Компьютерлік жүйелер эволюциясы: IBM және мейнфреймдер тарихы

Кіріспе

Компьютер жүйесінің түрі

1980-ші жылдары жеке компьютерлер пайда болғаннан бері IBM және басқа да өндірушілер IBM-ге үйлесімді, PC-ге негізделген мейнфреймдерді жасады, олар үлкен IBM мейнфреймдерімен үйлесімді болды. Бір кезде PC-ге негізделген мейнфреймге үйлесімді жүйелер төмен бағада сатылып, аз электр энергиясын және еден алаңын қажет етті. Дегенмен, олар өнімділіктерінен айырылып, мейнфрейм класындағы аппараттық құралдардай сенімді болмады. Бұл өнімдер мейнфреймді әзірлеушілерде, білім беру және оқыту орталарында, өте шағын компанияларда маңызды емес процессинг үшін және кейбір төтенше жағдайларда (мысалы, дауылдан зардап шеккендерге көмек көрсету үшін сақтандыру талаптарын реттеу жүйелері) танымал болды.

Өмірбаян

1990 жылдардың ортасына дейін мейнфреймдер өте ірі машиналар болатын, олар көбінесе толық бөлмелерді алып жататын. Бұл бөлмелерде әдетте кондиционерлер орнатылып, машиналарға қажетті үш фазалы электр қуатын қамтамасыз ету үшін арнайы электр жабдықтары болды. Қазіргі заманғы мейнфреймдер физикалық тұрғыдан салыстырмалы түрде кішкентай және ешқандай арнайы ғимарат жабдықталуын қажет етпейді.

Жүйе/370

IBM компаниясы 1975 жылы шыққан алғашқы үстел компьютері IBM 5100 арқылы мейнфреймдік нұсқаулар жинағын қолданғанын көрсетті. Бұл өнім System/370 процессор нұсқауларының көп бөлігін орындау үшін микрокодты пайдаланды, соның арқасында IBM-нің APL мейнфрейм бағдарлама интерпретаторының сәл өзгертілген нұсқасын іске қоса алды. 1980 жылы IBM-нің жаңа жеке компьютері туралы, мүмкін 370-нің кішірейтілген нұсқасы туралы әңгімелер тарады. 1981 жылы IBM жеке компьютері пайда болды, бірақ ол System 370 архитектурасына негізделмеді. Дегенмен, IBM жаңа PC платформасын қолданып, S/370 нұсқауларын жергілікті түрде орындай алатын қосымша аппараттық құралдармен ерекше комбинацияларды жасады.

XT/370 дербес компьютері

1983 жылдың қазан айында IBM IBM Personal Computer XT/370-ті таныстырды. Бұл, негізінен, үш бірге біріктірілген өнім болды. Ол PC DOS-ті тікелей жүргізе алатын, 3270 терминалы ретінде жұмыс істей алатын, және ең бастысы – IBM 3270 PC-ден айырмашылығы, S/370 командаларын тікелей орындай алатын. XT/370 – үш арнайы 8 биттік картасы бар IBM Personal Computer XT (жүйелік блок 5160). Процессорлық картада (370PC P) екі өңделген Motorola 68000 чипі (S/370 тұрақты және жылжымайтын нүктелік командаларының көп бөлігін эмуляциялай алатын) және S/370 жылжымалы нүктелік командаларын эмуляциялауға бейімделген Intel 8087 копроцессоры орналасқан. Екінші карта (370PC M), бірегей карталық жалғастырғыш арқылы бірінші картаға қосылып, 512 КБ жадқа ие болды. Үшінші карта (PC3277 EM) – жүйелік бағдарламалық жасақтаманы хост-машинадан жүктеуге қажетті 3270 терминалының эмуляторы. XT/370 компьютері DOS жүйесіне жүктеліп, содан кейін VM/PC басқару бағдарламасын іске қосты. Картаның жад кеңістігі қосымша жүйелік жадты ұсынды, сондықтан алғашқы 256 (аналық плата) жады деректерді 512 КБ кеңейтім картасына жылжыту үшін қолданылатын. Кеңейтім жады екі портты болды және XT машинасына қосымша 384 КБ берді, XT жағындағы жалпы RAM көлемін 640 КБ-қа жеткізді. Жад басқарушысы картадағы екінші 128 КБ жад блогын басқа блоктарға ауыстыра алатын, бұл XT Intel 8088 процессорына 370PC M картасындағы барлық RAM-ды пайдалануға мүмкіндік берді. S/370 қолданбалары үшін қолданылатын 416 КБ жадынан басқа, XT/370 қатты дискіні бетбелгілік құрылғысы ретінде пайдаланып, 4 КБ виртуалды жадты да қолдады. IBM XT/370-тің деректер RAM-да сыйып жатқанда 0,1 MIPS көрсеткішіне жететінін мәлімдеді. 1984 жылы XT/370-тің стандартты конфигурациясының бағасы шамамен IBM-нің өзіндік мейнфреймдерімен $/MIPS көрсеткіші бойынша салыстырылатын. Мысалы, IBM 4341 1,2 MIPS өнімділігін ұсынды. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл клиенттердің мейнфреймдеріне жүктемені азайтуға мүмкіндік берді, бірақ клиенттер XT/370 сатып алған сайын мейнфреймдерге жалпы жүктеме артып, IBM-нің мейнфреймдер сатылымын арттырды. VM/CMS мейнфреймдік нұсқасына ұқсас, VM/PC да виртуалды дискілердің иллюзиясын жасады, бірақ PC нұсқасында олар флоппи-дискіде немесе қатты дискіде PC DOS файлдары түрінде сақталды. Мысалы, құрылғы адресі 101-дегі FRED пайдаланушысына тиесілі CMS виртуалды дискісі FRED.101 DOS файлы ретінде сақталды. CMS IMPORT және EXPORT командалары осы виртуалды дискілерден файлдарды шығаруға, сондай-ақ ASCII/EBCDIC форматына түрлендіруге мүмкіндік берді. XT/370 XT стиліндегі 83 пернелі пернетақтамен (10 функциялық пернелі) бірге келді. XT/370-тің жаңа өңделген нұсқалары PC3277 EM-ді IBM 3278/79 платаларының пайдасына тоқтатты. XT/370 5161 кеңейтім шассиіне орнатылған екінші қатты дискіні қолдана алатын XT жүйелерінің бірі болды. BYTE журналы 1984 жылы XT/370-ті "сәттілікке жеткен өнім" деп атады. Журнал IBM-ді "XT-ге 370-тің барлық мүмкіндіктерін сыйғызғаны үшін" мақтады және "одан да жақсы компьютерге әкелуі мүмкін" техникалық жақсартуларға үміт білдірді. XT/370 1987 жылдың сәуір айында өндірілімі тоқтатылды.

In October 1983, IBM announced the IBM Personal Computer XT/370. This was essentially a three in one product. It could run PC DOS locally, it could also act as 3270 terminal, and finally—its most important distinguishing feature relative to an IBM 3270 PC—was that it could execute S/370 instructions locally. The XT/370 was an IBM Personal Computer XT (System Unit 5160) with three custom 8 bit cards. The processor card (370PC P), contained two modified Motorola 68000 chips (which could emulate most S/370 fixed point instructions and non floating point instructions), and an Intel 8087 coprocessor modified to emulate the S/370 floating point instructions. The second card (370PC M), which connected to the first with a unique card back connector contained 512 KiB of memory. The third card (PC3277 EM), was a 3270 terminal emulator required to download system software from the host mainframe. The XT/370 computer booted into DOS, then ran the VM/PC Control Program. The card's memory space added additional system memory, so the first 256 (motherboard) memory could be used to move data to the 512 expansion card. The expansion memory was dual ported, and provided an additional 384 to the XT Machine bringing the total RAM on the XT side to 640 The memory arbitrator could bank switch the second 128 KiB bank on the card to other banks, allowing the XT Intel 8088 processor to address all the RAM on the 370PC M card. Besides the 416 of usable RAM for S/370 applications, the XT/370 also supported up to 4 of virtual memory using the hard drive as its paging device. IBM claimed the XT/370 reached 0.1 MIPS (when the data fit in RAM). In 1984, the list price of an XT/370 in its typical configuration was approximately so compared favorably with IBM's own mainframes on a $/MIPS basis; for example, an IBM 4341 delivered 1.2 MIPS for While it theoretically reduced demand on customers' mainframes by offloading load onto the smaller computer, as customers purchased more XT/370s they likely increased the overall load on the mainframes, increasing IBM's mainframe sales. Similarly to the mainframe version of VM/CMS, the VM/PC also created the illusion of virtual disks, but on the PC version these were maintained as PC DOS files, either on floppy or hard disk. For example, the CMS virtual disk belonging to user FRED at device address 101 was stored as the DOS file FRED.101. The CMS IMPORT and EXPORT commands allowed extraction of files from these virtual drives as well as ASCII/EBCDIC conversion. The XT/370 came with an XT style 83 key keyboard (10 function keys). Newer revisions of the XT/370 dropped the PC3277 EM in favor of the IBM 3278/79 boards. The XT/370 was among the XT systems that could use a second hard drive mounted in the 5161 expansion chassis. BYTE in 1984 called the XT/370 "a qualified success". The magazine praised IBM for "fitting all of the 370's features into the XT", and hoped for technical improvements that "might result in an even better computer". The XT/370 was discontinued in April 1987.

AT/370 дербес компьютері

1984 жылы IBM, XT/370 сияқты карталармен және жаңартылған бағдарламалық жасақтамамен IBM Personal Computer AT/370-ті ұсынды, ол үлкен қатты дискілерді және 3277 картасынан AT/370 процессор картасына DMA аударымдарын қолдады. Жүйе XT/370-тен шамамен 60% жылдам болды. 1985 жылдың қараша айында жарық көрген VM/PC 2-ші нұсқасы өнімділікті 50%-ға дейін арттырды; ол дискіге қосымша жадты VM үшін беттік кэш ретінде пайдалануға мүмкіндік берді. 1985 жылдың қараша айындағы Computerworld журналында бұл машинаның "жақсы сатылмағаны" айтылды. Ресми түрде IBM 7437 VM/SP техникалық жұмыс станциясы (кейін Жеке жүйе/370 деп те аталды) деп аталған бұл жүйе, PS/2 Модель 60, 70 немесе 80-ге орнатылған MCA картасына қосылатын жеке тұрған мұнара болды. 7437 мұнарасында процессор және 16 Мбайт негізгі жад орналасқан, ал PS/2 кіріс-шығыс және дискіде сақтауды қамтамасыз етті. 7437 IBM VM/SP операциялық жүйесінде жұмыс істеді, ал IBM өкілдерінің бірі 7437-ні "бір терминалы бар 9370 сияқты" деп сипаттады. Ол S/370 пайдаланушылары үшін арналған еді және 1988 жылдың қараша айындағы бағасы кемінде 25 дана тапсырысқа 18 100 долларға тең болды. Оның мақсаттарының бірі – IBM мейнфреймдерінде пайда болған CADAM және CATIA сияқты компьютерлік көмекпен жобалау және инженерлік бағдарламаларды іске қоса алатын S/370 үйлесімді компьютерді ұсыну болды. Графикалық қолдауды IBM 5080 графикалық жүйесі, еденге қойылатын мұнара қамтамасыз етті. 5080 PS/2 арқылы кабель және MCA адаптері арқылы 7437-ге қосылды.

Жеке/370

Кейін IBM Personal/370 (P/370) деп аталатын 32 биттік MCA картасын ұсынды, оны PS/2 немесе RS/6000 компьютеріне қосып, System/370 операциялық жүйелерін (мысалы, MUSIC/SP, VM, VSE) OS/2 (PS/2-де) немесе AIX (RS/6000-де) жүйесімен қатар, бірнеше пайдаланушыны қолдауға болады. Бұл S/370 процессорының толыққанды нұсқасы, оған FPU копроцессоры және 16 МБ жад кіреді. Басқару және стандартты I/O арналары хост операциялық жүйе/аппараттық құралдар арқылы қамтамасыз етіледі. 3270 жергілікті басқару блогы, 3400/3480 магниттік ленталары немесе 7171 протокол түрлендіргіштері сияқты мейнфреймге тән I/O үшін қосымша 370 арналы картасын қосуға болады. Бір картадан тұратын өнім болғанымен, P/370 7437-ге қарағанда үш есе жылдам жұмыс істеп, 3,5 MIPS көрсеткішіне жетті, бұл көрсеткіш төменгі деңгейдегі IBM 4381 машинасымен шамалас. Соңғы кітапта (сол автордың) P/370 үшін 4,1 MIPS көрсеткіші айтылған. Personal/370 1989 жылдың қараша айынан бастап "арнайы тапсырыс беру негізінде" қолжетімді болды.

Жүйе/390

1995 жылы IBM "Enhanced S/390 MicroProcessor Complex" аталатын картаны ұсынды, ол PC негізіндегі жүйеде IBM ESA/390 архитектурасын қолдады. IBM-нің PC өнімдері де оны қолдау үшін дамыды, бұл картаны (IBM бөлігі 8640 PB0) 1998 жылы IBM PC Server 330 және IBM PC Server 500 модельдерінде пайдаланды.

S/390 процессор картасы

S/390 процессор картасын жобалаудағы маңызды мақсат – қолданыстағы мейнфрейм операциялық жүйелерімен және бағдарламалық қамтамасымен толық үйлесімділік. Процессор ESA/390 және XA нұсқауларының барлығын іске асырады, бұл нұсқауларды аудармау қажеттігін жояды. Картаның үш буыны бар:

Бастапқы S/390 процессор картасы 32 МБ арнайы жадты қамтиды, сонымен қатар опциялық 32 МБ немесе 96 МБ қосымша карталармен бірге 64 МБ немесе 128 МБ оперативті жадты құрайды. Процессордың ресми көрсеткіші 4,5 МИПС болды. Ол MicroChannel хост жүйесіне қосылу үшін құрастырылған. Екінші нұсқа PCI хост жүйесі үшін құрастырылды. Ол стандартты түрде 128 МБ арнайы жадты қамтиды және 4,5 МИПС көрсеткішімен бағаланды. Үшінші нұсқа, P/390E картасы (Enhanced – күшейтілген) деп аталды, 256 МБ арнайы жадты қамтиды және 7 МИПС көрсеткішімен бағаланды. Ол да PCI хост жүйесі үшін құрастырылған. P/390E картасының өте сирек кездесетін (мүмкін, тек өндіріске дейінгі үлгілер ретінде ғана шығарылған) 1 ГБ жадты нұсқасы болды.

R/390

R/390 – IBM RS/6000 серверінде қолданылатын кеңейту картасының атауы еді. Бастапқы R/390 67 немесе 77 МГц POWER2 процессорымен және конфигурациясына қарай 32-ден 512 МБ-қа дейін оперативті жадпен жабдықталған. MCA P/390 кеңейту картасын кез келген MCA RS/6000 жүйесіне орнатуға болады, ал PCI P/390 картасын бірқатар ерте PCI RS/6000-ға орнатуға болады; мұндай барлық конфигурациялар R/390 деп аталады. R/390 серверлері хост операциялық жүйе ретінде AIX нұсқасының 4-ін пайдалануы тиіс.

P/390

P/390 – IBM PC Server-де қолданылатын кеңейту картасының атауы болды және ол R/390-дан арзан тұрды. Алғашқы P/390 сервері IBM PC Server 500 корпусына орналастырылып, OS/2 жүйесін іске қосу үшін 90 МГц Intel Pentium процессорымен жабдықталды. Модель 1996 жылдың ортасында жаңартылып, 133 МГц Intel Pentium процессоры бар PC Server 520 деп қайта аталды. Екі модель де 32 МБ оперативті жадпен стандартты жиынтықта келді және 256 МБ-қа дейін кеңейтілуге болатын. PC Server 500 сегіз MCA кеңейту ұясына ие болса, PC Server 520 екі PCI кеңейту ұясын қосып, екі MCA ұясын алып тастады.

S/390 интеграцияланған сервер

S/390 Integrated Server (сондай-ақ S/390 IS) – салыстырмалы түрде кішкентай корпусқа орналасқан негізгі сервер (өлшемдері: 82 x 52 x 111 см). Ол 1998 жылдың қарашасынан бастап қолжетімді болды. Бұл сервер S/390 Multiprise 3000 (оның өлшемдері осыған ұқсас) сияқты жоғары I/O өткізгіштік қажеттілігі мен өнімділік талаптары жоқ клиенттерге арналған. Тек 256 МБ ECC жады және бір CMOS негізгі процессоры (шамамен 8 MIPS өнімділік) қолданылады; Интегралды серверде қолданылатын S/390 процессоры іс жүзінде P/390 E картасы болып табылады. IOSP (I/O қызмет процессоры) ретінде Pentium II процессоры қолданылады. Ол төрт ESCON және төрт параллель каналды қолдайды. Стандартты PCI және ISA слоттары бар. Ең көп дегенде 255 ГБ көлеміндегі ішкі қатты дискілер қолданылады (16 x 18 ГБ HD, қосымша сенімділік үшін 2 x HD). OS/390, MVS/ESA, VM/ESA және VSE/ESA операциялық жүйелері қолданылады.

Fujitsu PC-ге негізделген жүйелері

Fujitsu компаниясы S/390 базасындағы BS2000 магистральдық компьютерлер өнімдерінің төменгі деңгейін құрайтын екі базалық жүйені ұсынады. SQ100 – бұл баяу конфигурация, ол екі ядролы 2.93 ГГц Intel Xeon E7220 процессорларын пайдаланады және 200 RPF дейін өнімділікке қол жеткізе алады. SQ200 жақында ұсынылды, ол алты ядролы 2.66 ГГц Xeon X7542 процессорларын пайдаланады және 700 RPF дейін өнімділікке ие. Intel 64 негізіндегі барлық BS2000 мейнфреймдері Linux немесе Windows жүйелерін жеке бөлімдерде іске қоса алады. Fujitsu сондай-ақ BS2000 желісінің жоғары деңгейі үшін S/390 түпкілікті процессорларын және мейнфрейм жабдықтарын жасауды жалғастыруда.

z/Архитектура және бүгінгі күн

1990 жылдардың соңынан бері PC процессорлары копроцессор картасын қажет етпейтіндей етіп, эмуляциялауды орындау үшін жеткілікті қуатты болды. Қазіргі уақытта System/390 және z/Architecture жүйелерін қолдайтын бірнеше жеке компьютерлік эмуляторлар бар. Fundamental Software компаниясының FLEX ES өнімі System/390 (ESA/390) және z/Architecture жүйелерін эмуляциялайды. 2006 жылғы мәліметтерге сәйкес, бұл PC-ге негізделген IBM үйлесімді мейнфрейм өнімдерінің ең танымал өнімдерінің бірі саналады. FLEX ES көптеген аппараттық құралдарда жұмыс істей алады, бірақ лицензиялық келісім FLEX ES өнімінің онымен бірге сатылған машинада жұмыс істеуін талап етеді; бұрын бұл Compaq Proliant және HP серверлерін қамтыды, бірақ қазіргі уақытта көбінесе IBM xSeries сервері немесе ThinkPad ноутбугі қолданылады. Hercules – System/370, System/390 және z/Architecture командалық жиынтықтары үшін ашық кодты эмулятор. Дегенмен, қолданба бағдарламаларын орындау үшін толыққанды операциялық жүйе қажет. IBM өзінің қазіргі операциялық жүйелерін Hercules-те жұмыс істеуге лицензияламайды, бірақ ескі System/370 операциялық жүйелері жалпыға қолжетімді және Hercules-те заңды түрде қолданылуы мүмкін. zPDT (System/z Personal Development Tool) – IBM ұсынатын, IBM PartnerWorld тәуелсіз бағдарламалық жасақтама әзірлеушілеріне (ISV) z/OS 1.6 (немесе одан жоғары), DB2 V8 (немесе одан жоғары), z/TPF немесе z/VSE 4.1 (немесе одан жоғары) жүйелерін Linux эмуляциясы негізінде сатып алынатын PC-ге негізделген машиналарда заңды түрде орындауға мүмкіндік беретін құрал. IBM ZD&T (Z Development and Test Environment) – IBM ұсынатын, Z аппараттық құралын эмуляциялайтын және нақты z/OS бағдарламалық жасақтамасын іске қосатын x86 негізделген орта, бұл қолданбаларды ауыстыру және үйлесімділік бойынша теңдесі жоқ мүмкіндіктерді ұсынады. IBM Z Development and Test Environment оқу, демонстрациялау және мейнфрейм компоненттерін қамтитын бағдарламаларды әзірлеу және сынау үшін пайдаланылуы мүмкін. Z390 және zCOBOL – портативті макроассемблер және COBOL компиляторы, линкері және эмулятор құралы, ол J2SE 1.6.0+ ортасын қолдайтын кез келген компьютерді пайдаланып, мейнфреймге үйлесімді ассемблер және COBOL бағдарламаларын әзірлеуге, сынауға және орнатуға мүмкіндік береді.