Леонид Черняк – История электронных компьютеров (страница 26)

В 360/75 задачи были иного масштаба. Множество процессоров, большие блоки памяти и высокопроизводительные контроллеры ввода-вывода требовали разработки модульной архитектуры, где процессоры и память можно было наращивать без изменения набора команд. Операционная система распределяла ресурсы между процессорами, синхронизировала параллельные процессы и обеспечивала безопасное многопользовательское использование. Контроллеры периферийных устройств и драйверы ОС создавались так, чтобы одинаково работать на малых и больших моделях, обеспечивая совместимость и унификацию.

Особое внимание уделялось согласованию арифметических и логических операций процессоров с механизмами ОС. На 360/30 каждая операция должна была выполняться быстро на ограниченном железе, а на 360/75 – масштабироваться и работать в многопроцессорной среде. Инженеры разработали микропрограммы и аппаратные блоки так, чтобы одна и та же инструкция обеспечивала одинаковое поведение в разных условиях, а операционная система могла управлять процессами без зависимости от мощности машины.

В результате каждая модель System/360, от малой 360/30 до крупной 360/75, стала частью единой архитектурной системы. Программы, драйверы, операционная система и устройства ввода-вывода работали согласованно, обеспечивая совместимость и масштабируемость. Именно эта интеграция аппаратуры и софта позволила IBM превратить концепцию «универсальной системы» в реальные машины, способные удовлетворять потребности как малых офисов, так и крупных банков и научных центров.

Основные модели:

• Модели 20, 22, 25 – предназначены для малых предприятий и офисов.

• Модели 30, 40, 50, 65, 67 – средний диапазон, включая научные и корпоративные приложения.

• Модели 75, 85, 91, 95, 195 – высокопроизводительные системы для крупных вычислительных центров и научных исследований.

• Некоторые модели, такие как 64 и 66, были анонсированы, но не поступили в производство. Модели 60 и 62 также не были выпущены, замененные на 65. Википедия+1

• По данным, к концу 1970 года в США было установлено более 7 400 процессоров модели 20, что делает ее самой успешной по количеству установленных машин в линейке System/360. Однако, несмотря на популярность, количество работающих экземпляров модели 20 в 2020 году было ограничено

• Для других моделей точные данные о количестве выпущенных машин варьируются. Например, модель 91 была произведена в количестве от 10 до 20 экземпляров, из которых 4 использовались внутри IBM. Модель 195 также была выпущена ограниченным тиражом – около 20 систем.

• Решение о разработке System/370 было принято в 1968 году, а анонс состоялся в июне 1970 года. System/370 сохраняла совместимость с System/360, но включала новые архитектурные и технологические улучшения.

IBM System/370

Системы IBM System/370 появились в 1970 году как логическое продолжение System/360. Основная идея была в том, чтобы взять проверенную архитектуру, которая уже работала у клиентов, и сделать ее гораздо более гибкой и мощной. Системная точка зрения изменений сводилась к тому, что теперь машина могла работать с гораздо более крупными и сложными программами за счет виртуальной памяти. Раньше программы были «привязаны» к физической памяти – если памяти не хватало, программа не запускалась. В 370-й системе появились аппаратные механизмы, которые позволяли «подменять» части памяти и работать с программами, размер которых превышал объем физической памяти. Это дало возможность одновременно запускать больше задач и повышало надежность работы – программы теперь были защищены друг от друга и не могли «засорять» чужую память.

С аппаратной точки зрения основное изменение – использование интегральных схем вместо транзисторов. Это позволило сделать процессор компактнее, быстрее и надежнее. Появились новые каналы ввода-вывода и контроллеры для работы с дисками и ленточными накопителями, что увеличивало скорость обработки данных и расширяло возможности подключения периферии. Также стало возможным объединять несколько процессоров в одной системе – то, что мы сегодня называем многопроцессорной конфигурацией.

С точки зрения программного обеспечения изменения тоже были существенными. Операционные системы OS/VS1 и OS/VS2 научились работать с виртуальной памятью, появились новые механизмы многозадачности, управления памятью и защиты программ. Все это позволяло писать более сложные, устойчивые и безопасные приложения.

Количество выпущенных машин трудно назвать точно, но ясно, что они были очень популярны в банках, государственных учреждениях и научных лабораториях. S/370 стал настоящей рабочей лошадкой, обеспечив переход от транзисторных машин к интегральным схемам и подготовив почву для более мощных мейнфреймов следующего поколения.

IBM System/390

System/390 появилась примерно в начале 1990-х и стала логическим продолжением 370-й серии, но уже с серьезным обновлением архитектуры. Если 370-й фокусировался на виртуальной памяти и надежности, то 390-й ориентировался на масштабируемость, производительность и интеграцию с корпоративными системами.

С системной точки зрения здесь появилась архитектура ESA/390. Она расширила адресное пространство, улучшила поддержку многопроцессорных конфигураций и позволила системе обрабатывать одновременно еще больше задач. Машины 390-й серии умели работать с большим количеством устройств и каналов ввода-вывода, что делало их удобными для центров обработки данных и крупных предприятий.

Аппаратно машины стали еще быстрее, надежнее и экономичнее. Они использовали более совершенные микросхемы, высокоскоростные каналы связи с периферией и новые технологии управления памятью. Благодаря этому мейнфреймы 390-й серии могли выполнять сложные вычислительные задачи в корпоративной среде без серьезных узких мест.

С программной стороны была введена операционная система OS/390, которая поддерживала все новые возможности архитектуры, включая распределенные вычисления, усовершенствованное управление данными и высокую надежность работы. Программы, написанные для S/370, могли выполняться на S/390 практически без изменений, но при этом они автоматически получали доступ к новым возможностям и повышенной производительности.

Как и 370-й, S/390 был массово использован в банках, телекоммуникациях и других больших организациях, где критически важна надежность, непрерывная работа и обработка огромного объема данных.

IBM zSeries (начало 2000-х)

С появлением zSeries IBM ввела архитектуру, названную z/Architecture, которая впервые сделала мейнфреймы полностью 64-битными. Это был ключевой шаг: адресное пространство резко увеличилось, что позволило работать с огромными объемами памяти и хранить данные в размерах, которые ранее были невозможны. Для крупных банков, страховых компаний, телекомов и государственных структур это означало, что можно обрабатывать миллионы транзакций и одновременно работать с огромными базами данных без ограничений старой 31-битной архитектуры.

Архитектура zSeries встроила поддержку современных сетевых технологий и криптографических функций на аппаратном уровне. Кроме того, она позволяла виртуализировать всю систему – целиком, а не по отдельным процессам – что значительно повысило эффективность использования ресурсов и надежность. При этом сохранялась полная совместимость с программами S/390, что позволило клиентам обновлять железо без переписывания приложений.

IBM System z

Следующий шаг – серия System z – развивала концепцию масштабируемости и интеграции. Системы стали поддерживать сотни тысяч одновременных операций, десятки ядер и тысячи потоков. Вводились новые функции безопасности, поддержка современных операционных систем, включая Linux, и инструменты для интеграции с распределенными системами. Здесь мейнфрейм превращался из «локальной вычислительной машины» в «центр корпоративной вычислительной инфраструктуры», который мог взаимодействовать с внешними системами, облаками и высокоскоростными сетями.

Современные IBM Z – это вершина эволюции мейнфреймов. Они полностью 64-битные, рассчитаны на обработку огромных объемов данных и имеют встроенные аппаратные возможности для шифрования и защиты информации. Эти системы поддерживают контейнеры, облачные технологии и интеграцию с современными DevOps-процессами, сохраняя при этом полную совместимость с кодом, написанным еще для S/370, S/390 или z/Architecture.

Когда IBM представила zSeries в начале 2000-х, это был настоящий качественный рывок. Архитектура z/Architecture сразу перевела мейнфреймы в 64-битную эру. Почему это было важно? Потому что предыдущая система, S/390, ограничивалась 31-битной адресацией. На практике это означало, что физически и логически доступная память ограничивала программы и базы данных, а крупные предприятия все больше сталкивались с этим потолком. С переходом на 64 бита задачи вроде управления банковскими транзакциями, обработкой страховых портфелей или телеком-данных стали решаемыми на одном и том же физическом железе, без необходимости дробить нагрузки на несколько машин.

Аппаратная база zSeries была построена на микропроцессорах RISC POWER. Этот момент особенный: ранее процессоры мейнфреймов представляли собой сложные интегральные схемы, где каждая логика была «своя», но с POWER IBM смогла стандартизировать ядро, повысить тактовые частоты, добавить многопоточность и снизить энергопотребление. И при этом весь исторический код S/390 продолжал работать без изменений. Это, по сути, был мост между старым и новым: старые программы жили на новом железе, а новые задачи можно было решать уже эффективно и масштабируемо.