IBM System/360 Модель 67

Дополнительная информация: System/360 и история IBM.

IBM System/360 Модель 67

IBM System/360 Model 67-2 (дуплекс) в Мичиганском университете, гр. 1969 год
Производитель	Международная корпорация бизнес-машин ( IBM )
Семейство продуктов	Система/360
Дата выпуска	16 августа 1965 г. ( 16 августа 1965 г. )
Память	512 КБ–1 МБ Ядро

Слева: консоль конфигурации 2167 для IBM/System 360 Model 67-2 (дуплексная) в Мичиганском университете, гр. 1969 год

IBM System/360 Model 67 ( S/360-67 ) была важной моделью мэйнфреймов IBM в конце 1960-х годов. В отличие от остальной части серии S/360 , он включал в себя функции для упрощения с разделением времени приложений , в частности , блок динамической трансляции адресов , «блок DAT» для поддержки виртуальной памяти , 32-битную адресацию и контроллер каналов 2846 для обеспечения совместного использования. каналы между процессорами. В остальном S/360-67 был совместим с остальной частью серии S/360.

Происхождение

S/360-67 был предназначен для удовлетворения потребностей ключевых клиентов с разделением времени , в частности MIT (где проект MAC стал печально известным провалом продаж IBM), Мичиганского университета , General Motors , Bell Labs , Принстонского университета , Карнеги. Технологический институт (позже Университет Карнеги-Меллона ), и Военно-морская аспирантура .

В середине 1960-х годов ряд организаций были заинтересованы в предоставлении интерактивных вычислительных услуг с использованием разделения времени . В то время работа, которую могли выполнять компьютеры, была ограничена отсутствием реальной емкости памяти. Когда IBM представила семейство компьютеров System/360 в середине 1960-х годов, она не предоставила решения для этого ограничения, и внутри IBM существовали противоречивые мнения о важности разделения времени и необходимости его поддержки.

Статья Брюса Ардена, Бернарда Галлера, Фрэнка Вестервельта (все заместители директора Академического вычислительного центра Мичиганского университета) и Тома О'Брайана под названием с разделением времени» « Программа и структура адресации в среде основана на некоторых базовых идеях, разработанных в Массачусетском университете. Технологического института (MIT) был опубликован в январе 1966 года. В документе описывается архитектура виртуальной памяти с использованием динамической трансляции адресов (DAT), которую можно использовать для реализации разделения времени.

После года переговоров и проектных исследований IBM согласилась создать единственную в своем роде версию своего мейнфрейма S/360-65 для Мичиганского университета. С/360-65М будет включать функции динамической трансляции адресов (DAT), которые будут поддерживать виртуальную память и обеспечивать поддержку разделения времени. Первоначально IBM решила не поставлять операционную систему с разделением времени для новой машины.

Когда другие организации услышали о проекте, они были заинтригованы идеей разделения времени и выразили заинтересованность в заказе модифицированных компьютеров серии IBM S/360. Проявив интерес, IBM изменила номер модели компьютера на S/360-67 и сделала его поддерживаемым продуктом. Когда IBM осознала, что существует рынок разделения времени, она согласилась разработать новую операционную систему с разделением времени под названием IBM Time Sharing System (TSS/360) для поставки примерно в то же время, что и первая модель S/360-67.

Первый S/360-67 был отправлен в мае 1966 года. S/360-67 был снят с вооружения 15 марта 1977 года.

Перед анонсом модели 67 IBM анонсировала модели 64 и 66, DAT-версии своих моделей 60 и 62, но они почти сразу были заменены моделью 67, в то же время, когда модели 60 и 62 были заменены моделью 65.

Объявление

IBM анонсировала S/360-67 «синими буквами» от 16 августа 1965 года (стандартный механизм, используемый IBM для анонсов продуктов). IBM заявила, что:

• «Специальные ограничения ставок были сняты с System/360 Model 67» (т. е. теперь она стала общедоступной)
• В него входили «многопроцессорные конфигурации с высокой степенью готовности системы», с числом процессоров до четырех [хотя были анонсированы конфигурации с числом процессоров до четырех, фактически были построены только одно- и двухпроцессорные конфигурации]
• У него была «собственная мощная операционная система... [] Монитор системы разделения времени (TSS)», предлагающий «практически мгновенный доступ к компьютеру и ответную реакцию на него», чтобы «воспользоваться уникальными возможностями многопроцессорной системы».
• Он предлагал «динамическое перемещение проблемных программ с использованием средств динамической трансляции адресов процессора 2067, что позволяло в течение нескольких секунд отвечать множеству одновременных пользователей».

Виртуальная память

В конструкцию S/360-67 добавлен компонент для реализации виртуальной памяти, «блок DAT» (блок динамической трансляции адресов). DAT на 360/67 был основан на архитектуре, изложенной в статье JACM 1966 года Арденом, Галлером, Вестервелтом и О'Брайеном. и включал таблицы сегментов и страниц. Поддержка виртуальной памяти в модели 67 была очень похожа на поддержку виртуальной памяти, которая в конечном итоге стала стандартной для всей линейки System/370 .

S/360-67 имел 24- или 32-битное адресное пространство. - в отличие от строго 24-битного адресного пространства других систем S/360 и ранних S/370 и 31-битного адресного пространства S/370-XA, доступного в более поздних версиях S/370. Виртуальное адресное пространство S/360-67 было разделено на страницы (по 4096 байт). сгруппированы по сегментам (по 1 млн байт); страницы динамически отображались в реальную память процессора. Эти функции S/360-67, а также биты ссылки и изменения как часть ключа хранения позволили операционным системам реализовать подкачку по запросу : обращение к странице, которой не было в памяти, вызывало ошибку страницы , которая, в свою очередь, могла быть перехвачена и обработана операционной системой. системных обработчик прерываний .

Система виртуальной памяти S/360-67 была способна решать три различные задачи:

• Большое адресное пространство. Он сопоставлял физическую память с более крупным пулом виртуальной памяти, который можно было динамически загружать и выгружать из реальной памяти по мере необходимости из хранилища с произвольным доступом (обычно: дискового или барабанного хранилища).
• Изолированные компоненты ОС. Это позволило удалить большую часть объема памяти операционной системы из среды пользователя, тем самым увеличив объем памяти, доступной для использования приложениями, и снизив риск проникновения приложений в данные и программы операционной системы или их повреждения.
• Несколько адресных пространств. Путем реализации нескольких виртуальных адресных пространств , каждое из которых предназначено для отдельного пользователя, каждый пользователь потенциально может иметь частную виртуальную машину .

Первая цель устранила (по крайней мере, на десятилетия) сокрушительное ограничение более ранних машин: нехватку физической памяти. Второе позволило существенно улучшить безопасность и надежность. Третий позволил реализовать настоящие виртуальные машины . Современные документы ясно дают понять, что полная виртуализация оборудования и виртуальные машины не были первоначальными целями разработки S/360-67.

Функции

S/360 расширенное PSW запасной 24/32 Кусочек Режим Тран Ctrl ввод/вывод Маска Внеш. Маска Ключ А М В П МЛЦ СС Программа Маска запасной 0 3 4 5 6 7 8 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 23 24 31 Адрес инструкции 32 36 63 S/360 Расширенные сокращения PSW показывать Биты Поле Значение 0–3 Запасной (должен быть 0) 4 24/32-битный адресный режим 5 Контроль перевода 6 ИО Маска ввода-вывода (сводка) 7 БЫВШИЙ Внешняя маска (сводка) 8–11 Ключ Ключ защиты 12 А ASCII 13 М Маска для машинной проверки 14 В Состояние ожидания 15 П Проблемное состояние 16–17 МЛЦ Код длины инструкции 18–19 СС Код состояния 20–23 ПМ Программа Маска show Кусочек Значение 20 Переполнение фиксированной точки 21 Десятичное переполнение 22 Недополнение экспоненты 23 Значение 24–31 Запасной 32–63 Я Адрес инструкции

S/360-67 включал следующие расширения в дополнение к стандартным и дополнительным функциям, доступным во всех системах S/360:

• 16 управляющих регистров
• Динамическая трансляция адресов (DAT) с поддержкой 24- или 32-битных виртуальных адресов с использованием таблиц сегментов и страниц (до 16 сегментов, каждый из которых содержит до 256 страниц по 4096 байт)
• Расширенный режим PSW, который позволяет, например, дополнительное маскирование прерываний, DAT
• Интервальный таймер высокого разрешения с разрешением примерно 13 микросекунд.
• Биты ссылки и изменения как часть ключей защиты хранилища
• Расширенное прямое управление, позволяющее процессорам в дуплексной конфигурации передавать внешнее прерывание другому процессору.
• Разделение процессоров, памяти процессора и каналов ввода-вывода в дуплексной конфигурации на две отдельные подсистемы.
• Плавающая адресация, позволяющая назначать последовательные адреса памяти процессора в дуплексной конфигурации с разделами.
• Контроллер каналов IBM 2846, который позволяет обоим процессорам в дуплексной конфигурации получать доступ ко всем каналам ввода-вывода и позволяет предоставлять прерывания ввода-вывода любому процессору независимо от того, какой процессор инициировал операцию ввода-вывода.
• Симплексные конфигурации могут включать 7 каналов ввода-вывода, а дуплексные конфигурации — 14 каналов ввода-вывода.
• Три новые инструкции состояния супервизора: загрузка множественного управления (LMC), сохранение множественного управления (SMC), загрузка реального адреса (LRA).
• Две новые инструкции по состоянию проблемы: «Регистр филиала и магазина» (BASR) и «Филиал и магазин» (BAS).
• Два новых прерывания программы: исключение перевода сегмента (16) и исключение перевода страницы (17).

S/360-67 работал с базовым временем внутреннего цикла 200 наносекунд и базовым циклом хранения магнитного сердечника 750 наносекунд, как и у S/360-65. Время цикла 200 нс поставило S/360-67 в середину линейки S/360, между Моделью 30 на нижнем уровне и Моделью 195 на верхнем уровне. От 1 до 8 байт (8 бит данных и 1 бит четности на байт) могут быть прочитаны или записаны в память процессора за один цикл. 60-битный параллельный сумматор облегчил обработку длинных дробей в операциях с плавающей запятой. 8-битный последовательный сумматор позволял одновременно выполнять арифметические операции с плавающей запятой, а также обрабатывать инструкции десятичной арифметики и инструкций переменной длины поля (VFL).

Новые компоненты

В состав S/360-67 вошли четыре новых компонента:

• 2067 Процессорный блок, модели 1 и 2,
• 2365 Модель хранения процессора 12,
• Контроллер каналов 2846 и
• 2167 Конфигурационный блок.

Эти компоненты вместе с процессором 2365 Storage Model 2, селекторным каналом 2860, мультиплексорным каналом 2870 и другими блоками и устройствами управления System/360 были доступны для использования с S/360-67.

Обратите внимание, что хотя у Carnegie Tech был 360/67 с IBM 2361 LCS, этот вариант не был указан в прайс-листе и, возможно, не работал в дуплексной конфигурации.

Базовые конфигурации

Для IBM System/360 модели 67 были доступны три базовые конфигурации:

• Симплекс — один процессор IBM 2067-1, от двух до четырех компонентов процессора IBM 2365-2 Storage (от 512 КБ до 1 Мбайт), до семи каналов данных и другие периферийные устройства. Эта система получила название IBM System/360 model 67–1.
• Полудуплексный режим — один процессор IBM 2067-2, от двух до четырех компонентов хранения процессора IBM 2365-12 (от 512 КБ до 1 Мбайт), один модуль конфигурации IBM 2167, один или два контроллера каналов IBM 2846, до четырнадцати каналов данных и другое. периферийные устройства.
• Дуплекс — два процессора IBM 2067-2, от трех до восьми процессорных компонентов хранения данных IBM 2365-12 (от 768 КБ до 2 Мбайт), один модуль конфигурации IBM 2167, один или два контроллера каналов IBM 2846, до четырнадцати каналов данных и другие периферийные устройства.

Полудуплексную систему можно было модернизировать в полевых условиях до дуплексной системы, добавив один процессор IBM 2067-2 и третье хранилище процессоров IBM 2365-12, если только в полудуплексной системе уже не было трех или более. Полудуплексная и дуплексная конфигурации получили название IBM System/360 model 67–2.

Операционные системы

Дополнительная информация: История операционных систем мэйнфреймов IBM , TSS/360 , CP/CMS , MTS и VP/CSS.

Когда в августе 1965 года было анонсировано S/360-67, IBM также анонсировала TSS/360 , проект операционной системы с разделением времени, который был отменен в 1971 году (также был отменен в 1968 году, но отложен в 1969 году). Впоследствии IBM модифицировала TSS/360 и предложила TSS/370 PRPQ. для трех выпусков, прежде чем отменить его.Неспособность IBM предоставить TSS/360, как было обещано, открыла другим возможность разрабатывать операционные системы, которые будут использовать уникальные функции S/360-67.

MTS, Michigan Terminal System , — операционная система с разделением времени, разработанная в Мичиганском университете и впервые использованная в модели 67 в январе 1967 года. Поддержка виртуальной памяти была добавлена ​​в MTS в октябре 1967 года. Поддержка нескольких процессоров для дуплекса S /360-67 был добавлен в октябре 1968 года.

CP/CMS была первой операционной системой для виртуальных машин . IBM Разработан в Кембриджском научном центре (CSC) недалеко от Массачусетского технологического института. CP/CMS по сути представляла собой неподдерживаемую исследовательскую систему, созданную на базе основных продуктовых организаций IBM при активном участии сторонних исследователей. Со временем она превратилась в полностью поддерживаемую операционную систему IBM ( VM/370 и сегодняшнюю z/VM ). VP/CSS , основанный на CP/CMS, был разработан National CSS для предоставления коммерческих услуг разделения времени.

Наследие

У S/360-67 было важное наследие. После провала TSS/360 IBM была удивлена ​​расцветом сообщества разделения времени на платформе S/360-67 ( CP/CMS , MTS , MUSIC ). Систему установило большое количество коммерческих, академических и сервисных бюро. Воспользовавшись вялой поддержкой разделения времени со стороны IBM, а также обменом информацией и ресурсами (включая модификации исходного кода), они создали и поддерживали поколение центров разделения времени.

Уникальные особенности S/360-67 изначально не были перенесены в следующую серию продуктов IBM, System/370 , хотя 370/145 имела ассоциативную память , которая оказалась более полезной для подкачки, чем для ее предполагаемой цели. Во многом это стало результатом ожесточенной и весьма заметной политической борьбы внутри IBM по поводу преимуществ разделения времени по сравнению с пакетной обработкой . По крайней мере, поначалу разделение времени потеряно.

Однако IBM столкнулась с растущим спросом клиентов на возможности разделения времени и виртуальной памяти. IBM также не могла игнорировать большое количество установок S/360-67 с разделением времени, включая новую индустрию поставщиков систем разделения времени , таких как National CSS. и Interactive Data Corporation (IDC), которые быстро достигли коммерческого успеха.

В 1972 году IBM добавила функции виртуальной памяти в серию S/370, и этот шаг многие рассматривали как подтверждение работы, проделанной над проектом S/360-67; микрокод в 370/145 был обновлен, чтобы использовать ассоциативную память для трансляции виртуальных адресов. Выживание и успех семейства виртуальных машин IBM и технологии виртуализации в целом также во многом обязаны S/360-67.

В 2010 году в техническом описании своего последнего мэйнфрейма z196 IBM заявила, что виртуализация ее программного обеспечения началась с System/360 model 67.

См. также

• Виртуальная память

Дальнейшее чтение

• Э. У. Пью, Л. Р. Джонсон и Джон Х. Палмер, системы IBM 360 и ранние 370, MIT Press, Кембридж, Массачусетс и Лондон, ISBN   0-262-16123-0 включает подробное (819 стр. ) описание предложений IBM за этот период.
• Мелинда Вариан, ВМ и сообщество ВМ, прошлое, настоящее и будущее , ПОДЕЛИТЬСЯ, 89 сессий 9059–9061, 1997 г.
• Принципы работы IBM System/360 (PDF) (Восьмое изд.). ИБМ. Сентябрь 1968 г. А22-6821-7.
• Функциональные характеристики IBM System / 360 Model 67 (PDF) (Третье изд.). ИБМ. Февраль 1972 г. GA27-2719-2.

Внешние ссылки

• А. Падегс, «Система/360 и не только» , IBM Journal of Research & Development, vol. 25 нет. 5, стр. 377–390, сентябрь 1981 г.
• Обзор системы IBM System/360 , тринадцатое издание, январь 1974 г., публикация IBM GA22-6810-12, страницы с 6–13 по 6–15 описывают модель 67
• Справочные данные IBM System/360 Model 67 (синяя карта)
• Несколько фотографий двухпроцессорного IBM 360/67 в академическом вычислительном центре Мичиганского университета в конце 1960-х или начале 1970-х годов включены в Дэйва Миллса, статью описывающую Мичиганскую терминальную систему (MTS).
• Фотографии IBM S/360-67 в Университете Ньюкасла (Великобритания)
• Концепции и возможности TSS/360
• Разделение времени в модели IBM System/360 67