5. Большие компьютеры (мейнфреймы), особенности архитектуры, динамика развития мейнфреймов фирмы ibm

Большая универсальная ЭВМ — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.

Особенности и характеристики современных мейнфреймов:

Среднее время наработки на отказ. Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12–15 лет. Надёжность мейнфреймов —результат почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок из ОС, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.

Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счёт использования следующих принципов: дублирование: два резервных процессора, запасные микросхемы памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам, горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.

Целостность данных. В мейнфреймах используется память с коррекцией ошибок. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти или данных, ожидающих вывода на внешние устройства. Дисковые подсистемы, построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования, защищают от потерь данных.

Рабочая нагрузка. Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80–95 % от их пиковой производительности. Для UNIX–серверов, обычно, рабочая нагрузка не может превышать 20–30 % от пиковой загрузки. Операционная система мейнфрейма будет тянуть всё сразу, причём все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.

Пропускная способность. Подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработаны так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод данных.

Масштабирование. Масштабирование мейнфреймов может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределённый Sysplex называют GDPS. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в то же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.

Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Всё это, в совокупности, ведёт к повышению скорости и эффективности обработки.

Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства, и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают совершенную защиту.

Пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс у мейнфреймов всегда оставался наиболее слабым местом. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов в кратчайшие сроки и при минимальных затратах обеспечить современный веб-интерфейс.

Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ не влечёт дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных и т.д.

Динамика развития IBM:

Большие универсальные компьютеры IBМ 360 были первыми в мире системами, предназначенными как для коммерческих, так и для научных целей. Эта серия дополнялась в процессе развития еще шестью моделями как среднего, так и высшего (научного) уровня. Модели строились на базе стандартных аппаратурных и программных продуктов и были совместимы сверху вниз, имея единую систему команд.

В начале 1970-х годов IВМ выпустила на рынок новое поколение машин, получивших название IBM 370, совместимых с системой IВМ 360, но использовавших усовершенствованные процессоры, оперативную и внешнюю память. Это позволило расширить их возможности по поддержке одновременно работающих пользователей и более ресурсоемких и динамических приложений. Основные новации IВМ 370 — возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценная поддержка виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики. Всего было выпущено около 17 моделей разного уровня. Эти компьютеры использовали специализированные операционный системы: О/360, О/370, МУ ее вариации.

Новое поколение мейнфреймов IBM 390 появилось в начале 1990 г., но сохранило совместимость с предыдущими моделями. В процессе создания IВМ 390 произошло обновление всей электронной базы — МП, ОП и ВЗУ на несколько поколений. В период с 1990 по 1999 г. было выпущено множество разнообразных систем под названием IВМ/390 enterprise server или ЕА/390 (ЕА — Еnterргisе IBM Агсhitecture). Старшие две модели системы с названием «Summit» имели водяное охлаждение, младшие — воздушное.

В 2000 г. название «IBM 390» было заменено на «IВМ server z sегiеs». В октябре был представлен самый мощный на тот период компьютер массового коммерческого применения — z series 900. Тогда же появилась новая 64-разрядная ОС. В 2002 г. было представлено семейство z series 800 для задач среднего уровня, 2003 г. был отмечен появлением новой модели z series — е server z series 990, в 2004 г. появилась новая система среднего уровня series 890.

В середине 2005 г. семейство мейнфреймов пережило очередное переименование. С этого времени все системы этого класса обозначают sуstem z9. Одновременно с этим объявлено о создании новой модели — 109. Эти модели отвечают современным жестким требованиям корпоративных систем по доступности и надежности. Возможность непрерывного профилактического обслуживания (без прерывания работы комплекса) вносит весомый вклад в то, что среднее время наработки на отказ системы series исчисляется десятилетиями, а предложенная IВМ система комплексирования — Рагаllеl Sурlех (традиционные кластеры), характеризуется повышенной живучестью комплекса: его надежность сейчас 99,999 %, что позволяет обслуживать пользователей 24 ч в сутки 365 дней в году.

По мере того, как конфиденциальность становится одним из главных требований бизнеса, поддержка SSL-транзакций (защищенные сетевые протоколы) превращается в определяющий фактор при выборе сервера. IВМ series может работать с восемнадцатью криптографическими сопроцессорами, которые могут обрабатывать несколько тысяч защищенных транзакций в секунду без снижения скорости обработки.