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 Массачусетсе. 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 же 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, а также 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 Bits Field Meaning 0–3 Spare (must be 0) 4 24/32-bit Address mode 5 Translation Control 6 IO I/O Mask (Summary) 7 EX External Mask (Summary) 8–11 Key Protection Key 12 A ASCII 13 M Machine-check mask 14 W Wait state 15 P Problem state 16–17 ILC Instruction-Length Code 18–19 CC Condition Code 20–23 PM Program Maskshow Bit Meaning 20 Fixed-point overflow 21 Decimal overflow 22 Exponent underflow 23 Significance 24–31 Spare 32–63 IA Instruction Address

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 для 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.
• IBM System/360 System Summary , 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