38 на какое количество пользователей рассчитаны мэйнфреймы. IBM представила новый мейнфрейм z13

Мэйнфрейм (Mainframe ) - это вымышленный персонаж, который появляется во вселенной Marvel Comics. Он появился в комиксе под названием A-Next #1 (октябрь 1998 год), а его создателями являются Том ДеФалько и Рон Френц. Мэйнфрейм представляет собой разумную компьютерную программу, которая основана на мозговых волнах Тони Старка, помимо этого, он являющаяся одним из основателей команды А-Некст.

Биография

В альтернативной Вселенной известной как Земля-982, после последней провальной миссии Мстителей, уставший решил уйти из героев и окончательно отставить броню Железного человека. Тем не менее, он осознавал и боялся, что со временем может возникнуть новая угроза для Земли, поэтому, Тони решил подстраховаться на случай возникновения не предвиденных обстоятельств и создать то, чтобы может её предотвратить. Для этих целей, он сконструировал по образу брони Железного человека, андроида, которого назвал Мэйнфрейм. Старк также заложил в андроида отпечаток своих мозговых волн. Однако, когда он закончил работу над Мэйнфреймом, не было активной команды Мстителей, по этой причине, могущественный андроид оставался неактивным.

Спустя целых десять лет после создания андроида, произошла чрезвычайная ситуация, когда взрослый Кевин Мастерсон (сын покойного Эрика Мастерсона, также известный как Громобой, который был одним из Мстителей) прибыл в особняк Мстителей расположенный в Нью-Йорке. Который прибыл туда, чтобы забрать мистическое оружие, которое ему завещал его отец. Извлечение мистического оружия из хранилища привлекает внимание Локи, который желает его заполучить для себя. С этой целью, он направляет Троллей. В это время, в Особняке Мстителей присутствует Эдвин Джарвис, который является его смотрителем. Джарвис становится свидетелем нападения и посылает сигнал Мстителям. Данный сигнал также приводит к активации Мэйнфрейма, впервые за все время после его создания.

На данный сигнал отзываются (в настоящее время лидер команды Икс-Люди), Кассандры Лэнг (дочь Скотта Лэнга, бывшего ) известная под псевдонимом Жало и Хелен Такахама под псевдонимом Джолт. Поскольку Кевин пытаясь скрыться от Тролей бежит по улицам, он также привлекает внимание Спидбола и Джей2. В то время, когда Кевин загнан в угол, его в последнюю секунду спасает Мэйнфрейм. Но несмотря на то, что героям удаётся разобраться со всеми Троллями, все они были быстро пойманы Локи, который забирает всех героев в Асгард. Там он намеревался зарядить оружие "Громобой", после чего использовать его против своего брата , который теперь является правителем Асгарда. Когда Локи производит зарядку Громобоя, Кевин удаётся выбраться и завладеть оружием, а также освободить других героев. Между героями и вновь разгорается сражение, в котором он опять начинает одерживаться верх, однако, данная заварушка привлекает внимание Тора, в результате чего, злодей был вынужден бежать. Тор возвращает героев обратно на Землю, по прибытию Мэйнфрейм предполагает организовать новое воплощение Мстителей. В конечном счёте, Мэйнфрейм, Жало, Джей2 и Кевин (который становится новым Громобоем) объединяются и сформировывают команду получившая название, А-Некст.

После создания команды, Мэйнфрейм сразу же попытался стать её лидером. Он часто сталкивается с противодействием в лице Жало (которая не знала, что Мейнфрейм является андроидом). Но когда Мэйнфрейм был серьёзно поврежден, его тайна раскрывается, однако, Жало была одной из первых, кто хочет ему помочь починить его (с помощью своего отца). Со временем выясняется, что всякий раз, когда Мейнфрейм был серьёзно повреждён, он загружает свою личность и воспоминания в другое тело, собранное на орбитальном спутнике.

Вскоре Мэйнфрейм превратился в нечто большее, чем просто обычный высокотехнологичный героя для своих товарищей по команде, он стал их настоящим другом. Он также научился делиться своими обязанностями в качестве лидера со своей напарницей известной под псевдонимом Американская Мечта. Несмотря на это, его направленность на лидерство по-прежнему приводит его к разногласиям с Мстителями, в частности с Девушкой-Пауком.

Другии версии

Земля-691

Супергерой известный как Вижен (Земля-691) преобразовался в Мэйнфрейма. Он стал главной операционной системой целой планеты, под его контролем находилось буквально всё, начиная с климата заканчивая планетарной стабильности. Мэйнфрейм был хранителем щита Капитана Америки. Кроме этого, он хранил своё оригинальное тело на планете Нептун.

Способности

Мейнфрейм является высокотехнологичным андроидом, который способен мыслить и действовать самостоятельно. Оболочка его тела изготовлена из очень прочного сплава металлов, способный выдерживать удары огромной силы, как энергии так и других видов. Он обладает суперсилой и способен летать на сверхзвуковых скоростях. Мейнфрейм может испускать репульсорные лучи; лазерные, электрические и магнитные вспышки. Помимо этого, на его запястьях находятся выдвижные пулеметы, которые могут стрелять гранатами и ракетами. Он способен поглощать энергию радиоизлучения. Мейнфрейм обладает высоким интеллектом и обширными знаниями в различных областях науки и технологий.

Пожалуй самой главной особенностью Мейнфрейм является его способность переносить своё сознание (программу) из одного роботизированного тела в другое. Как правило, он пользуется данной особенностью, когда его тело было уничтожено или повреждено.

В СМИ

Мультсериалы

Мэйнфрейм появляется в мультсериале "Халк и агенты СМЭШ", персонажа озвучил Джеффри Комбс. Он появляется в качестве главного злодея в эпизоде под названием "Колеса ярости". Эта версия персонажа является продвинутым андроидом, который был создан Тони Старком, в качестве достойного для него противника, против которого он сможет играть в игры. После того как Мэйнфрейму надоедает проигрывать, он начинает подчинять себе различное оружие и оборудование в Старк Индастриз. Когда появляются Халки, Мэйнфрейм предлагает провести гонки на роликах, если они проиграют то он уничтожит город. После того как герои его обыгрывают, он решает отправиться изучить человечество поближе.

Фильмы

Мэйнфрейм (версия Вижена) появляется в фильме "Стражи Галактики. Часть 2", персонажа озвучила Майли Сайрус.

Термин «мейнфрейм» (также «мейнфрейм», от англ, mainframe) имеет три основных значения :

• большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных вычислительных работ;
• компьютер с архитектурой IBM System/ 360, 370, 390, zSeries;
• наиболее мощный компьютер, используемый в качестве главного или центрального компьютера (например, в качестве главного сервера).

Рассмотрим особенности и характеристики современных мейнфреймов.

Среднее время наработки на отказ. Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12-15 лет. Надежность мейнфреймов - это результат их почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки операционной системы VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок, 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 счет использования следующих принципов.

Дублирование: два резервных процессора, резервные модули 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 RAfD-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования, защищают от потерь данных.

Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80-95 % от их пиковой производительности. Операционная система мейнфрейма будет обрабатывать все сразу, причем все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие компоненты 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 распределенный Sysplex называют GDPS. В случае использования операционной системы 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 дополнительного дискового пространства для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет 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 надежную 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 вебинтерфейс.

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

Основным производителем мейнфреймов была и остается компания IBM. Более 500 крупнейших мировых корпораций имеют вычислительные комплексы, оснащенные мейнфреймами. Везде, где высоки требования к быстродействию, надежности, безопасности, используются именно они. Такие предприятия, как банки, страховые компании, транспортные корпорации, активно используют сейчас технологии электронной коммерции (электронный обмен информацией, электронные транзакции и др.), обслуживание пользователей с использованием современных информационных технологий.

В 2000-2005 гг. была разработана новая архитектура мейнфреймов, так называемая z-Архитектура с 64-разрядной адресаций памяти: семейство мейнфреймов System z под управлением операционных систем z/OS. Новая операционная система большой вычислительной машины предоставила возможность параллельного использования и других операционных систем, например, Linux. В настоящее время более тысячи Linux машин используют специальную операционную систему z/VM. Что следует особо отметить, Z-платформа много дешевле, чем предыдущие архитектуры мейнфреймов.

Мейнфреймы вбирали в себя все новые технологии и модели обработки информации по мере их появления, начиная с модели централизованных вычислений и заканчивая веб-моделью. Они предоставляют пользователям широкий набор языков программирования - от языка COBOL до Java.

Мейнфреймы могут выполнять два вида работ, которые, соответственно, представляют собой обслуживание двух абсолютно различных типов рабочих нагрузок:

• пакетная обработка заданий (Batch Job), когда компьютер выполняет работу без участия человека. Используется в случае значительных объемов данных на входе;
• обработка заданий в реальном времени (On-line), например, транзакционные системы, такие как система приобретения железнодорожных билетов, система оплаты по кредитной карте и т.п.

Разделение ресурсов - это еще одно ключевое различие между моделями. В случае централизованной обработки информации каждый ресурс (дисковое пространство, оперативная память, процессоры, каналы ввода-вывода и т.д.) используется совместно различными приложениями. Это позволяет добиться более эффективного использования ресурсов и снижает время простоя. В распределенных системах с выделенными ресурсами эффективность значительно меньше, а время простоя - больше.

В отличие от серверов архитектуры Intel или машин, работающих под управлением UNIX, для которых характерна загрузка от 5 до 15%, мейнфреймы, как правило, обеспечивают уровень загрузки от 80 до 100%. В мейнфрейме нагрузка может быть распределена между системами, находящимися на расстоянии до 100 км друг от друга, благодаря чему восстановление после катастрофы осуществляется быстро и удобно. А такие операции, как наращивание мощности или замена вышедших из строя узлов, не прерывают процесса работы. Многие мейнфреймы работают без перерывов на протяжении лет, а их адаптация к меняющимся задачам и приложениям осуществляется на ходу.

Высочайшая надежность обусловлена двойной-тройной избыточностью узлов и блоков, заложенной при проектировании, а также уникальными построениями архитектуры и структуры в сочетании с решениями внутреннего математического обеспечения и внешней операционной среды.Одним из главных преимуществ является организация системы ввода/вывода, при которой возможно одновременное параллельное выполнение операций по многим десяткам каналов ввода/вывода без остановки процессов вычисления.Наличие от 10 до 20 процессоров и параллельное выполнение ввода/вывода обеспечивают высокую производительность и вычислительную мощность и позволяют одновременно решать множество задач.

Одним из важнейших преимуществ платформы мэйнфрейм является то обстоятельство, что архитектура мэйнфреймов в сочетании с возможностями операционных систем IBM позволяет динамически перераспределять вычислительные ресурсы между задачами в соответствии с текущими потребностями и приоритетами. Это означает, что наиболее приоритетным задачам в отдельные критические моменты можно передать всю или наибольшую часть вычислительной мощности мэйнфрейма. Таким образом, достигается достаточно равномерная загрузка вычислительных ресурсов по времени.

Современные модели мэйнфреймов IBМ, являющиеся развитием линии S/390 , под общим названием еServer zSeries , основаны на архитектуре z/Architecture , которая представляет собой расширение архитектуры ESA . Данная архитектура позволяет обеспечить полноценную поддержку 64-разрядной реальной и виртуальной памяти, поддерживает кластеризацию (до 640 процессоров) и виртуальные машины, позволяющие выполнять сотни и тысячи экземпляров других операционных систем, в частности, Linux, позволяет устранять проблемы, связанные с недостатком адресуемой памяти, и с помощью интеллектуального диспетчера ресурсов (Intelligent Resource Director, IRD) может автоматически направлять имеющиеся ресурсы на решение наиболее приоритетных задач.

Надежность и отказоустойчивость мейнфреймов IBM z Series обеспечивается за счет целого ряда функций: динамическое резервирование памяти , расширенное динамическое переконфигурирование системы, возможность перезагрузки части памяти – это лишь малая часть обширного списка уникальных возможностей, заложенных как в архитектуре, так и в системном программном обеспечении.

В связи с расширением применения Linux на мейнфрейме серверы z / Series и S /390 (модели 9672 генерации G 6) обретают новую жизнь. На одной платформе, имеющей высокую надежность, производительность и масштабируемость, возможно установить большое количество различных приложений, использующих разные операционные среды.

При использовании Linux-технологий под управлением операционной среды z/VM на одной платформе мэйнфрейм можно иметь сотни и тысячи Linux-серверов. Для каждого приложения, каждой базы данных используется отдельный Linux-сервер. Linux-серверы эффективно используются для создания файл-серверов, почтовых серверов, web-серверов и т.д. Таким образом, имеет место консолидация Linux-серверов на одной платформе.

При использовании z/VM можно в режиме Online создавать по мере необходимости новые Linux-серверы. При создании Linux-серверов под управлением z/VM не требуется жесткого закрепления определенного объема оперативной памяти за каждым сервером. В этом случае память для серверов является виртуальной. Для связи Linux-серверов с локальными сетями пользователей через Интернет используется имеющийся в архитектуре мейнфрейм специальный узел - Open System Adapter (OSA), который позволяет обмениваться данными со скоростями 1 или 2 Gbit в сек. для платформы S/390 (модели 9672 генерации G6) и 1, 2 или 4, а в новейших разработках и 10 Gbit в сек. для платформы z/Series. При этом один адаптер OSA может использоваться многими или всеми имеющимися в мейнфрейме Linux-серверами, динамически переключаясь между ними в зависимости от текущих потребностей и приоритетов.

Мэйнфреймы семейства zSeries обладают мощнейшими функциями обеспечения безопасности данных, реализованными как на программном, так и на аппаратном уровне. Для обеспечения безопасности данных мейнфреймы семейства zSeries содержат встроенный аппаратный программируемый криптографический адаптер, позволяющий выполнять SSL-операции и операции шифрования с открытым ключом. Опыт многих клиентов и самой компании IBM доказывает: «большое железо» открывает большие возможности, в том числе и в области сокращения расходов на инфраструктуру.

Публикации

История и перспективы современных больших вычислительных машин (Mainframes )

(Часть 1)

В этой статье мы ответим на вопросы:

· Что такое мэйнфрейм сейчас?

· Где мэйнфреймы будут применяться?

· Какие специалисты их будут обслуживать?

· Где будут готовить этих специалистов?

Что такое мейнфрейм сейчас?

Для того чтобы понять, что из себя представляют большие вычислительные машины (Mainframes ), стоит вспомнить историю развития вычислительной техники. Благо, она, эта история, пока коротка – меньше века.

Большие вычислительные машины (Mainframes ) – это, собственно, те электронные вычислительные машины (ЭВМ), с которых начинается история вычислительной техники. Архитектура ЭВМ и принципы управления, разработанные в середине прошлого века отцами кибернетики Винером и Фон-Нейманом , предполагали использование ЭВМ для решения больших по значению и по объему вычислений задач, причем, задач, которые должны обрабатываться одной машиной одновременно. Была разработана специальная теория массового обслуживания, в которой математически точно описывается состояние очередей и управление ими.

Появление в 1980-х годах персональных вычислительных машин, персональных компьютеров (ПК) заставило разработчиков «забыть» на время некоторые важные принципы управления ЭВМ, в частности, потеряла актуальность и теория массового обслуживания. А в 90-х нередко встречались статьи, обосновывающие ненужность больших машин. Многим казалось, что мощная персональная машина, да к тому же двухпроцессорная, в состоянии решить любую задачу. Встречались даже так сформулированные мысли: любую задачу, которую может поставить человек, в состоянии решить мощный персональный компьютер. Немногочисленные оппоненты пытались говорить о многопользовательских задачах – им предлагалось использовать сетевые решения – соединенные между собой различными способами персональные компьютеры. Централизованное управление сетью обеспечивается сервером – более мощной машиной со специализированным программным обеспечением, решающей задачи обслуживания многих пользователей одновременно.

Появление в начале 20-го века сетевых технологий, сетей самых разных конфигураций, вплоть до кластерных соединений (соединений серверов), имеющих централизованный и децентрализованный принципы управления, казалось бы, решили все вычислительные проблемы. Был даже временной промежуток в истории известной всем фирмы IBM (не даром же персональные компьютеры большей частью IBM -совместимые), когда она не продала ни одной большой ЭВМ за целый год. Мэйнфреймы в это время называли «динозаврами» и многие пророчили им «вымирание».

Недаром философы твердят нам о спирале-подобной форме развития чего бы то ни было . История развития вычислительных машин, совершив виток этой спирали, находится сейчас в начале нового витка, когда опять на первый план выходят большие вычислительные машины. Дальнейшее развитие архитектуры и технологии серверов приблизилось вплотную к основополагающим принципам построения больших ЭВМ.

Фирма IBM никогда не сдавала своих позиций, уверенно отстаивая мысль о том, что большие машины имели, имеют, и будут иметь свою нишу, свою область применения. Причем, эта ниша в дальнейшем будет становиться все больше и больше. Уже сейчас 60% информации, используемой в Интернете, хранится в базах данных больших вычислительных машин. Более 500 крупнейших мировых корпораций имеют вычислительные комплексы, оснащенные мэйнфреймами . Везде, где высоки требования к быстродействию, надежности, безопасности, используются именно они. Такие предприятия, как банки, страховые компании, транспортные корпорации, активно используют сейчас технологии электронной коммерции (электронный обмен информацией, электронные транзакции и др.), обслуживание пользователей с использованием современных информационных технологий.

Секрет выживания «динозавра» в том, что фирма IBM последовательно и методично работала над своим продуктом, учитывала все современные достижения науки, регулярно модернизировала продукт. Примерно один раз в 10 лет происходили существенные изменения в мэйнфрейме , при этом его вычислительная мощь и другие отличительные характеристики не ухудшались, а лишь улучшались.

Рисунок 1. История развития больших ЭВМ (слайд взят с сайта IBM )

Если очень схематично описать историю модернизации мэйнфреймов , то она будет выглядеть так, как это показано на рис.1. Временная ось с отметками десятилетий, над временной осью строка с названиями архитектуры большой машины, то есть, аппаратное обеспечение или hardware (HW ). Нижние две строки соответственно характеризуют два слоя программного обеспечения или software (SW ): нижний слой - операционные системы, управляющие аппаратной частью машины, и промежуточный слой (middleware ), на рисунке он расположен в самом низу, программное обеспечение для обслуживания бизнес-приложений.

Итак, приведем краткую характеристику каждого десятилетия в соответствии с рисунком 1:

· 1964 год. Архитектура машины – S /360, управляется операционными системами MVT , PCP , MFT , промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой управления обработкой заданий CICS (Costumer Interface Control System ), с помощью которой пользователь может сам управлять выполнением своих транзакций в безопасной/защищенной среде.

· 70-е годы. Архитектура машины – S /370, управляется операционной системой MVS . Разработана операционная система с виртуальной памятью MVS , управление памятью осуществляется с помощью специальных таблиц??? VTAM (Virtual Tables Addressing Memory ). Промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой VM (Virtual Machine ) «Виртуальная машина»

· В 80-е годы осуществлен аккуратный переход на 31-битную адресацию памяти при сохранении старой системы адресации (24-х битной) в рамках новой. Именно недостающий до 32-х бит служит для индикации того, какая адресация используется: 24-х или 31-битная (архитектура машины – S /370 XA ).

· Середина 80-х отмечена появлением новой операционной системы ESA /390 и специального программного обеспечения промежуточного слоя – реляционной базы данных DB 2.

· Середина 90-х – Архитектура машины – ESA /390 - абсолютно революционный прорыв в области новых технологий – перевод производства аппаратной части на технологию использования полупроводниковых биполярных транзисторов (CMOS ), повлекший за собой резкое уменьшение размеров микросхем и машины в целом, ощутимое снижение потребляемой энергии при одновременном резком увеличении размеров памяти и скорости вычислений. В этот же период появилась технология Parallel Sysplex , как особый вид организации связей между различными машинами с целью создания более мощных вычислительных комплексов, была оптимизирована организация операций ввода-вывода информации и, которую можно охарактеризовать.

· 2000 – 2005 – Появление новой z -Архитектуры, с 64-х разрядной адресаций памяти. Промежуточный слой представлен мощнейшей системой Web Sphere , которая позволяет предприятиям создавать представительство в мире Интернет, может работать, как внутренняя сеть предприятия, имеет неограниченные возможности наращивания в ту или иную сторону за счет присоединения вновь разрабатываемых приложений. Новая операционная система большой вычислительной машины предоставила возможность параллельного использования и других операционных систем, например, Linux . В настоящее время более тысячи Linux машин используют специальную операционную систему z / VM .

Специально разработан Z -процессор (произносится как Zed –процессор), который позволяет нам использовать Java . При этом, Z -процессор предоставляет вам использовать Java наиболее экономично .

Что следует особо отметить, Z -платформа много дешевле, чем предыдущие архитектуры мэйнфрейм .

мэйнфреймы мы встречаем не часто, гораздо чаще нам встречаются персональные компьютеры, серверы, UNIX – станции. Мэйнфреймы находятся в тени, но именно на них выполняются самые важные приложения.

Что такое мэйнфрейм ?

Сейчас мэйнфрейм

· это вычислительная система, доступная пока (из-за ее высокой стоимости) только крупной компании, предназначенная для хранения в ней коммерческих баз данных, серверов транзакций, приложений, требующих более высоких уровней безопасности и надежности, а также постоянства доступа;

· это вычислительная система, которая предоставляет большие возможности с точки зрения скорости вычислений и их объемов;

· это вычислительная система, которая используется для решения большого количества разнообразных задач, выполняет огромное количество различных типов транзакций и нагрузок.

Где мэйнфреймы будут применяться?

Остановимся на перечислении достоинств этой машины. Основные характеристики современной большой вычислительной машины, это надежность, доступность и обслуживаемость (RAS – reliability , availability , serviceability ). Например, в появившейся летом 2005 года новой архитектуре Z 9 отсутствует единая точка отказов. Каждый компонент машины с этой архитектурой может быть заменен новым без остановки рабочих нагрузок.

Централизованное управление – еще одна важная характеристика мэйнфрейм , это много дешевле, чем децентрализованное управление. Уникальная возможность мэйнфрейм - управление нагрузками.

Несомненным достоинством этих машин является и непрекращающаяся совместимость, что означает, что до сих пор в мэйнфреймах используются приложения, написанные в 70-е годы.

Какие виды работ выполняются на мэйнфреймах ?

Мэйнфреймы могут выполнять два вида работ, которые соответственно представляют собой обслуживание двух абсолютно различных типов рабочих нагрузок (см. рисунок 2):

· Пакетная обработка заданий (Batch job ), когда компьютер выполняет работу без участия человека. Можно провести аналогию с Batch -файлами на персональном компьютере (РС), но очень грубая аналогия. Используется в случае значительных объемов данных на входе.

· Обработка заданий в реальном времени (On - line ), например, транзакционные системы, такие как система приобретения железнодорожных билетов, система оплаты по кредитной карте и т.п.

Рисунок 2. Два типа рабочих нагрузок в мэйнфрейм (рисунок взят из материалов IBM )

Главное отличие этих видов работ - в объеме вводимых и выводимых данных. Если требуется соблюсти заведомо оговоренное самое высокое быстродействие, при этом обслужить значительное количество пользователей, стоит использовать мэйнфрейм , операционная система которой сможет координировать всю эту работу.

Рисунок 3. Пример использования мэйнфрейм для пакетных видов рабочих нагрузок

Пример осуществления работ по пакетной обработке заданий (Batch job ) приведен на рисунке 3. В центре рисунка показана большая вычислительная машина (мэйнфрейм ), которая в наши дни не выглядит такой уж большой. Ее физические размеры (100см х100см х50см) соизмеримы с размером старинного комода или «горки» для посуды. На выходе мэйнфрейм мы видим отчеты, которые отправляются в головной офис (Main office ) и в филиалы предприятия (Branch offices ), показано также, что балансовые счета и другие отчеты могут поступать непосредственно по месту жительства пользователя (Residence ). Как видно на рисунке, отдельное внимание уделено резервированию (Backup ), которое осуществляется в одном месте (например, в банковской структуре) в определенное время, например, в конце каждого рабочего дня, либо по завершению месяца, квартала, года и т.д. Главный признак пакетного вида нагрузок – большой объем вводимых данных.

Пример обработки заданий в реальном времени – общение с банком через банкомат - показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Пример использования мэйнфрейм для выполнения рабочих нагрузок в реальном времени

Самое важное в таком виде нагрузок – централизация и координация. Мэйнфрейм должен в автоматическом режиме управлять доступом пользователей к банковской информации, отслеживать порядок очередей на обработку заданий, выполнять своевременное обновление и резервное копирование хранимой информации, при этом четко разделяя роли (конечных пользователей, аналитиков, отвечающих за соответствие данных, системных администраторов, программистов) в этом вычислительном мире: предоставляя соответствующие ролям права и услуги. Отметим при этом, что несколько ролей может играть одно лицо и наоборот, может быть несколько человек, которые выполняют одну роль.

Несколько слов о современных операционных системах, работающих с мэйнфрейм . Таких на сегодня четыре:

· z / VM – предоставляет возможность работать в мульти-операционной среде, то есть, есть возможность работы с несколькими операционными системами;

· Linux for r / Series - работает с тысячами машин;

· VSE – операционная система (ОС) для небольших инсталляций для ограниченного числа пользователей, в этой ОС нет возможности использовать Parallel Sysplex ;

· z / TPZ – очень большая ОС, специализированная, обслуживающая большое количество транзакций, например, системы оформления билетов.

Итак, резюмируя эту часть статьи, скажем: новые мэйнфреймы играют центральную роль в современном мире, несмотря на то, что они находятся на заднем плане, в тени, они первые по надежности, постоянной доступности и быстродействию. Они обслуживают тысячи пользователей одновременно, работают в режиме интенсивного ввода/вывода, обрабатывают очень большие рабочие нагрузки, выполняют защищенный запуск важных бизнес-приложений.

Начало и конец истории мейнфреймов связан с именем IBM, и это не удивительно. В далёкие 1930-е годы, когда "компьютером" фактически был ваш напарник с логарифмической линейкой, который производил за вас все вычисления, компания IBM была в основном известна своими перфорационными машинами. Но во многом благодаря дальновидному руководству, которое в то время было представлено Томасом Уотсоном (Thomas Watson), IBM трансформировалась из одного из многих продавцов офисной техники в компанию, которая позднее стала монополистом по производству компьютеров.

Harvard Mark I

Машина, получившая название Harvard Mark I, стала примером дальновидности Томаса Уотсона, хотя с практической точки зрения она не была технологической отправной точкой последующих открытий. И всё же стоит взглянуть на эту машину, ведь только так мы сможем увидеть, насколько далеко зашёл прогресс.

Всё началось в 1936 году, когда гарвардский математик Говард Айкен (Howard Aiken) пытался решить проблему, связанную с разработкой вакуумных трубок (ламп). Чтобы добиться прогресса, ему нужно было решить систему нелинейных уравнений, а под рукой не было ничего, что могло бы сделать это за него. Айкен предложил гарвардским учёным построить крупномасштабный калькулятор, который мог бы решать подобные задачи. Однако его предложение было встречено без энтузиазма.

Затем Айкен обратился в Monroe Calculating Company, но компания отвергла его предложение. Тогда Айкен пошёл в IBM. Предложение Айкена, по сути, представляло собой список требований, а не настоящий проект, поэтому компании IBM самой нужно было понять, как воплотить эти требования в жизнь. Начальная стоимость проекта была оценена в $15 000, но она быстро взлетела до $100 000 к тому моменту, когда в 1939 году предложение было принято официально. В итоге воплощение данной идеи в жизнь стоило IBM около $200 000.

Только в 1943 году пятитонный механический "монстр" длиной около 15 метров начал выполнять свои первые вычисления. Поскольку компьютеру нужна была механическая синхронизация между разными вычислительными блоками, по всей его длине располагался вал, приводимый в движение мотором мощностью в пять лошадиных сил. Компьютерная "программа" создавалась путём вставки проводков в штекерную панель. Данные считывались с помощью перфокарт, и результаты печатались на перфокартах или выводились с помощью электрических пишущих машин. Даже по тем временам этот "компьютер" работал медленно. Он мог делать только лишь три операции сложения или вычитания в секунду, а на одно умножение у машины уходило целых шесть секунд. Вычисление каждого логарифма и тригонометрические преобразования занимали более одной минуты.

Как уже говорилось выше, машина Harvard Mark I была технологически бесперспективной и не сделала ничего особо важного за все свои 15 лет использования. Тем не менее, она представляла собой первую в истории полностью автоматизированную вычислительную машину. Несмотря на то, что машина Mark I работала очень медленно, была механической, и ей не хватало таких важных операций, как условный переход, это всё же был компьютер, который был лишь маленьким намёком на то, чему ещё предстояло появиться.

ABC (Atanasoff-Berry Computer)

Первым электронным компьютером на самом деле была машина ABC (Atanasoff-Berry Computer), хотя этот факт был признан многими годами позднее. Словосочетание "электронный компьютер" может показаться странным, однако только что на примере Harvard Mark I мы видели, что действительно были компьютеры без электронных компонентов, которые использовали механические переключатели, регулируемые зубчатые колёса, реле и рукоятки. В отличие от таких машин, компьютер ABC все вычисления производил с помощью электроники, поэтому он является очень важным этапом в развитии вычислительной техники.

Несмотря на то, что компьютер ABC был электронным, его компоненты очень сильно отличались от тех, что используются сегодня. На самом деле, здесь потребовались бы транзисторы и интегральные микросхемы, но в 1939 году, когда Джон Атанасов (John Atanasoff) получил финансирование на сборку прототипа, таких компонентов ещё не было, поэтому он использовал то, что было доступно на тот момент: электровакуумные лампы. Электровакуумные лампы могли усиливать сигналы и работать как переключатели, а значит, они могли использоваться для создания логических схем. Впрочем, эти лампы потребляли много энергии, сильно нагревались и были очень ненадёжными. Такими вот недостатками обладали компьютеры, построенные на электровакуумных лампах, но с этим приходилось мириться.

Логические схемы, созданные Атанасовым с помощью электровакуумных ламп, работали быстро и могли выполнять по 30 операций сложения и вычитания в секунду. Сегодня это является нормой, но тогда компьютеры редко использовали двоичную систему счисления, поскольку в то время с ней были знакомы немногие. Ещё одной важной технологией было использование конденсаторов для памяти и "подпитка" их электричеством для сохранения "содержимого" (аналогично регенерации динамической памяти типа DRAM, используемой сегодня). Однако память не была по-настоящему "random" (не обладала произвольным доступом), поскольку она фактически находилась во вращающемся барабане, который совершал полный оборот за 1 секунду. Конкретные области памяти могли быть считаны только тогда, когда участок барабана, где они находились, оказывался над считывателем. Из-за этого возникали серьёзные задержки. Позднее Атанасов добавил перфорационную машину (в те времена перфокарты очень широко использовались организациями для хранения документов и выполнения расчётов), чтобы хранить данные, которые не могли поместиться в барабан памяти.

В ретроспективе, компьютер ABC был не так уж полезен. Его даже нельзя было запрограммировать. Но, по крайней мере, на концептуальном уровне он представлял собой очень важный этап в развитии компьютеров и стал прародителем компьютеров будущего. Работая над этой машиной, Атанасов пригласил Джона Мочли (John W. Mauchly) посмотреть на своё изобретение. Эта встреча оказалась знаковой. И вот почему.

ENIAC

Нажмите на картинку для увеличения.

7 декабря 1941 года Япония напала на Перл-Харбор, втянув Соединённые Штаты во Вторую мировую войну. Каждая воюющая страна столкнулась с проблемой создания баллистических таблиц стрельбы для всех производимых типов артиллерии. Это был очень длительный и утомительный процесс. Поэтому армия США предоставляла средства Электротехнической школе Мура при Университете штата Пенсильвания на разработку электронного компьютера, который смог бы облегчить процесс создания баллистических таблиц стрельбы. Вы уже, должно быть, догадались, что участие во всём этом принимал уже известный нам Джон Мочли, он взялся за проект вместе с талантливым аспирантом по имени Дж. Преспер Эккерт (J. Presper Eckert).

Но Вторая мировая война закончилась до того, как машина была готова. Работа над компьютером была завершена в 1946 году, и публике был представлен "монстр" весом в 30 тонн, состоящий из 15-метровых шкафов, 18 000 вакуумных ламп, 1500 реле, 70 000 резисторов, 10 000 конденсаторов и 6000 ручных переключателей и потребляющий 200 киловатт. Хотя разработка этого компьютера закончилась уже после войны, он всё же принёс пользу. Производительность машины была невероятно высокой: 5000 операций сложения, 357 умножений или 38 делений в секунду. Задачи, на которые у математика уходило 20 часов работы, ENIAC решал всего за 30 секунд.

Основная проблема этого компьютера, помимо ненадёжности, присущей всем машинам на вакуумных лампах, заключалась в том, что он не был программируемым в общепринятом смысле этого слова. "Программы" вводили сотрудницы лаборатории (так называемые "ENIAC girls") с помощью штекерных панелей и блоков переключателей. Этот процесс обычно занимал от нескольких часов до нескольких дней. Кроме того, в отличие от компьютера ABC, ENIAC работал с десятичными, а не с двоичными числами, и это был своего рода шаг назад.

Тем не менее, ENIAC на славу послужил Соединённым Штатам, особенно после дальнейшей модернизации, пока в 1955 году его не "отправили в отставку". За время своего существования ENIAC работал над самыми разными проблемами: прогнозы погоды, исследование случайных чисел, теплового воспламенения, аэродинамической трубы, расчёт траектории артиллерийских снарядов и даже разработка водородной бомбы. Подсчитали, что за свою "жизнь" ENIAC сделал больше расчётов, чем всё человечество вплоть до 1945 года.

Хотя история компьютера ENIAC заканчивается в 1955 году, Мочли и Эккерту предстоит ещё многое сделать.

СОДЕРЖАНИЕ