Кіріспе

IBM орта ауқымды компьютері (1988–2013)

IBM AS/400 (Application System/400) – IBM компаниясының орта ауқымды компьютерлер отбасысы. 1988 жылдың маусымында жарияланып, 1988 жылдың тамызында шығарылды. Бұл System/36 және System/38 платформаларының мұрагері болып табылады және OS/400 операциялық жүйесінде жұмыс істеді. AS/400 өзінің алдыңғыларына қарағанда төмен құнмен, бірақ қуаттырақ болды. 1990 жылдың соңына қарай шамамен 111 000 дана орнатылып, сол жылғы жылдық кірісі 14 миллиард долларға жетті. 1994 жылы 250 000 жүйеге, ал 1997 жылы шамамен 500 000 данаға дейін өсті. AS/400 платформасының маңызды тұжырымы – технологияға тәуелсіз машина интерфейсі (TIMI), бұл платформаға тәуелсіз нұсқаулар жиынтығы архитектурасы (ISA), ол түпкілікті машина тіліндегі нұсқауларға аударылады. Платформа осы мүмкіндікті пайдаланып, қолданбалардың үйлесімділігін бұзбай, процессордың негізгі архитектурасын өзгерте алды. Алғашқы жүйелер 48 биттік CISC нұсқаулар жиынтығы архитектурасына негізделген, ол Ішкі микропрограммалы интерфейс (IMPI) деп белгіленді және бастапқыда System/38 үшін әзірленген. 1991 жылы компания 64 биттік PowerPC процессорларының негізінде жұмыс істейтін жүйенің жаңа нұсқасын, IBM RS64 отбасын ұсынды. TIMI-ді пайдаланудың арқасында түпкілікті CISC негізіндегі бағдарламаларға арналған қолданбалар жаңа жүйелерде өзгеріссіз жұмыс істей берді, себебі TIMI коды жаңа жүйелердің PowerPC Power ISA түпкілікті машина кодына қайта аударыла алады. RS64 2001 жылы POWER4 процессорларымен, содан кейін POWER5 және POWER6 процессорларымен алмастырылды. AS/400 бірнеше рет қайта брендтеуден өтті және 2006 жылы ақырында System i аталды. 2008 жылы IBM жеке System i және System p өнімдерін (сол кезде көбінесе бірдей аппараттық құралдармен жабдықталған) IBM Power Systems деп аталған біртұтас өнім желісіне біріктірді. "AS/400" атауы кейде қазіргі Power Systems аппараттық құралдарында жұмыс істейтін IBM i операциялық жүйесін білдіру үшін бейресми түрде қолданылады.

Форт-Нокс

1980 жылдардың басында IBM басшылығы IBM-нің көптеген үйлесімсіз орта деңгейдегі компьютерлік жүйелері компанияның бәсекеге қабілеттілігіне, әсіресе Digital Equipment Corporation-ның VAX жүйесіне кері әсер ететініне алаңдады. 1982 жылы Fort Knox деп аталған жоба басталды, ол System/36, System/38, IBM 8100, Series/1 және IBM 4300 серияларын Iliad кодовый аты бар IBM 801 негізіндегі процессордың айналасында біріктіріп, жалғыз өнім желісін құруды көздеді. Бұл ретте, алмастырылатын барлық жүйелермен кері үйлесімділікті сақтау жоспарланды. Fort Knox үшін жаңа операциялық жүйе жасалатын болды, сонымен қатар Fort Knox алмастыруға тиіс әрбір платформаның операциялық жүйелері Iliad процессорына көшіріліп, клиенттерге бағдарламалық жасақтамаларын жаңа платформаға оңай көшіруге мүмкіндік берілді. Fort Knox жобасы тым жоғары мақсатты болды және көптеген кешігулерге және ауқым өзгерістеріне ұшырады. Жоба дамыған сайын, IBM 8100 және Series/1 бағдарламалық қамтамасыз етуін қолдау қажеттілігі алынып тасталды. Silverlake аппараттық құрылғысы, по сути, Fort Knox жобасы үшін әзірленген технологияларды қайта пайдаланған System/38 жүйесінің эволюциясы болды. Silverlake-тің мақсаты System/36 және System/38 жүйелерін ең қысқа мерзімде алмастыру болды, себебі Fort Knox жобасы Рочестерде жаңа өнімдерді әзірлеуді тоқтатқандықтан, IBM бәсекеге қабілетті орта деңгейдегі жүйесіз қалды. 1986 жылы ұсынылған System/370 үйлесімді IBM 9370 IBM-нің басым орта деңгейдегі платформасы ретінде ұсынылды, бірақ IBM күткендей коммерциялық сәттілікке жете алмады. Silverlake сияқты, 9370 да Fort Knox жобасы кезінде әзірленген копроцессорды негізгі процессор ретінде және Series/1 шинасынан алынған SPD I/O шинасын қайта пайдаланды.

AS/400

1988 жылғы 21 маусымда IBM Silverlake жүйесін Application System/400 (AS/400) деп ресми түрде жариялады. Бұл хабарламаға IBM және IBM Business Partners компаниялары жазған 1000-нан астам бағдарламалық қамтамасыздандыру пакеттері кірді. AS/400 операциялық жүйесі Операциялық жүйе/400 (OS/400) деп аталды. AS/400 жасаушылары бастапқыда System/40 атауын пайдалануды жоспарлаған, бірақ IBM сол кезде жаңа өнім номенклатурасын қабылдады, нәтижесінде Application System/400 атауы пайда болды. Біріншіден, IBM өнім атауларындағы "System" сөзін жүйенің арналуы немесе нарықтық сегментін көрсететін сөздермен алдын-ала қоса бастады (мысалы, Personal System/2 және Enterprise System/9000). Екіншіден, IBM жеке жүйелер үшін бір және екі таңбалы модель нөмірлерін (мысалы, PS/2 және PS/55), орта деңгейдегі жүйелер үшін үш таңбалы нөмірлерді (мысалы, AS/400) және қуатты жүйелер үшін төрт таңбалы нөмірлерді (мысалы, ES/9000) резервке алды. Орта деңгейдегі жүйелерден жеке жүйелерге екі таңбалы модель нөмірлерін ауыстырудың мақсаты – жеке жүйелердің жаңа өнімдер үшін бір таңбалы нөмірлерінің таусылуын болдырмау болды.

PowerPC-ге көшу

1990 жылы IBM Rochester AS/400 жүйесінің бастапқы System/38 негізіндегі 48 биттік CISC процессорларын C RISC (Commercial RISC) деп аталатын 96 биттік архитектурамен алмастыру жұмыстарын бастады. C RISC таза жаңа дизайн болмағандықтан, AS/400 процессорына RISC және VLIW стиліндегі нұсқауларды қосу жоспарланған, сонымен қатар System/370 стиліндегі Ішкі Микропрограммалық Интерфейс (IMPI) нұсқаулар жиынтығымен және оны іске асыру үшін қолданылатын микрокодпен артқа қарай үйлесімділікті сақтау көзделген. 1991 жылы IBM президенті Джек Кьюлердің өтініші бойынша Франк Солтистің жетекшілігімен жасалған команда 64 биттік PowerPC архитектурасын AS/400 платформасының қажеттіліктеріне бейімдеу туралы ұсыныс жасады. Олардың PowerPC архитектурасына енгізген өзгерістері, Amazon (кейін PowerPC AS) деп аталды және келесі AS/400 процессор архитектурасын жасау үшін C RISC дизайнынан гөрі IBM басшылығынан мақұлдау алды. Бұл өзгерістерге тегтелген жадты қолдау, сондай-ақ ондық арифметикаға көмек кірді. IBM бастапқыда AS/400 және жоғары деңгейдегі RS/6000 жүйелері үшін Belatrix деп аталған бір PowerPC іске асырылымын жасауға тырысты. Belatrix жобасы тым күрделі болып шықты және жоспарланған мерзімде іске аспайтыны анық болған соң тоқтатылды. Оның орнына, IBM Endicott және IBM Rochester орталықтарында AS/400 жүйесіне арналған екі процессор жасалды, олар төменгі деңгейдегі жүйелер үшін Cobra және жоғары деңгейдегі жүйелер үшін Muskie деп аталды. Бұл IBM RS64 процессорлар тізбегінің бастапқы іске асырылымы болды. RS64 тізбесі IBM-де жеке өнім тізбегі ретінде дамытыла берді, POWER4 RS64 және POWER өнім тізбектерін біріктіргенге дейін. IMPI-ден мүлдем басқа процессор архитектурасына көшуге қарамастан, AS/400 жүйесінің Технологиялық Тәуелсіз Машина Интерфейсі (TIMI) пайдаланушылар мен қолданбалар үшін өзгерістерді жасырып, жаңа процессор архитектурасына арналған қолданбаларды автоматты түрде қайта құрастырды. 1994 жылы жаңа модельдер үшін AS/400 Advanced Series атауы қолданылды, ал 1997 жылы өнім тізбегі AS/400e (e – бизнес үшін e) деп қайта аталды. 2000 жылы eServer iSeries өзінің eServer брендінің бір бөлігі ретінде ұсынылды. eServer iSeries алдыңғы буындарда қолданылған RS64 процессорларынан POWER4 процессорының негізінде құрылды, яғни iSeries және pSeries платформаларында бірдей процессорлар қолданылды, соңғысы AIX операциялық жүйесін іске қосты. iSeries және pSeries аппараттық құралдарының келесі буындары бірікті, олар әртүрлі атаулармен және әртүрлі операциялық жүйелермен сатылатын бірдей аппараттық құралға айналды. Соңғы ребрендинг 2006 жылы болды, IBM eServer i5-ті System i деп өзгертті. 2008 жылдың сәуір айында IBM компаниясы System i және System p өнімдерінің бірігуінен құралған IBM Power Systems желісін ұсынды. IBM i енді жеке аппараттық платформасына байланысты болмайды, ол Power Systems операциялық жүйесінің (AIX және Linux қатарлы) нұсқаларының бірі ретінде сатылады.

Мұра

1988 жылы жарияланғанымен, AS/400 IBM-нің толығымен дербес әзірленген соңғы маңызды архитектуралық өзгерісі болып табылады. 1993 жылы Лу Герстнер келгеннен бастап, IBM мұндай ірі ішкі әзірлемелерді тым тәуекелді деп қарастырады. Оның орнына, IBM енді негізгі өнімді дамыту үшін сатып алуларға (мысалы, Lotus Software және Rational Software-ді сатып алу) және ашық стандарттарды, әсіресе Linux-ты қолдауға басымдық береді. 1993 жылы бас директор Джон Экерс кеткеннен кейін, IBM-нің таратылу қаупі туған кезде, Билл Гейтс Microsoft-ты қызықтыратын IBM-нің жалғыз бөлігі AS/400 бөлімі екенін мәлімдеді. (Ол кезде Microsoft-тың көптеген бизнес және қаржы жүйелері AS/400 платформасында жұмыс істеді, бұл 1999 жылы Windows 2000-нің пайда болуымен аяқталды.)

Жүйелік архитектура

Франк Солтистің, AS/400 платформасының архитекторларының бірінің айтуынша, AS/400 архитектурасы бес архитектуралық принцип бойынша құрылған. Осы принциптердің көпшілігі System/38 жүйесінен алынған.

Технологиялық тәуелсіздік

Жоғары деңгейдегі нұсқаулар жиынтығы (IBM компаниясының "Технологияға тәуелсіз машина интерфейсі" үшін TIMI деп аталатын), қолданбалық бағдарламаларға қайта компиляциялауды қажет етпестен аппараттық және бағдарламалық қамтамасыздағы жаңа жетістіктерді пайдалануға мүмкіндік береді. TIMI – процессордың негізгі машиналық нұсқаулар жиынтығынан тәуелсіз виртуалды нұсқаулар жиынтығы. Пайдаланушы режиміндегі бағдарламалар TIMI нұсқауларын және процессордың машиналық нұсқауларын қамтиды, осылайша аппараттық тәуелсіздікті қамтамасыз етеді. Бұл Java және NET сияқты бағдарламалау орталарының виртуалды машина архитектурасына ұқсас. Кейбір басқа виртуалды машина архитектураларында виртуалды нұсқаулар орындалу кезінде түсіндірілетін болса, TIMI нұсқаулары ешқашан түсіндірілмейді. Олар компиляцияның аралық кезеңін құрайды және процессордың нұсқаулар жиынтығына соңғы компиляция кезеңі ретінде аударылады. TIMI нұсқаулары орындалатын машиналық нұсқаулармен бірге соңғы бағдарлама объектісінде сақталады. Осылайша, бір процессорлар отбасында (мысалы, бастапқы CISC AS/400 48 бит процессорлары) компиляцияланған қолданбалық объектілерді жаңа процессорға (мысалы, PowerPC 64 бит) қайта компиляциялаусыз көшіруге болады. Ескі 48 бит платформадан сақталған қолданбаны операциялық жүйе жаңа 64 бит платформаға қалпына келтіруге болады, онда жүйе ескі машиналық нұсқауларды жойып, TIMI нұсқауларын жаңа процессор үшін 64 биттік нұсқауларға аударады. Жүйенің нұсқаулар жиынтығы барлық көрсеткіштерді 128 бит деп анықтайды. Бұл 1970 жылдардың ортасында System/38 (S/38) жүйесінде жылдам процессорларды, жадты және кеңейтілген адрестік кеңістікті пайдалануды жоспарлаудың бастапқы дизайнының ерекшелігі болды. Бастапқы AS/400 CISC модельдері S/38 сияқты 48 биттік адрестік кеңістікті қолданды. 1995 жылы RISC PowerPC RS64 64 бит процессоры 48 бит CISC процессорын алмастырғанда адрестік кеңістік кеңейтілді.

Бағдарламалық жасақтаманы интеграциялау

OS/400 (қазір IBM i деп аталады) AS/400 платформасының түпкілікті операциялық жүйесі болып табылады және бастапқы AS/400 аппараттық құралдарында қолдау көрсетілген жалғыз операциялық жүйе еді. AS/400 платформасының өмірі бойында айтарлықтай өзгерген негізгі аппараттық құралдарға қарағанда, AS/400 платформасымен байланысты көптеген жетілдірілген мүмкіндіктер операциялық жүйеде іске асырылған. Оған RDBMS (i үшін Db2), мәзірлік интерфейс, көп пайдаланушыны қолдау, блокқа бағытталған терминалдарды қолдау (IBM 5250) және принтерлер кіреді.

Нысанға негізделген жобалау

Unix және оның туындыларындағы «әр нәрсе файл» принципінен өзгеше, IBM i жүйесінде бәрі объектілерден тұрады (ішкі тұрақтылығы және қоқыс жинау мүмкіндігі бар).

Бір қабатты қойма

IBM AS/400 платформасында бір деңгейлі виртуалды жад архитектурасын пайдаланады. 64 биттік PowerPC процессорлары үшін виртуалды мекенжай, көрсеткіштің оң жағындағы 64 битінде орналасса, S/38 және CISC AS/400 жүйелерінде ол 48 биттік болған. 64 биттік адрестік кеңістік негізгі жад пен дискіні бір мекенжай жиынтығы ретінде қарастырады, бұл – бір деңгейлі сақтау концепциясы.

Жабдықтық интеграция

Кейінгі буындардағы аппараттық құралдар SSP, AIX, Linux, Microsoft Windows 2000 және Windows Server 2003 сияқты әртүрлі қонақ операциялық жүйелерін қолдауға қабілетті. OS/400, AIX және Linux LPAR (логикалық бөлімдердегі) POWER процессорларында қолдау алса, Windows бір процессорлы ішкі блэд-серверлер (IXS) немесе сыртқы түрде қосылған көп процессорлы серверлер (IXA және iSCSI) арқылы қолдау табады. SSP қонақтары OS/400 V3R6-дан V4R4-ке дейін операциялық жүйенің Advanced 36 Machine мүмкіндігін пайдаланып қолдау алды, бұл жүйе/36 ортасының үйлесімділік қабатынан өзгеше, ол жүйе/36 бағдарламалық қамтамасын қайта компиляциялауды қажет етеді.