System/370 жүйесімен бірге енгізілген MVCL және 1989 жылы IBM патенттеген және жариялаған MVPG арқылы шешілді. Әрқайсысының өз артықшылықтары бар.

АДМФ

1992 жылы енгізілген ADMF (асинхронды деректерді жылжыту құрылғысы) MVPG (бетті жылжыту) нұсқаулығының мүмкіндіктерін басып өтеді, ол тек бір бетпен ғана шектеледі, ал ADMF орталық және кеңейтілген жад арасында беттер топтарын жылжыта алады. "ADMF-ті тікелей, төменгі деңгейде пайдаланудан" сақтайтын API ретінде сипатталған IOSADMF деп аталатын макро-нұсқаулық, гиперкеңістіктен деректерді оқу немесе жазу үшін қолданылуы мүмкін. Гиперкеңістіктер DSPSERV CREATE командасы арқылы жасалады. IOSADMF қайта кіруді қамтамасыз ету үшін "Тізімдік форма" және "Орындау формасы"мен бірге қолданылады.

IBM-ге жатпайтын іске асырулар

Platform Solutions Inc. (PSI) бұрын z/Architecture-мен үйлесімді Itanium негізіндегі серверлерді сатты. IBM 2008 жылдың шілдесінде PSI компаниясын сатып алды, және PSI жүйелері енді қолжетімді емес. FLEX ES, zPDT және Hercules эмуляторы да z/Architecture-ді қолдайды. VOS3 операциялық жүйесінің жаңа нұсқаларын қолдайтын Hitachi мейнфреймдері ESA/390-ды және Hitachi-ге тән CPU нұсқауларын, соның ішінде бірнеше 64 биттік нұсқауларды қолдайды. Hitachi 2002 жылы ұсынылған z900 G2/z800 процессорларын жасауда IBM-мен ресми түрде ынтымақтастық жасаған болса да, Hitachi машиналары z/Architecture-пен үйлесімді емес.