Keď som začínal s prvým článkom o IBM System / 360, netušil som, že z toho vznikne celá séria článkov, tento revolučný systém sa ukázal byť taký rozsiahly a zaujímavý. Vyšli už tri články (prvý, druhý, tretí), píšem tento a chápem, že téma sa ani zďaleka nevyčerpala a o System / 360 sa dá písať ešte dlho. Tentoraz si povieme niečo o perifériách a práci s externými zariadeniami v System/360.
Kanály
Keďže periférne zariadenia boli v tom čase často veľmi pomalé, na prácu s nimi mali pracovať takzvané „kanály“ – samostatné procesory s redukovanou sadou inštrukcií určených na prenos informácií medzi zariadením a hlavnou pamäťou. Koncept kanálov je trochu ako moderný DMA. Podľa princípu činnosti boli kanály rozdelené na byte-multiplexor a selektor. Prvé boli určené na prácu s pomalými zariadeniami (tlačiarne, dierovače, čítačky diernych kariet), druhé - pre zariadenia s vyššou rýchlosťou (magnetické disky, pásky, externé pamäťové bunky). Takmer všetky stroje System / 360, s výnimkou „neštandardného“ modelu 20, boli vybavené kanálom byte-multiplexer a jedným alebo viacerými voliacimi kanálmi. V jednoduchších modeloch boli kanály integrované a v top modeloch boli vyrobené vo forme samostatných skriniek.
Ako je ľahko pochopiteľné z názvu, kanál multiplexora umožňoval výmenu dát z niekoľkých zariadení naraz cez jeden kanál v RAM počítača. Najčastejšie bola adresa tohto kanála 0 a adresy od C0 do FF sa používali na adresovanie podkanálov. Napríklad adresy 0C0-0C7 zabudované páskové jednotky, 00E/00F: tlačiarne 1403-N, 010-013: tlačiarne 3211, 020-0BF: 270x rodinné telekomunikačné zariadenia. Tieto adresy sa v z/VM používajú dodnes.
Výber kanálov vám umožnil pripojiť viac vysokorýchlostných zariadení. Zvyčajne bol medzi zariadenie a kanál umiestnený aj riadiaci modul, ktorý umožňoval kombinovať viacero zariadení rovnakého typu a posielať z nich dáta do jedného alebo viacerých kanálov, paralelne alebo sériovo, čo umožnilo meniť možnosti pripojenia na dosiahnutie optimálneho výkonu.
V modeloch 85 a 195 IBM predstavila nový typ kanála - block-multiplexer. Tieto kanály umožnili pripojenému zariadeniu pozastaviť aktuálny program kanála, kým nebolo zariadenie pripravené na prenos údajov, čím sa kanál uvoľnil pre ďalšie zariadenia. Spočiatku boli tieto kanály navrhnuté pre prácu s diskami s pevnou hlavou rodiny 2305.
Pomenovanie komponentov
IBM vyvinula systém digitálnych kódov na označovanie nových zariadení. Boli označené 4-miestnym kódom začínajúcim 2. Množstvo starých zariadení, ktoré existovali už pred System / 360, si zachovalo svoje označenie (napríklad slávne tlačiarne z rodiny 1403, ktoré tlačili samotné reprodukcie Mony Lisy).
Zariadenia boli očíslované nasledovne.
20xx: Aritmetické procesory, ako napríklad IBM 2030, IBM System/360 Model 30 CPU
21xx: Napájacie zdroje a ďalší hardvér úzko spojený s procesorom, ako je konfiguračný modul IBM 2167
22xx: Rôzne výstupné zariadenia, ako napríklad CRT monitory IBM 2250 a IBM 2260, tlačiareň IBM 2203 - System/360 Model 20
23xx: Úložné zariadenia s priamym prístupom, ako napríklad diskové jednotky IBM 2311 a IBM 2314 alebo dátové bunky IBM 2321. Toto označenie sa používalo aj pre hlavné úložné zariadenia (IBM 2361 - veľkokapacitné úložisko, IBM 2365 - procesorové úložisko)
24xx: Páskové jednotky, ako napríklad IBM 2401, IBM 2405 a IBM 2415
25xx: Zariadenia s diernymi štítkami, ako je čítačka kariet IBM 2501, dierovač IBM 2520, čítačka/dierovačka IBM 2540 a multifunkčné zariadenie na karty IBM 2560
26xx: Zariadenia s papierovou páskou, ako napríklad čítačka IBM 2671
27xx: Komunikačné zariadenia, ako napríklad interaktívne terminály IBM 2701, IBM 2705, IBM 2741
28xx: Kanály a ovládače. Napríklad riadiaci modul IBM 2821, IBM 2841 a IBM 2844
29xx: Iné zariadenia, ako napríklad IBM 2914 Data Link Switch a IBM 2944 Data Link Repeater
Úložné zariadenia s priamym prístupom
2302 vychádzal zo skoršieho 1302 a bol to pevný disk s rýchlosťou 156 Kb/s a bol dodávaný ako Model 3 s dvoma 112,79 MB modulmi alebo ako Model 4 so štyrmi takými modulmi.
2311 bola zas aktualizovaná verzia IBM 1311 a umožňovala pracovať s balíkmi vymeniteľných diskov IBM 1316. Teoretická kapacita mechaniky bola 7,2 MB, ale v praxi všetko záviselo od formátu. Napríklad pri použití so systémom System/360 Model 20 tento disk poskytoval iba 5,4 MB voľného miesta.
Diskový balík IBM 1316 je podľa dnešných štandardov obrovský. Šesť kotúčov s priemerom asi 36 cm bolo namontovaných na 6 kusoch na spoločnom vretene. Najvyšší a najspodnejší povrch zásobníka neniesli žiadne údaje, takže na zápis bolo k dispozícii 10 povrchov. Všetky čítacie / zapisovacie hlavy boli spojené do jedného bloku a presunuté dohromady. Počet stôp bol 203. Aby sa znížil počet pohybov hlavy, dáta sa zapisovali „vertikálne“ na povrch diskov zhora nadol, čím sa vytvárali „valce“. Veľkosť sektorov bola premenlivá, rovnako ako na magnetickej páske.
Neskôr, v roku 1966, sa objavila jednotka 2314s, ktorá používala aktualizované diskové balíky 2316 s kapacitou 28 MB.
Pre prípady, keď bola dôležitá rýchlosť čítania a zápisu, a nie kapacita, boli použité bubnové mechaniky, v ktorých bola pre každú stopu použitá samostatná hlava. Kapacita prvých modelov bola asi 4 MB a rýchlosť operácií dosahovala 303,8 Kb/s, neskôr boli bubnové mechaniky nahradené diskovými mechanikami, aj so samostatnými hlavami na stopu. Takým bol napríklad IBM 2305 predstavený v roku 1970. Disky mechaniky sa otáčali rýchlosťou 6000 otáčok za minútu, rýchlosť výmeny dát dosahovala až 3 Mb/s, dostupné boli kapacity 5 a 11 Mb.
Napriek malej kapacite a vysokej cene boli takéto zariadenia žiadané napríklad pre umiestňovanie overlayov (programové moduly, ktoré sa dynamicky nahrávali do RAM).
Ešte drahším a vzácnejším riešením bol IBM 2321 Data Cell. Táto mechanika pracovala s takzvanými „pamäťovými bunkami“, z ktorých každá obsahovala vo vnútri 200 magnetických pások, ktoré bolo možné prevíjať a čítať samostatne. IBM 2321 umožňovalo nainštalovať až 10 týchto „buniek“, čím poskytovali úložisko až pre 400 miliónov bajtov. K riadiacej jednotke IBM 2841 sa mohlo pripojiť až 8 IBM 2321, čím by sa poskytlo až 3 GB úložného priestoru. Čas prístupu sa pohyboval od 95 do 600 milisekúnd v závislosti od polohy filmov.
Dátumová bunka bola teda veľmi dobrým kompromisom medzi pevnými diskami a páskovými jednotkami. V porovnaní s pevným diskom IBM 2311 dokáže IBM 2321 uložiť 55-krát viac údajov pri iba 7-krát nižšej rýchlosti prístupu.
Keďže Data Cell využíval tri samostatné pohony, na ich mazanie sa do stroja nalialo takmer 20 litrov strojového oleja, ktorý pod tlakom cirkuloval v systéme, čo vyvolalo mnoho príbehov o netesnostiach, najčastejšie falošných. Kvôli množstvu krátkych kúskov pásky vo vymeniteľných moduloch boli často porovnávané s rezancami.
V minulom článku som opísal rad IBM System/360 „ako celok“ bez toho, aby som príliš zachádzal do detailov implementácie. Tentoraz budeme pokračovať v rozprávaní o tomto počítači a zvážime jeho vnútornú architektúru.
Samozrejme, System/360 by nemohol urobiť žiadnu revolúciu, keby nová rodina počítačov nemala dôkladne premyslenú a navrhnutú architektúru (neskôr si ju požičali sovietski vývojári). Dve hlavné príručky sa nazývali „Princípy prevádzky systému IBM/360“ a Informačné príručky „Kanál rozhrania I/O systému IBM/360 k pôvodnej riadiacej jednotke“.
Čo bolo ponúknuté vývojárom v System/360? Šestnásť 32-bitových registrov všeobecný účel, pomenované od R0 do R15. Štyri 64-bitové registre s pohyblivou rádovou čiarkou, boli pomenované FP0, FP2, FP4 a FP6. Jeden 64-bitový stavový register (Program Status Word alebo PSW) obsahujúci okrem iného 24-bitovú adresu inštrukcie.
Okrem adresy aktuálne vykonávanej inštrukcie PSW uložilo bity, ktoré povolili / zakázali prerušenia, stav programu, bezpečnostný kľúč na porovnanie s kľúčmi zariadenia a ďalšie dôležité parametre. Privilegovaná inštrukcia LPSW umožňovala načítanie celej hodnoty tohto registra a používala sa najmä na návrat z obsluhy prerušenia, čím sa obnovil stav, v ktorom bol pred volaním obsluhy. Množstvo príkazov tiež umožnilo manipulovať s jednotlivými príznakmi tohto registra bez toho, aby spôsobili prechody do iných sekcií kódu.
Prerušenia boli rozdelené do 5 „tried“ v závislosti od priority. Každá trieda bola spojená s dvoma miestami v pamäti slov: staré PSW a nové PSW. Keď došlo k prerušeniu, aktuálna hodnota PSW sa spolu s kódom prerušenia uložila na miesto starého PSW a hodnota z nového PSW sa načítala do samotného registra, čo spôsobilo prechod na obsluhu. Triedy prerušení boli nasledovné (vo vzostupnom poradí priority).
I/O prerušenia: signalizovali rôzne I/O udalosti, vrátane časovo náročných, ako je dokončenie pretáčania filmu.
Softvérové prerušenia. Signalizoval výskyt jednej z 15 výnimiek počas vykonávania programu. Niektoré z týchto prerušení by sa dali potlačiť resetovaním príslušných príznakov v PSW.
Prerušenie hovoru nadriadeného. Vyskytla sa v dôsledku vykonania pokynov adresovaných nadriadenému.
vonkajšie prerušenia. Vyskytla sa v dôsledku vonkajších udalostí, ako je napríklad vypršanie časovača alebo stlačenie tlačidla prerušenia.
K prerušeniu kontroly stroja došlo v prípade zlyhania hardvéru, napríklad chyba parity pri kontrole obsahu registrov.
Ako už bolo jasné, na adresovanie pamäte sa použilo 24 bitov, čo umožnilo adresovať 16 megabajtov pamäte, ale počnúc modelom 67 sa objavila možnosť 32-bitového adresovania, čo rozšírilo množstvo adresovateľnej (teoreticky) pamäte na 4 gigabajtov. Používalo sa poradie big-endian, teda od najstaršieho po najmladšieho. Rôzne inštrukcie umožňujú prácu s bajtmi, polovičnými slovami (2 bajty), celými slovami(4 bajty), dvojité a štvornásobné slová (v tomto poradí 8 a 16 bajtov).
Nasledujúce typy údajov sú štandardne podporované:
Celé čísla s dĺžkou polovice alebo celého slova
Dva druhy binárnych desiatkových čísel
Zlomkové čísla s pohyblivou rádovou čiarkou (implementačné nuansy závisia od verzie)
Znaky uložené po jednom byte
Adresovanie sa najčastejšie používalo „orezané“: inštrukcie neobsahovali úplnú adresu, ale iba offset, vzhľadom na základnú adresu obsiahnutú v jednom zo všeobecných registrov.
Inštrukcie mohli byť dlhé 2, 4 alebo 6 bajtov, pričom operačný kód bol uložený v nulovom byte a zvyšok bol popis operandov. Inštrukcie boli zarovnané na hraniciach pol slova, takže najmenej významný bit v adrese aktuálnej inštrukcie bol vždy nula.
Zaujímavé je, že I/O bol implementovaný v System/360. Vstupno-výstupné operácie vykonávali koncepčne oddelené procesory nazývané „Kanály“. Kanály mali svoje vlastné inštrukčné sady a fungovali s pamäťou nezávisle od programu vykonávaného CPU. V lacných modeloch bol na podporu kanálov použitý mikrokódový engine centrálneho procesora, v drahších modeloch boli kanály umiestnené vo vlastných skriniach.
Veľmi nezvyčajné v IBM pristúpilo k správe svojich počítačov. Definovali určitý súbor funkcií bez toho, aby špecifikovali, akými fyzickými prostriedkami by sa mali implementovať. To umožnilo, aby bolo ovládanie univerzálne, nezávislé od konkrétneho hardvéru, na vydávanie príkazov a výstup výsledkov bolo možné použiť akékoľvek vybavenie: tlačidlá, číselníky, klávesnice, text a grafiku na monitoroch atď. Akýkoľvek odkaz na „tlačidlo“ alebo „prepínač“ môže znamenať ktorýkoľvek z možných vstupov, od svetelného pera až po výber možnosti na obrazovke pomocou vstupu z klávesnice.
Rôzne modely System/360 využívali rôzne doplnkové funkcie, ktoré rozšírili tie základné.
Ochrana proti zápisu. Ak systém túto možnosť podporoval, potom každému bloku externého úložiska s veľkosťou 2 KB bol priradený kľúč, ktorý bol pri zapisovaní do tohto úložiska kontrolovaný kanálom. To znamená, že každý kanál mohol zapisovať iba do „svojich“ blokov. Kanál s adresou nula bol zvyčajne používaný samotným operačným systémom a nebolo preň vykonané žiadne overenie kľúča. Tento prístup umožnil chrániť systémové súbory pred vymazaním používateľskými programami. Vo veľmi zriedkavých modeloch bolo možné nastaviť aj ochranu proti čítaniu.
Multisystémová podpora. Rozšírenie inštrukčnej sady, ktoré umožnilo viacerým procesorom pracovať súčasne.
Priame ovládanie. Táto možnosť poskytovala podporu pre 6 externých signálnych liniek, ktoré bolo možné použiť pre potreby používateľov.
Intervalový časovač. Pri tejto voľbe procesor vykonával periodické dekrementovanie slova umiestneného v pamäti na adrese 0x50, keď táto hodnota dosiahla nulu, došlo k prerušeniu. Mladšie modely znížili počet s frekvenciou, ktorá sa zhodovala s frekvenciou elektrickej siete(50 alebo 60 Hz), staršie modely boli vybavené časovačmi s oveľa vyšším rozlíšením.
Vo všeobecnosti sa o System / 360 dá veľa rozprávať, takže ak bude záujem, budem v téme pokračovať v ďalšom článku.
Oleg Spiryaev
Medzi najvýznamnejšie úspechy 20. storočia, ktoré zmenili spôsob zhromažďovania, prenosu a používania informácií, sa zvyčajne označujú počítače IBM System / 360 a IBM PC. V skutočnosti spoločnosť IBM Corporation (http://www.ibm.com) urobila oveľa viac a zohrala veľmi významnú úlohu pri vytváraní výpočtovej techniky a jej aplikácií.
V utorok 7. apríla 1964 Thomas J. Watson, Jr., neskorší šéf IBM, oznámil vydanie rodiny počítačov System/360. Bol to možno najdrahší projekt v histórii výpočtovej techniky. Jeho cieľom bolo vyvinúť komplexne premyslený komplex riešení v oblasti hardvéru, softvéru, technológie výroby, organizácie distribúcie a Údržba rodiny počítačov, ktoré sa líšia výkonom a cenou. Univerzálnosť rodiny bola dosiahnutá vďaka tomu, že počítače boli navrhnuté tak, aby spracovávali desatinné aj pohyblivé čísla, ako aj vďaka vyvinutému systémovému softvéru, ktorý vyhovuje špecifickým potrebám rôznych používateľov. Gene Amdahl, G. Blau, F. P. Brooks, Jr. prispeli k rozvoju rodiny System/360. Stroje tohto typu dostali všeobecný názov "mainframe" (mainframe) - podľa názvu typických stojanov IBM, v ktorých bolo umiestnené zariadenie centrálnej procesorovej jednotky.
| Mainframe IBM System/360. |
Dva týždne predtým sa viac ako 200 vedúcich pracovníkov počítačového priemyslu dozvedelo o pripravovanej udalosti v prvom vydaní bulletinu pri príležitosti spustenia spoločnosti International Data Corporation (IDC), ktorú založil Patrick J. McGovern. Prvé vydanie bolo nazvané EDP Industry and Market Report. Neskôr jeho názov - The Grey Sheet ("Sivý list") - bulletin dostal podľa farby papiera, na ktorom bol vytlačený. System/360 a prvá správa IDC viedli k vzniku nových segmentov IT priemyslu, ktoré majú teraz hodnotu miliárd dolárov.
V roku 1964 sa však našlo aj dosť skeptikov. Magazín Fortune teda vypočítal, že riziká IBM spojené s vydaním System / 360 dosiahli minimálne miliardu dolárov – inými slovami, neúspech projektu by mohol viesť až ku krachu Modrého obra. Pochybnosti počítačových inžinierov súviseli aj s pocitom začiatku éry ich „naddôležitosti“ (ostatne odvtedy už programátori nemohli priamo ovplyvňovať konfiguráciu výpočtovej platformy). V čase, keď bol System/360 predstavený, sa používalo približne dvadsaťtisíc počítačov. Len jeden z desiatok podnikov si mohol kúpiť auto tohto typu - v tom čase to stálo dosť veľa. Prakticky neexistoval trh so softvérom a aplikácie boli písané pre špecifické potreby klienta. Mnohé spoločnosti zaoberajúce sa výrobou počítačov opustili trh bez toho, aby čakali na lepšie časy. Medzi nimi boli takí giganti elektronického priemyslu ako RCA, General Electric a Xerox (všimnite si, že počítačový priemysel stále vyžaduje pevné nervy od tých, ktorí pracujú v tejto oblasti). Mimochodom, IBM minulo 5 miliárd dolárov na vývoj sálových počítačov (čo zodpovedá približne 30 miliardám dolárov v súčasných cenách) a bol to veľmi riskantný krok, keďže ročný príjem spoločnosti bol vtedy len 3,2 miliardy dolárov. IBM však vsadilo na toto koňa a vyhral.
Používatelia spočiatku nereagovali na prvé sálové počítače série 360, no asi po dvoch mesiacoch si uvedomili, aké dobré sú takéto systémy a počet objednávok prevýšil všetky očakávania IBM. V priebehu nasledujúcich piatich rokov sa počet počítačov v tejto rodine používaných na riešenie podnikových problémov zvýšil na 90 000.
Zo System/360 na S/390
Veľkosť počítača System/360 bola na dnešné pomery celkom pôsobivá – zaberal celú miestnosť. Pravda, konfigurácia vtedajších sálových počítačov dnes, mierne povedané, nezasiahne fantáziu: taktovací frekvencia procesora bola 2 MHz a kapacita úložného systému (pások a diskov) len 8 MB. K takémuto počítaču však napriek tomu mohlo byť súčasne pripojených až 248 terminálov, z ktorých sa zadávali údaje a na ktorých sa zobrazovali výsledky.
Počas vývoja tohto projektu sa zrodili technológie ako paralelné spracovanie, pipeline, I/O procesor, virtuálna pamäť a virtuálny stroj, ktoré neskôr prešli na „obyčajné“ počítače.
Mainframe System/360 bol prvou veľkou rodinou počítačov, ktorá umožňovala zameniteľný softvér a periférne zariadenia. Namiesto nákupu nového systému, keď potreby a rozpočty raketovo narástli, mohli teraz zákazníci jednoducho po častiach rozširovať výpočtové možnosti a pridávať alebo vymieňať iba požadovaný hardvér.
Rôzne zariadenia tejto série mali plnú kompatibilitu, čo umožnilo zostaviť z nich komplexy ako z dizajnérskych dielov. Boli vytvorené vstupno-výstupné zariadenia (aj z diernych štítkov), zariadenia na ukladanie dát (disky, páskové jednotky). Napríklad System/360 ponúkal na výber päť procesorov, 44 periférií a 19 kombinácií výkonu, rýchlosti a pamäte. Používateľ mohol prevádzkovať rovnaké pásky a diskové jednotky s procesormi, ktoré sa 100-krát líšili výkonom. Náklady na takýto počítač boli asi 2 milióny dolárov.
Všeobecne povedané, v roku 1964 spoločnosť IBM oznámila vytvorenie šiestich modelov rodiny System / 360, ktoré sa stali prvými počítačmi tretej generácie. Modely mali systém jediného príkazu a navzájom sa líšili množstvom pamäte RAM a výkonom. Číslo 360 (plný kruh v stupňoch) naznačovalo možnosť vytvorenia systému pre aplikácie v akomkoľvek smere. Pri vývoji modelov rodiny sa využilo množstvo nových princípov, vďaka ktorým boli stroje univerzálne a umožnili ich rovnako efektívne využitie ako pri riešení problémov z rôznych oblastí vedy a techniky, tak aj pri spracovaní dát v oblasti manažment a obchod.
Sálové počítače skutočne dokázali vyriešiť rôzne úlohy – od výplatnej listiny až po výpočet rakiet. Podobné systémy od IBM sa potom podieľali na americkom lunárnom programe a spracovávali dáta v reálnom čase počas expedícií Apollo. Okrem toho bol na základe System/360 postavený prvý poloautomatický rezervačný systém vstupeniek na svete, SABRE.
 |
| Systémy IBM v práci. |
Hybridné mikroobvody boli zvolené ako základňa prvkov pre rodinu System / 360, vďaka čomu sa nové modely začali považovať za stroje tretej generácie. Vo svojich prvých počítačoch IBM používala tranzistory s licenciou od Texas Instruments Corporation (http://www.ti.com). Následne sa však vedenie IBM rozhodlo vydať všetky elektronické komponenty samostatne, aby nebolo závislé od externých dodávateľov a poskytlo maximum nízke ceny pre elektroniku. Pri vývoji System/360 sa vedenie IBM rozhodlo nespoliehať na integrované obvody, vynájdené v roku 1959, pretože v tom čase išlo o novú, netestovanú a drahú technológiu. Namiesto toho IBM vyvinula hybridnú technológiu SLT (Solid Logic Technology).
Ďalším problémom bola výroba pamäte na základe magnetické jadrá. Samozrejme, IBM malo moderné technológie, no potrebovali nové výrobné zariadenia. Existujúca divízia v Kingstone bola rozšírená a nová továreň bola postavená v Boulder, Colorado. Ani to však problém úplne nevyriešilo a potom sa uskutočnil experiment na presun časti výrobných zariadení do Japonska, kde pracovníci továrne vyrábali pamäťové moduly ručne, bez automatického zariadenia. Mzdy japonských robotníkov s najvyššou kvalitou práce boli vtedy také nízke, že pamäte vyrobené v Japonsku sa ukázali byť lacnejšie ako pamäte vyrobené v USA pomocou automatického zariadenia.
Tranzistorové stroje druhej generácie teda predstavovali v životopise IBM iba päť rokov. Vytvorením rodiny System/360 si IBM naposledy dovolilo luxus uviesť na trh počítače, ktoré neboli kompatibilné s predchádzajúcimi modelmi. Ale čo je najdôležitejšie, tieto počítače splodili nový fenomén v počítačovom priemysle a vytvorili platformu tzv. Zvyčajne sa to chápe ako priemyselný štandard pre hardvér s čiastočne alebo úplne otvorenou architektúrou, ktorý umožňuje firmám tretích strán vyrábať periférne zariadenia a stavať na nich vlastné systémy.
Okrem toho spoločnosť IBM vyvinula širokú škálu starších počítačových emulátorov a simulátorov, ktoré používateľom pomôžu prejsť na sériu počítačov System/360. Nahradením svojich systémov radom IBM System/360 môžu používatelia pracovať s počítačmi tejto série už mnoho rokov a prejsť na stále výkonnejšie stroje bez nákladov na redizajn softvéru. Koncept softvérovo kompatibilnej rodiny počítačov sa stal štandardom pre celý počítačový priemysel. Dnes už všeobecne známa séria doviedla spoločnosť k nesporným lídrom v oblasti výpočtovej techniky. Len v USA bolo nainštalovaných viac ako 20 000 sálových počítačov System/360, čím IBM získala kontrolu nad dvomi tretinami celého trhu s počítačmi.
O šesť rokov neskôr, v roku 1971, IBM predstavilo prvé dva modely rodiny System/370 (370/135 a 370/195), nástupcov System/360 založených na novom technologickom základe – monolitické integrované obvody. Spustenie rodiny System/370 viedol T. V. Lerson, ktorý v roku 1974 nahradil T. J. Watsona Jr. ako prezident IBM. Vznik novej série nebol revolúciou, ale skôr vývojom skorých myšlienok. Počítače v rade System/370 už boli postavené výhradne na integrovaných obvodoch, čo malo za následok zvýšenie výkonu oproti rade System/360. Nové stroje boli spoľahlivejšie a rozmerovo menšie vďaka použitiu polovodičovej pamäte.
Stojí za zmienku, že na týchto strojoch sa okamžite objavili najpokročilejšie riešenia, ktoré vedú k zvýšeniu produktivity. Takže model IBM 360/67 mal zariadenie na dynamický preklad adries. IBM 360/91 zaviedol schopnosť kontroléra detekovať všetky operácie, ktoré je možné vykonať súčasne. Multiprocessing založený na zdieľanej RAM bol implementovaný aj v IBM 360/67. V tomto prípade bola medziprocesorová komunikácia zabezpečovaná príkazom „signal to processor“, ktorý zabezpečuje prenos a príjem príkazového kódu, dekódovanie príkazových kódov a odpoveď procesoru, ktorý signál vyslal. Na komunikáciu procesorov bol pridaný tucet nových inštrukcií. Jeden proces bolo možné prerušiť iným (napríklad v IBM System/360 model 65 MP).
System/370 model 145, vydaný v roku 1971, bol prvým sálovým počítačom, ktorý využíval rozsiahle integrované obvody na budovanie pamäte a logických funkcií. Nová technológia, ktorá nahradila SLT, umožnila integrovať na jeden čip prvky, ktoré boli predtým umiestnené na viacerých. Výsledkom je, že stroje System/370 sú tri až päťkrát produktívnejšie ako stroje System/360 vyrobené pomocou technológie SLT. Navyše v modeli 145 bola pamäť magnetického jadra nahradená pamäťou založenou na polovodičovej technológii.
Mainframe System/370-45 bol jedným z prvých masovo vyrábaných počítačov, ktoré využívali technológiu „virtuálnej pamäte“. Táto technológia rozšírila možnosti počítačov tým, že umožnila využitie miesta na pevnom disku na umiestnenie dodatočnej pamäte RAM potrebnej na spustenie softvéru. Inštrukcia dopredu pre dynamickú predikciu vetiev bola implementovaná na stroji IBM 3081. K zvýšeniu výkonu prispeli aj pripojené procesory, ktoré boli pripojené k centrálnemu počítaču ako periférie. Boli vyvinuté špeciálne zariadenia na riešenie veľmi úzkych tried problémov, avšak kvôli malým nákladom a vysokým nákladom bolo ich použitie obmedzené.
V 70. rokoch sa rozšírili maticové procesory – zariadenia, ktoré implementovali koncept „jedna inštrukcia – veľa dát“. Matricový procesor IBM-3838 pozostával z riadiaceho procesora, pamäte RAM do 1 MB, piatich procesorových prvkov a zariadenia s rozhraním kanála, ktoré poskytovalo výmenný kurz 3 – 4,5 MB/s s počítačom. Dátové slovo maticového procesora malo dĺžku 32 bitov. Maticový procesor mohol súčasne spracovať až sedem užívateľských úloh. Všetky procesory vykonali jednu inštrukciu súčasne, každý na svojich vlastných dátach. Výkon maticového procesora bol hodnotený na 30 MFLOPS alebo 100 MIPS.
Od roku 1983 sa začala dodávka modelov System/370 Extended Architecture. Skúsenosti, ktoré spoločnosť nazbierala, viedli k vytvoreniu architektúry ESA / 370 a potom ESA / 390. V roku 1990 bola vydaná rodina sálových počítačov 390, ktorá ako všetky predchádzajúce modely týchto rodín podporovala kompatibilitu aplikácií zdola nahor. V roku 1995 sa objavili paralelné podnikové servery S/390.
Ďalšou generáciou superskalárnej technológie RISC, vyvinutej spoločnosťou IBM koncom 80. rokov, je architektúra POWER (Performance Optimization with Enhanced RISC). Začiatkom roku 1990 zaznamenala séria RISC System/6000 úspešný debut. Zároveň bola pre IBM RS/6000 vydaná verzia operačného systému Unix s názvom AIX Version 3. V roku 1990 IBM predala 25 000 počítačov RS/6000. Nový obchod IBM dosiahol do konca roka 1 miliardu USD.
IBM uznalo záväzok používateľov mainframov v oblasti dobre zavedených aplikácií, pokročilej ochrany údajov, zálohovania a možností obnovy po havárii. Avšak sálové počítače založené na bipolárnych mikroobvodoch, ktoré poskytujú rýchlosť 60 MIPS na procesor, si vyžadovali vodné chladenie, príliš veľa elektriny, špeciálne inžinierske štruktúry a veľké plochy. Namiesto toho IBM ponúkla sálové počítače CMOS, ktoré stáli spotrebiteľov o 70 % lacnejšie.
Je príznačné, že IBM každý rok a pol zdvojnásobuje výkon svojich sálových počítačov CMOS. Len za desať rokov sa zmenilo päť generácií strojov na báze CMOS. Sálové počítače System/390 G5 v 10-procesorovej konfigurácii sú schopné vykonať až 900 miliónov inštrukcií za sekundu. Technológia IBM S/390 Parallel Sysplex umožňuje ďalšie zvýšenie výkonu. Neoddeliteľnou súčasťou klastrovej architektúry IBM Parallel Sysplex sa stala technológia kombinovania výpočtových systémov, ktorá umožňuje interakciu viacerých počítačov so spoločným dátovým poľom. Pri jeho použití dosahuje dostupnosť systému 99,999 %.
Na vyváženie distribúcie prevádzky medzi servermi v klastri Sysplex ponúkajú IBM a Cisco Systems spoločne vyvinutý softvér Generic Routing Encapsulation. Ide o jeden z výsledkov strategického spojenectva medzi týmito dvoma korporáciami.
Na platforme S/390 aplikované systémy triedy ERP spoločností SAP, People Soft, Oracle, Baan. Samotná IBM ponúka sadu softvérových a hardvérových nástrojov IBM Treasure Series pre S/390 na vytváranie dátových skladov, mechanizmy na vyhľadávanie a analýzu informácií z aplikácií SAP R/3 v DB2 DBMS.
S uvedením S/390 G5 sa IBM podarilo zachytiť 95 % globálneho trhu sálových počítačov. V roku 2000 sa objavila ich šiesta generácia - S / 390 G 6.
Nová generácia - zSeries
Keď IBM začala v októbri 2000 meniť značku svojich serverových systémov, táto zmena bola prezentovaná ako reakcia na rastúce požiadavky internetového obchodu. Vedenie spoločnosti oznámilo svoj zámer používať také otvorené štandardy a produkty ako TCP/IP, HTML, Java, XML, Apache na všetkých platformách a želanie podporiť rýchlo rastúcu popularitu OS Linux. Vtedy dostali sálové počítače názov eServer zSeries, ktorý bol navrhnutý tak, aby zdôraznil nulový čas výpadku (nulový čas výpadku) týchto systémov.
Architektúra z/Architecture, na ktorej sú systémy zSeries založené, je novým štandardom pre výkon a integráciu, ktorý pokračuje vo vyváženom koncepte systému architektúry S/390. Takéto systémy sú schopné eliminovať problémové miesta adresovateľnej pamäte tým, že poskytujú prakticky neobmedzené možnosti 64-bitového adresovania a poskytujú obrovský priestor pre neočakávané pracovné zaťaženie a aplikácie rastúceho podniku.
Novou vlajkovou loďou sálových počítačov je séria počítačov IBM eServer zSeries 900 optimalizovaná pre e-business. Zahŕňa 64-bitové multiprocesorové systémy so 64 GB RAM a s priepustnosťou I/O systému a sieťových kanálových adaptérov 24 a 3 GB/s. Výkon zSeries 900 presahuje 2500 MIPS. Ich najdôležitejším komponentom je 20-procesorový MCM (Multi-Chip Module). Jeho 16 procesorov je navrhnutých na vykonávanie aplikačných úloh v režime SMP a zvyšok vykonáva systémové funkcie, ako je riadenie I/O, obnova chýb a kryptoochrana.
Každý systém môže pracovať samostatne alebo ako súčasť klastra Parallel Sysplex s inými počítačmi zSeries a systémami IBM S/390. Klaster poskytuje vysokú škálovateľnosť a výnimočnú dostupnosť. Pomocou technológie Parallel Sysplex je možné klastrovať až 32 systémov zSeries 900.
15 logických oddielov zSeries 900 môže prevádzkovať rôzne operačné systémy (z/OS, z/VM a Linux pre zSeries) nezávisle od seba a pristupovať k zdieľaným systémovým prostriedkom.
Uvedenie nového, nízkonákladového IBM zSeries 800 základnej úrovne (predtým s kódovým označením Raptor) radikálne zmenilo cenový profil na trhu sálových počítačov. Nový systém je dostupný v ôsmich modeloch na všeobecné použitie a v jedinom plnohodnotnom linuxovom mainframe. Líšia sa predovšetkým počtom procesorov (od jedného do štyroch) a množstvom pamäte RAM (od 8 do 32 GB).
S uvedením zSeries 800 bola IBM schopná priniesť vysokú spoľahlivosť a výkon technológie zSeries zákazníkom, ktorí si predtým nemohli dovoliť sálové počítače. Okrem toho je IBM prvou, ktorá implementuje najmodernejšiu technológiu klastrovania, Parallel Sysplex, na mainframe základnej úrovne. Pripomeňme, že táto technológia poskytuje takmer nulové prestoje, vysokú dostupnosť aplikácií a obchodnú spoľahlivosť kombináciou viacerých sálových počítačov do sieťového klastra.
Zákazníci sálových počítačov čoraz viac pridávajú nové webové aplikácie do existujúcich infraštruktúr, aby šetrili energiu, priestor a náklady na správu. zSeries 800 je navrhnutý pre možnosti konsolidácie serverov pre zákazníkov strednej triedy. Eliminuje nákladné a nedostatočne využívané serverové fondy webových, súborových, tlačových a e-mailových serverov presunutím celej záťaže na jeden mainframe, čím sa zjednoduší správa a znížia sa náklady. Vďaka technológii virtuálnych strojov IBM z/VM môže zSeries 800 kombinovať 20 až stovky serverov Sun alebo Intel na jednej fyzickej platforme.
Vďaka najmodernejšej technológii poskytuje zSeries 800 nákladovo efektívne a flexibilné prostredie pre vývoj, testovanie a prevádzku aplikácií, portovanie aplikácií z 32-bitových na 64-bitové a nové pracovné zaťaženie elektronického podnikania. zSeries 800 využíva samoopravné a samoriadiace technológie IBM, vrátane redundantnej kapacity, klastrov Parallel Sysplex, simultánneho I/O a automatického volania do IBM, keď sa zistí zlyhanie systému. Spolu s novými sálovými počítačmi spoločnosť IBM oznámila aj špeciálnu verziu 64-bitového operačného systému z/OS.e, ktorý je určený na spustenie aplikácií elektronického obchodu vrátane WebSphere Application Server, databáz DB2 a aplikácií MQSeries.
Doteraz najvýkonnejším celopodnikovým systémom je eServer zSeries 990 (kódové označenie T-Rex, "Tyrannosaurus"). Podobné systémy sú určené pre firmy finančný sektor a ďalšie odvetvia, ktoré vyžadujú maximálnu odolnosť voči chybám, ochranu informácií a vysoké výpočtové schopnosti. Cena nového IBM eServer zSeries 990 začína na 1 milióne USD. Nový systém je výsledkom štvorročnej práce 1 200 vývojárov IBM. Investície do vývoja "Tyrannosaura" podľa zástupcov IBM dosiahli približne 1 miliardu dolárov. Systém však stojí za to.
zSeries 990 je považovaný za najvýkonnejší a najškálovateľnejší IBM mainframe v ich 40-ročnej histórii. Tento server má dvojnásobné možnosti virtualizácie a schopnosť vykonávať približne trojnásobok práce zSeries 900. Okrem nového dizajnu, ktorý umožňuje zákazníkom zvýšiť kapacitu bez vypnutia systému, bola štruktúra produktu výrazne zjednodušená.
32-procesorový systém zSeries 990 má výkon 9 000 MIPS, čo je trojnásobok výkonu zSeries 900. Tento model obsahuje dvakrát toľko procesorov a server je možné škálovať od jedného do 32 procesorov bez vypnutia systému.
zSeries 990 podporuje až 30 logických oddielov (LPAR), čo je dvojnásobok kapacity zSeries 900. S z/VM 4.4 môžu zákazníci rýchlo vytvárať a efektívne spravovať stovky virtuálnych linuxových serverov v jedinom fyzickom šasi. Pokročilé virtualizačné technológie IBM robia zo zSeries 990 dobrú platformu na konsolidáciu, pokiaľ ide o znižovanie nákladov a správu serverových fariem.
Nový 16-socketový zSeries 990 prekonal svoj vlastný bezpečnostný rekord a dokáže spracovať 11 000 transakcií za sekundu cez Secure Sockets Layer (SSL); ide o 57% zlepšenie oproti 16-socketovému zSeries 900. SSL handshaking, to isté, čo spôsobuje, že sa v spodnej lište prehliadačov zobrazuje ikona uzamknutého zámku, je rozhodujúce pre transakcie elektronického obchodu a umožňuje lepšie spracovanie online objednávok zabezpečiť . Schopnosť spracovať viac transakcií SSL znamená, že spoločnosti môžu obslúžiť viac zákazníkov a generovať väčší predaj za kratší čas.
Zákazníkom, ktorí hľadajú vysokú konektivitu pre nové úlohy elektronického podnikania na sálových počítačoch, poskytuje zSeries 990 až 512 I/O kanálov, čo je dvojnásobok kapacity jeho predchodcu. Okrem toho je teraz k dispozícii až 16 HiperSockets, ktoré poskytujú vysokorýchlostné TCP/IP pripojenie medzi virtuálnymi servermi v rámci rovnakého zSeries 990 (štyrikrát viac ako zSeries 900). IBM tiež predstavila novú technológiu nazývanú subsystém logických kanálov, ktorá zákazníkom uľahčí konsolidáciu viacerých sálových počítačov do jedného systému zSeries 990. zSeries 990 štvornásobne zvyšuje kapacitu pamäte zSeries 900 na 256 GB oproti 64 GB. Srdcom zSeries 990 je viacčipový MCM.
Darček k výročiu
Pri príležitosti 40. výročia uvedenia mainframe System/360 spoločnosť IBM oznámila eServer z890 s najmodernejšou technológiou na zjednodušenie prostredia IT. Tento systém umožnil ponúknuť aj nové cenové podmienky pre stredných podnikateľov. Okrem toho bol ohlásený IBM TotalStorage Enterprise Storage Server 750, ktorý prináša profesionálne podnikové možnosti väčších úložných systémov novému segmentu zákazníkov. Nové mainframe a úložné systémy spoločne umožnia stredne veľkým podnikom konsolidovať a zjednodušiť ich IT prostredie pomocou špičkových technológií.
Mainframe z890 je založený na technológii z990 a ponúka vysoký stupeň flexibilitu, virtualizáciu, automatizáciu a škálovateľnosť. Najvyšší model rady z890 má takmer dvojnásobný výpočtový výkon ako špičkový model rady z800, čo je výsledkom takmer 100% nárastu výkonu každého CPU na všeobecné použitie. Ale zatiaľ čo celkovo poskytuje významnú výkonnostnú výhodu oproti z800, z890 je k dispozícii aj ako základný model s o viac ako 30 % nižším výpočtovým výkonom ako základný z800 vďaka svojej vysokej flexibilite. Okrem toho IBM ponúka z890 ako jeden model s 28 úrovňami výpočtového výkonu, čo zákazníkom umožňuje presnejšie nastaviť veľkosť servera, aby vyhovoval ich obchodným požiadavkám.
IBM naďalej stavia na inováciách sálových počítačov pridávaním nových funkcií do systémov z890 a z990. Napríklad, aby sa umožnila integrácia webových aplikácií založených na zSeries, bola vyvinutá nová technológia zSeries Application Assist Processor (zAAP), prvé prostredie Java runtime v odvetví, špecificky nakonfigurované pre z/OS. Je určený pre zákazníkov, ktorí chcú integrovať webové aplikácie založené na technológii Java so svojimi existujúcimi základnými obchodnými aplikáciami a údajmi na platforme jediného servera. Technológia zAAP zvyšuje celkový výkon systému, zjednodušuje serverovú infraštruktúru a zlepšuje prevádzkovú efektivitu a zároveň znižuje celkové náklady na výpočtovú techniku pre aplikácie Java nasadené na platforme zSeries.
Rozšírené o podporu zAAP, On/Off CoD (On/Off Capacity on Demand) poskytuje dodatočné výpočtové zdroje pre klastrové systémy Parallel Sysplex a pracovné zaťaženie Java. To umožňuje maximálnu flexibilitu pri reakcii na neočakávané zmeny dopytu.
Na zjednodušenie infraštruktúry OSA Express Integrated Console Controller eliminuje potrebu určitého periférneho hardvéru a podporuje až 120 pripojení na reláciu konzoly.
Vylepšenia pre z990 tiež zahŕňajú podporu až štyroch logických kanálových subsystémov, až 1024 I/O kanálov a vylepšenú sieťovú konektivitu, ktorá pomáha IT zjednodušiť správu najzložitejšej infraštruktúry v multifunkčnom prostredí.
Súčasne s novým systémom IBM predstavilo a Nová verzia z/OS 1.6, ktorého vydanie je naplánované na september 2004. Tento OS obsahuje mnohé vylepšenia na integráciu pracovných zaťažení Java v prostredí z/OS, vrátane podpory pre zAAP, vylepšeného riadenia pracovného zaťaženia pre aplikácie webového servera a zlepšenej dostupnosti IP sietí. Okrem toho IBM plánuje zahrnúť do z/OS 1.6 64-bitové aplikačné prostredie pre C/C++ a Java SDK, čo zvýši škálovateľnosť a uľahčí portovanie aplikácií.
Nová verzia z/VM s pokročilými funkciami virtualizácie je navrhnutá pre Linux hosting s vylepšenou podporou sietí, bezpečnostných funkcií a otvorených zariadení (SCSI). z/VSE V3R1 je ďalšou generáciou VSE pre zákazníkov zSeries a plánuje sa podpora otvorených zariadení (SCSI). Operačný systém z/VSE beží v 31-bitovom režime.
Technológia zabezpečenia sálového počítačaZačiatkom roka IBM predstavilo novú bezpečnostnú technológiu (súčasť vydania mainframového operačného systému z/OS 1.5) a predstavilo prvú centralizovanú správu vrstveného zabezpečenia. Spolu s IBM DB2 Universal Database for z/OS, verzia 8, poskytuje riešenie IBM viacvrstvové zabezpečenie pre sálové počítače zSeries, čím uľahčuje reguláciu a finančnú súlad a otvára nové možnosti e-hostingu. Táto technológia tiež zlepšuje zdieľanie citlivých citlivých informácií medzi vládou a inými organizáciami. Vrstvená bezpečnostná technológia umožňuje správcom IP poskytovať prístup k informáciám na základe potrieb používateľa alebo jeho orgánu. Zabraňuje neoprávnenému prístupu a zverejneniu citlivých informácií. IBM z/OS 1.5 a DB2 V8 vám umožňujú spravovať dátové úložisko na úrovni jedného riadka a prístup k užívateľským údajom na základe osobných potrieb. Napríklad, ak je používateľovi pridelená najvyššia úroveň bezpečnostnej previerky, získa viac práv na používanie databázy ako bežný používateľ. Implementácia nového riešenia IBM eliminuje potrebu organizácií duplikovať infraštruktúru na ochranu citlivých údajov, čo následne pomáha znižovať náklady na IT, hosting a správu. Poskytuje tiež lepšiu agilitu údajov, zdieľanie, správu a správu, pretože nie je potrebné kombinovať informácie z rôznych zdrojov. Ako viete, centralizovaná správa viacvrstvovej bezpečnosti je hlavnou výzvou pre vládne agentúry, ktoré chcú eliminovať duplicitu infraštruktúry a zjednodušiť organizáciu zdieľania informácií medzi rôznymi oddeleniami so zvýšenou úrovňou bezpečnosti. Softvér IBM z/OS a DB2 môže súkromným spoločnostiam pomôcť zabezpečiť a otvára nové príležitosti na poskytovanie bezpečných hostingových služieb. Viacvrstvové zabezpečenie z/OS môže využívať silné kryptografické zabezpečenie, vysokú dostupnosť, škálovateľnosť a flexibilitu IBM eServer zSeries. spoľahlivú ochranuživotné prostredie. |
Záver
V 90. rokoch minulého storočia panoval dojem, že všetky úlohy sa dajú vyriešiť pomocou osobných počítačov pripojených k sieti. O niečo neskôr mal mainframy nahradiť internet. Ako však ukazuje dnešná realita, trhovými pozíciami týchto monštier IT priemyslu sa otriasť nepodarilo. V skutočnosti počítače jednoducho rozšírili rozsah počítačov v podnikaní aj v každodennom živote, ale množstvo úloh je stále nemožné vyriešiť okrem mainframe.
Sálové počítače sa používajú v kritických oblastiach činnosti spoločnosti a ich životnosť sa počíta na desaťročia. Preto mnohé z týchto strojov stále úspešne fungujú. V novom storočí záujem o sálové počítače opäť rastie. Ich vysoká spoľahlivosť a výkon zostávajú trvalými hodnotami. Sálové počítače dokonale zapadajú do éry internetu; a možno je internet len jedným zo spôsobov ich vývoja. Podľa niektorých odborníkov sú napríklad sálové počítače vírusmi prakticky nezraniteľné, čo láka korporácie, ktoré sa chcú poistiť proti kybernetickým útokom.
Sálové počítače sú vhodné na riešenie takmer akejkoľvek úlohy – od vedeckej a inžinierskej až po obchodnú, vyžadujúcu veľký výpočtový výkon. Majú dobre vyváženú viacprocesorovú architektúru so schopnosťou zavádzať viacero nezávislých kópií OS. Škálovateľnosť architektúry umožňuje kontrolovaný, vypočítaný nárast výkonu s nárastom počtu procesorov a pamäte. Veľké množstvo pamäte RAM v takýchto systémoch vytvára nové, predtým nedostupné príležitosti v mnohých oblastiach použitia – od udržiavania veľkých rezidentných databáz až po zložité vedecké výpočty, napríklad v oblastiach, ako je výskum ľudského genómu alebo prieskum ropy na mori.
Tretia generácia počítačov
Rýchlo sa rozvíjajúce letectvo, vesmírne technológie a ďalšie oblasti vedy a techniky si vyžadovali miniatúrne, spoľahlivé a rýchle výpočtové zariadenia. Ďalší vývoj elektronickej výpočtovej techniky si preto vyžiadal vývoj novej technológie a takáto technológia sa objavovala len pomaly. Nový prielom vo výkone, spoľahlivosti a miniaturizácii umožnil vytvoriť technológiu integrovaných obvodov, ktorá znamenala prechod na tretiu generáciu počítačov vytvorených v rokoch 1964 až 1974.
Použitie integrovaných obvodov prinieslo množstvo výhod:
1. Zvýšená spoľahlivosť počítača. Spoľahlivosť integrovaných obvodov je rádovo vyššia ako spoľahlivosť podobných obvodov založených na diskrétnych súčiastkach. Nárast spoľahlivosti je spôsobený predovšetkým redukciou prepojení, ktoré sú jedným z najslabších článkov v dizajne počítačov. Zvýšenie spoľahlivosti zase viedlo k výraznému zníženiu nákladov na prevádzku počítača.
2. V dôsledku zvýšenia hustoty balenia elektronických obvodov sa znížil čas prenosu signálu cez vodiče a v dôsledku toho sa zvýšila rýchlosť počítača.
3. Výroba integrovaných obvodov je vhodná pre automatizáciu, ktorá v sériovej výrobe výrazne znižuje náklady na výrobu a prispieva k popularizácii a rozšíreniu oblasti použitia počítačov.
4. Vysoká hustota balenia elektronických obvodov znížila rozmery, hmotnosť a spotrebu počítačov o niekoľko rádov, čo umožnilo ich využitie v doteraz nedostupných oblastiach vedy a techniky, akými sú letectvo a vesmírna technika.
Napriek jasným výhodám využívania technológie integrovaných obvodov sa v praxi ich masové využitie v počítačoch začalo o 12 rokov neskôr, po vypracovaní koncepcie integrovaného obvodu, ktorú v roku 1952 zverejnil Jeffrey Dummer z britského ministerstva obrany. Dummer však iba vyjadril myšlienku vytvorenia elektronických prvkov vo forme jedného bloku pomocou polovodičových vrstiev z rovnakého materiálu, ale neuviedol, ako v praxi umiestniť niekoľko prvkov do jedného monolitu. V roku 1956 sa Dummer pokúsil previesť svoje myšlienky do reality, ale vyvinuté zariadenia sa ukázali ako nefunkčné.
V praxi sa podarilo načrtnuté nápady zrealizovať Jackovi Kilbymu z Texas Instruments a Robertovi Noyceovi z malej firmy Fairchild Semiconductor.
V máji 1958 Jack Kilby nastúpil do práce v Texas Instruments, kde začal navrhovať tranzistory, kondenzátory a odpory (predtým pracoval v Centralab pri výrobe načúvacích prístrojov na báze tranzistorov). Jedného dňa dostal tím, pre ktorý Jack Kilby pracoval, za úlohu vypracovať možnosti na vytvorenie alternatívnych mikromodulov. Boli navrhnuté rôzne možnosti a Kilby, premýšľajúc nad problémom, dospel k záveru, že pre spoločnosť je najvýhodnejšie vyrábať iba polovodičové prvky a že rezistory a kondenzátory môžu byť vyrobené z rovnakého materiálu ako aktívne prvky a umiestnené v jeden monolitický blok z rovnakého materiálu. Jack uvažoval o tejto myšlienke a uvažoval o topológii multivibračného obvodu. Takže 24.7.1958. sa zrodila myšlienka praktickej implementácie integrovaného obvodu.
Po predstavení svojich nápadov nadriadeným dostal Jack za úlohu vytvoriť prototyp, aby dokázal životaschopnosť svojich výpočtov. Potom bol z diskrétnych prvkov germánia zostavený spúšťací obvod. 28. augusta 1958 Jack Kilby predviedol rozloženie Willisovi Adcockovi.
Po súhlase svojich nadriadených sa Kilby pustil do vytvorenia skutočného monolitického integrovaného obvodu – generátora fázového posunu.
Súbežne s Jackom Kilbym vývoj integrovaného obvodu realizoval Robert Noyce. Robert bol mimoriadne nespokojný s technológiou výroby diskrétnych prvkov. Povedal, že pracný proces rozrezania kremíkového plátku na samostatné prvky a ich následného spojenia do jedného obvodu vyzerá dosť nezmyselne. Noyce navrhol izolovať jednotlivé tranzistory v kryštáli od seba navzájom pomocou reverzne predpätých p-n prechodov a pokryť povrch izolačným oxidom. Kontakt medzi jednotlivými prvkami prebiehal cez plochy na povrchu mikroobvodu vyleptané v izolačnom oxide podľa špeciálnej šablóny. Tieto časti boli prepojené tenkými hliníkovými líniami.
Kilby vytvoril svoj čip a požiadal o patent o niečo skôr ako Noyce, no Noyceova technológia bola premyslenejšia a pohodlnejšia a prihlášky boli pripravené starostlivejšie. Výsledkom bolo, že Noyce získal patent na vynález skôr - v apríli 1961 a Kilby - až v júni 1964.
Následné početné súdne procesy a vojna o právo byť považovaný za vynálezcu technológie sa skončili mierom. Nakoniec odvolací súd potvrdil Noyceove nároky na vedúce postavenie v oblasti technológií, ale rozhodol, že Kilby bol tvorcom prvého funkčného mikročipu.
Sériová výroba integrovaných obvodov bola spustená v roku 1961, zároveň vznikol prvý experimentálny počítač založený na integrovaných obvodoch spoločnosťou Texas Instruments na objednávku amerického letectva. Vývoj trval 9 mesiacov a bol ukončený v roku 1961. Počítač mal len 15 príkazov, bol unicast, frekvencia hodín 100 KHz, kapacita pamäte len 30 čísel, na reprezentáciu čísel bolo použitých 11 binárnych číslic, spotreba len 16W, hmotnosť 585g, objem zaberal bola 100 kubických centimetrov.
Prvé integrované obvody mali nízku hustotu, no postupom času bola technológia ich výroby odladená, hustota sa zvyšovala. V počítačoch tretej generácie sa používali integrované obvody nízkej a strednej hustoty, ktoré umožňovali kombinovať stovky prvkov v jednom kryštáli. Takéto mikroobvody by mohli byť použité ako samostatné prevádzkové obvody - registre, dekodéry, čítače atď.
Vzhľad integrovaných obvodov umožnil vylepšiť blokovú schému počítačov druhej generácie. Tak silne prepojené riadiace jednotky (CU) a aritmetická logická jednotka (ALU) boli zlúčené do jednej jednotky, ktorá sa stala známou ako procesor. Okrem toho by procesor mohol mať niekoľko aritmeticko-logických jednotiek, z ktorých každá vykonávala svoju vlastnú funkciu, napríklad jedna ALU bola zameraná na prácu s celými číslami, druhá - s číslami s pohyblivou rádovou čiarkou a tretia - s adresami. Na ovládanie jednotlivých počítačových jednotiek môže byť aj niekoľko ovládacích zariadení, jedno - centrálne a niekoľko - periférne.
Počítače sa často skladali z niekoľkých procesorov, čo umožnilo v maximálnej miere využiť otvorené vyhliadky pri paralelnom riešení problémov.
V počítačoch tretej generácie je už hierarchia pamäte jasne rozlíšená. RAM je rozdelená do nezávislých blokov s vlastnými riadiacimi systémami, ktoré fungujú paralelne. Štruktúra RAM je rozdelená na stránky a segmenty. Rozvíja sa aj vnútorná pamäť procesora – vytvárajú sa predpoklady pre zavedenie vyrovnávacej pamäte.
Externé pamäťové zariadenia (VZU) sa pripájajú cez špeciálny selektor kanálového ovládača (KCK). Ich kapacita a rýchlosť sa výrazne zvyšujú. V júni 1973 bol teda pevný disk IBM 3340 vydaný ako externý disk.
Mechanika bola utesnená - to chránilo pracovné plochy diskov pred prachom a nečistotami, čo umožnilo umiestniť hlavy veľmi blízko k magnetickému povrchu disku. Prvýkrát bol aplikovaný princíp aerodynamickej magnetickej hlavy, ktorá sa pod pôsobením aerodynamickej sily doslova vznášala nad rotujúcim povrchom pevného disku.
To všetko umožnilo výrazne zvýšiť hustotu záznamu (až 1,7 Mbit na štvorcový palec) a zvýšiť kapacitu až na 30 MB (na nevymeniteľných médiách). Disk mal aj vymeniteľné médium s kapacitou 30 MB.
Spolu so zlepšovaním logických zariadení a pamäte bola v plnom prúde aj modernizácia I/O zariadení. Rýchlosť nových počítačov vyžadovala rýchlejšie a spoľahlivý systém I/O ako čítačky diernych kariet a ďalekopisy. Nahradili ich klávesnice, grafické vstupné panely, svetelné ceruzkové displeje, plazmové panely, rastrové grafické systémy a ďalšie zariadenia.
Široká škála periférnych zariadení, ich relatívne vysoká rýchlosť, potreba oddeliť I/O operácie od výpočtového procesu viedli k vytvoreniu špecializovaného multikanálového radiča (MCC), ktorý umožnil procesorom pracovať paralelne s dátovým vstupom/výstupom. .
Zovšeobecnená bloková schéma počítača tretej generácie, ilustrujúca vyššie uvedené, je znázornená na schéme nižšie.
Na diagrame:
UVV - vstupno-výstupné zariadenie;
RAM - jedno alebo viac pamäťových zariadení s náhodným prístupom;
ALU - jedna alebo viac aritmetických logických jednotiek;
CU - jedno alebo viac ovládacích zariadení;
MK - multiplexný kanálový ovládač (kanál na pripojenie pomalých zariadení);
SC - volič kanálov (kanál na pripojenie vysokorýchlostných zariadení);
VZU je externé pamäťové zariadenie.
Použitie integrovaných technológií výrazne znížilo náklady na počítače, čo okamžite viedlo k zvýšeniu dopytu. Mnoho organizácií si zakúpilo počítače a úspešne ich prevádzkovalo. Dôležitým faktorom je túžba po štandardizácii a vydaní celých sérií počítačov, ktoré sú softvérovo kompatibilné zdola nahor.
Existuje obrovská potreba produktov aplikačného softvéru, a keďže softvérový trh ešte nie je rozvinutý a je takmer nemožné nájsť hotový, spoľahlivý a lacný softvér, popularita programovania a dopyt po nich sa výrazne zvyšuje. kompetentných vývojárov softvéru. Každý podnik sa snaží zorganizovať svoj tím programátorov, vznikajú špecializované tímy na vývoj softvéru a snažia sa obsadiť kúsok dosiaľ nevyužitého miesta v aréne rýchlo rastúcej výpočtovej techniky.
Trh so softvérom sa rýchlo rozvíja, vznikajú softvérové balíky na riešenie typických problémov, problémovo orientované programovacie jazyky a celé softvérové systémy na riadenie prevádzky počítačov, ktoré sa neskôr budú nazývať operačné systémy.
Prvé operačné systémy sa začali objavovať v časoch počítačov druhej generácie. V roku 1957 vyvinuli Bell Labs operačný systém BESYS (Bell Operating System). A v roku 1962 bol operačný systém GCOS (General Comprehensive Operating System) vyvinutý spoločnosťou General Electric, orientovaný na prácu na sálových počítačoch. To všetko však boli len predpoklady pre vznik skutočne populárnych a vyhľadávaných operačných systémov. Koncom 60. rokov už bolo vytvorených množstvo operačných systémov, ktoré implementovali mnohé potrebné funkcie na správu počítača. Celkovo bolo prevádzkovaných viac ako sto rôznych operačných systémov.
Medzi najrozvinutejšie operačné systémy patrili:
OS/360, vyvinutý spoločnosťou IBM v roku 1964 na správu sálových počítačov;
MULTICS- jeden z prvých operačných systémov s delením doby vykonávania programov;
UNIX, vyvinutá v roku 1969 a následne rozšírená na celú rodinu operačných systémov, z ktorých mnohé dnes patria medzi najpopulárnejšie.
Používanie operačných systémov zjednodušilo prácu s počítačmi a prispelo k popularizácii elektronických výpočtov.
Na pozadí výrazného nárastu záujmu o elektronické počítače v Spojených štátoch, Európe, Japonsku a ďalších krajinách, v ZSSR dochádza k poklesu pokroku v tejto oblasti vedy. Sovietsky zväz tak v roku 1969 uzavrel dohodu o spolupráci pri vývoji Jednotného počítačového systému, pre ktorú bol vzorom jeden z najlepších vtedajších počítačov IBM360. Orientácia ZSSR na zahraničné úspechy viedla neskôr k výraznému zaostávaniu v oblasti výpočtovej techniky.
Medzi počítačmi tretej generácie boli najvýznamnejšie pokroky:
IBM System-360- celá rodina počítačov, ktorých vydanie sa začalo v roku 1964. Všetky modely rodiny mali jeden systém príkazov a navzájom sa líšili množstvom pamäte RAM a výkonom a boli univerzálne, schopné riešiť zložité logické problémy a boli užitočné pri ekonomických výpočtoch. Univerzálnosť počítača sa odráža v jeho názve. 360 znamená 360 stupňov, t.j. jeho schopnosť pracovať v ktoromkoľvek zo smerov. Náklady na vývoj System-360 dosiahli približne 5 miliárd dolárov, čo je dvojnásobok výdavkov USA počas druhej svetovej vojny na projekt Manhattan, ktorého cieľom bolo vytvorenie atómovej bomby. Projekt IBM 360 bol druhý v nákladoch za programom Apollo. Architektúra IBM 360 sa ukázala ako mimoriadne úspešná a do značnej miery určila smer vývoja výpočtovej techniky;
PDP8- minipočítač vyvinutý 22. marca 1965 spoločnosťou Digital Equipment Corporation (DEC). Výraz „mini“ je relatívny. Tento počítač bol veľký asi ako chladnička, ale v porovnaní s inými predstaviteľmi elektronických počítačov bol jeho rozmer skutočne miniatúrny. Tento projekt bol komerčne veľmi výnosný. Celkovo sa z tohto stroja predalo asi 50 000 kópií. Systém PDP-8 mal veľa podobných riešení – klonov po celom svete. Takže v ZSSR bolo vyvinutých niekoľko analógov tohto počítača: Elektronika-100, Saratov-2 atď.;
Nairi 3- jeden z prvých počítačov tretej generácie nezávisle vyvinutých v ZSSR. Tento vývoj uzrel svetlo v roku 1970 vo Výskumnom ústave matematických strojov v Jerevane. Používal zjednodušený strojový jazyk navrhnutý na uľahčenie programovania. Bolo tiež možné zaviesť niektoré problémy v matematickom jazyku;
ES počítač - jeden systém elektronických počítačov, ktorý bol založený na úspešnej a osvedčenej architektúre IBM System-360. Prvé stroje tejto série boli vytvorené v ZSSR v roku 1971. Výkon prvých vzoriek bol od 2 750 operácií za sekundu (EC-1010) do 350 000 operácií za sekundu (EC-1040). Následne sa produktivita zvýšila na niekoľko desiatok miliónov operácií za sekundu, ale v skutočnosti bol celý tento vývoj zastavený v 90. rokoch po rozpade ZSSR;
ILIACI 4- jeden z najproduktívnejších počítačov tretej generácie. ILLIAC 4 bol vytvorený v roku 1972 na University of Illinois a mal pipeline architektúru pozostávajúcu zo 64 procesorov. Počítač bol navrhnutý na riešenie systému parciálnych diferenciálnych rovníc a mal rýchlosť asi 200 miliónov operácií za sekundu.
Tento zoznam by mohol pokračovať ďalej a ďalej, no je jasné, že počítače už pevne a nadlho vstúpili do nášho života a ich ďalší vývoj a zdokonaľovanie nemožno zastaviť. S rozvojom technológie výroby integrovaných obvodov sa hustota rozmiestnenia prvkov postupne zvyšovala. Začali sa objavovať superveľké integrované obvody a počítače tretej generácie založené na integrovaných obvodoch s nízkou a strednou hustotou začali postupne nahrádzať počítače štvrtej generácie založené na veľkých a superveľkých integrovaných obvodoch.
Bibliografia
1. História vývoja výpočtovej techniky. Lanina E.P. ISTU, Irkutsk - 2001
2. Rozvoj výpočtovej techniky. Apokin I.A. M., "Veda", 1974
3. Technický vzhľad.
4. Metodik.
6. Od počítadla k počítaču. R. S. Guter. Vydavateľstvo "Knowledge", Moskva 1981.
Vývoj integrovaných obvodov v 60. rokoch – celých zariadení a uzlov desiatok a stoviek tranzistorov vyrobených na jedinom polovodičovom kryštáli (čo sa dnes nazýva mikroobvody) viedol k vytvoreniu počítačov 3. generácie. Zároveň sa objavila polovodičová pamäť, ktorá sa dodnes používa v osobných počítačoch ako operačná pamäť. Použitie integrovaných obvodov výrazne zvýšilo možnosti počítačov. Teraz má centrálny procesor schopnosť pracovať paralelne a ovládať množstvo periférnych zariadení. Počítače mohli súčasne spracovávať niekoľko programov (princíp multiprogramovania). V dôsledku implementácie princípu multiprogramovania bolo možné pracovať v režime zdieľania času v interaktívnom režime. Používatelia vzdialení od počítača dostali príležitosť, nezávisle od seba, rýchlo interagovať so strojom.
V decembri 1961 špeciálny výbor IBM po preštudovaní technickej politiky spoločnosti v oblasti vývoja výpočtovej techniky predložil plánovú správu na vytvorenie počítačov na mikroelektronickom základe. Realizáciu zámeru viedli dvaja poprední vývojári spoločnosti – D. Amdal a G. Blau. Pri práci s problémom výroby logických obvodov navrhli pri vytváraní rodiny použiť hybridné integrované obvody, na čo bol v podniku v roku 1963 otvorený podnik na ich výrobu. Začiatkom apríla 1964 IBM oznámilo vytvorenie šiestich modelov svojej rodiny IBM-360 ("System-360"), ktorých vzhľad znamenal vzhľad tretej generácie počítačov.
Za 6 rokov existencie rodiny IBM uviedla na trh viac ako 33 tisíc strojov. Náklady na výskumné práce dosiahli asi pol miliardy dolárov (podľa vtedajších štandardov - suma bola jednoducho obrovská).
Pri vytváraní rodiny System-360 sa vývojári stretli s ťažkosťami pri vytváraní operačného systému, ktorý mal byť zodpovedný za efektívne umiestnenie a využitie počítačových zdrojov. Prvý z nich, univerzálny operačný systém sa nazýval DOS, určený pre malé a stredné počítače, neskôr bol vydaný operačný systém OS / 360 - pre veľké. Až do konca 60. rokov. IBM vydala celkovo viac ako 20 modelov rodiny IBM-360. V modeli 85 bola po prvý raz na svete použitá vyrovnávacia pamäť (z francúzskeho cache - cache) a model 195 sa stal prvým počítačom na monolitických obvodoch.
Koncom roku 1970 začala IBM uvádzať na trh novú rodinu počítačov - IBM-370, ktoré si zachovali kompatibilitu s IBM-360, no prešli aj množstvom zmien: boli vhodné na dokončenie viacstrojových a viacúčelových počítačov. na ktorých bežia výpočtové systémy s procesormi všeobecné pole Náhodný vstup do pamäťe.
Takmer súčasne s IBM začali počítače tretej generácie vyrábať aj iné spoločnosti. V rokoch 1966-1967. vyrábali ich firmy v Anglicku, Nemecku a Japonsku. V Anglicku spoločnosť ICL založila výrobu strojov rodiny System-4 (produktivita od 15 do 300 tisíc op / s). V Nemecku sa vyrábali stroje Siemens série 4004 (stroje tejto rodiny úplne kopírovali počítače rodiny Spectra-70) a v Japonsku stroje série Hytac-8000 vyvinuté spoločnosťou Hitachi (táto rodina bola modifikáciou Spectra- 70 rodina). Ďalšia japonská spoločnosť Fujitsu v roku 1968 oznámila vytvorenie série počítačov "FACOM-230".
V Holandsku spoločnosť Philips Gloeilampenfabriken, založená v roku 1968 na výrobu počítačov, začala vyrábať počítače série P1000, porovnateľné s IBM-360. V decembri 1969 viaceré krajiny (PRB, Maďarsko, NDR, Poľsko, ZSSR a Československo, ako aj v roku 1972 - Kuba av roku 1973 - SRR) podpísali dohodu o spolupráci v oblasti výpočtovej techniky.
Na výstave ESEVM-73 (1973) sa ukázali prvé výsledky tejto spolupráce: šesť modelov počítačov tretej generácie a niekoľko periférnych zariadení, ako aj štyri operačné systémy pre ne.
Od roku 1975 sa začala výroba nových modernizovaných modelov EC-1012, EC-1022, EC-1032, EC-1033 s najlepším pomerom výkon/cena, v ktorých boli použité nové logické obvody a polovodičové pamäťové obvody.
Čoskoro sa objavili stroje druhej série spolupráce. Jeho najvýraznejším predstaviteľom bol výkonný model EC-1065, čo bol viacprocesorový systém pozostávajúci zo štyroch procesorov s pamäťou 16 MB. Stroj bol vyrobený na integrovaných obvodoch IS-500 a mal kapacitu 4-5 miliónov op/s.
So strojmi tretej generácie je spojená aj ďalšia významná udalosť - vývoj a implementácia vizuálnych vstupno-výstupných zariadení pre alfanumerické a grafické informácie pomocou katódových trubíc - displejov, ktorých použitie značne uľahčilo realizáciu možností variantnej analýzy.
História vzhľadu prvých prototypov moderných displejov siaha až do povojnových rokov. V roku 1948 opísal G. Fuller, pracovník laboratória výpočtovej techniky na Harvardskej univerzite, konštrukciu numeroskopu. V tomto zariadení sa pod vedením počítača objavili digitálne informácie na obrazovke katódovej trubice.
Displej zásadne zmenil proces vstupu-výstupu dát a zjednodušil komunikáciu s počítačom.
V 70. rokoch. V 20. storočí vďaka nástupu mikroprocesorov bolo možné ukladať do vyrovnávacej pamäte údaje prijaté z terminálu obrazovky aj údaje prenášané počítačom. Vďaka tomu bolo možné realizovať regeneráciu obrazu na obrazovke pomocou samotného terminálu. Bolo možné upravovať a kontrolovať údaje pred ich prenosom do počítača, čo znížilo počet chýb. Na obrazovke sa objavil kurzor - pohyblivá značka, ktorá inicializuje miesto na zadanie alebo úpravu znaku. Displej je farebný. Na obrazovke bolo možné zobraziť zložité grafické obrázky - to umožnilo vytvárať farebné hry (hoci prvé počítačové hry sa objavili už v 50. rokoch 20. storočia, ale boli pseudografické) a programy určené na prácu s grafikou.
Počas týchto rokov získava výroba počítačov priemyselný rozmer. IBM, ktorá sa prebojovala k lídrom, bola prvá, ktorá implementovala rodinu počítačov – sériu počítačov, ktoré sú navzájom plne kompatibilné, od tých najmenších, veľkosti malej skrinky (nerobili menšie ako vtedy ), k najvýkonnejším a najdrahším modelom. Najbežnejšou v tých rokoch bola rodina System / 360 od IBM.
Počnúc počítačmi 3. generácie sa vývoj sériových počítačov stal tradičným. Hoci sa stroje tej istej série navzájom veľmi líšili z hľadiska schopností a výkonu, boli informačne, softvérovo a hardvérovo kompatibilné. Napríklad krajiny RVHP vyrábali počítače jednej série („ES COMPUTER“) „ES-1022“, „EC-1030“, „EC-1033“, „EC-1046“, „EC-1061“, „EC -1066" a ďalšie. Výkon týchto strojov dosahoval od 500 tisíc do 2 miliónov operácií za sekundu, veľkosť RAM od 8 MB do 192 MB. Medzi počítače tejto generácie patria aj IBM-370, Electronics - 100/25, Electronics - 79, SM-3, SM-4 atď.
Nízka kvalita elektronických komponentov bola slabou stránkou sovietskych počítačov tretej generácie. Preto neustále zaostávanie za západným vývojom, pokiaľ ide o rýchlosť, hmotnosť a rozmery, ale, ako tvrdia vývojári SM, nie v oblasti funkčnosti. Aby sa kompenzovalo toto oneskorenie, boli vyvinuté špeciálne procesory, aby sa vytvorili vysokovýkonné systémy pre konkrétne úlohy. SM-4, vybavený špeciálnym procesorom Fourierovej transformácie, bol napríklad použitý na radarové mapovanie Venuše.
Začiatkom 60. rokov sa objavili prvé minipočítače – malé počítače s nízkou spotrebou energie, ktoré boli cenovo dostupné pre malé firmy alebo laboratóriá. Minipočítače predstavovali prvý krok k osobným počítačom, ktorých prototypy boli vydané až v polovici 70. rokov. Známa rodina minipočítačov PDP od Digital Equipment slúžila ako prototyp pre sovietsku sériu strojov SM.
Medzitým počet prvkov a spojení medzi nimi, zapadajúcich do jedného mikroobvodu, neustále rástol a v 70. rokoch už integrované obvody obsahovali tisíce tranzistorov. To umožnilo skombinovať väčšinu komponentov počítača v jedinom malom detaile - čo Intel urobil v roku 1971, keď vydal prvý mikroprocesor, ktorý bol určený pre novoobjavené stolné kalkulačky.
V roku 1969 sa zrodila prvá globálna počítačová sieť a zároveň sa objavil operačný systém Unix a programovací jazyk C ("C"), ktoré mali obrovský vplyv na softvérový svet a dodnes si udržujú vedúce postavenie.
