華南理工大學IBM主機Unit1-Mainframe-Introduction市公開課一等獎省賽課微

IBM主機系統(tǒng)與操作系統(tǒng)導論黃志煒I(yè)BM主機系統(tǒng)教育中心zhiwh@1/68Unit0CourseIntroduction

2/68IBM服務器產(chǎn)品系列3/68IBM服務器產(chǎn)品系列4/68主機簡述IBM大型機是20世紀60年代發(fā)展起來計算機系統(tǒng)，一臺大型機當前售價約為10萬美元到1000萬美元不等，在歐美國家擔負著銀行、保險、證券、通訊等行業(yè)數(shù)據(jù)與信息處理工作，而且因為其獨具高安全性、高穩(wěn)定性和強大數(shù)據(jù)處理能力，迄今無可替換。在中國，因為費用高昂，大型機應用有限，中國當前大型機人才才僅數(shù)千人。當前，IBM、花旗銀行、匯豐銀行等世界500強企業(yè)設在中國企業(yè)對大型機人才需求75%以上靠從國外引進，成本很高。大型機主要服務于外包市場，外包業(yè)務做到越高端越需要大型機。5/68課程說明一、專業(yè)位置大型機+z/OS中小型機+UNIX微型機+Windows功效強大簡單易用6/68課程說明二、課程位置課程名稱學分課時安排前修課程累計講課上機主機操作系統(tǒng)導論2．5563620操作系統(tǒng)原理（可選）IBM主機系統(tǒng)管理2402416主機操作系統(tǒng)導論主機匯編語言2．5502426主機操作系統(tǒng)導論COBOL語言2402416主機操作系統(tǒng)導論主機DB2數(shù)據(jù)庫2．5483216主機操作系統(tǒng)導論，COBOLCICS系統(tǒng)及應用2．5483216主機操作系統(tǒng)導論，COBOL7/68學習主機目標及意義一、大型機起源突破并行計算和重復投資瓶頸---1966,IBM企業(yè)宣告了System/360

系列計算機

以前,全部計算機都是專門設計和制造,僅用于軍事和科研部門,相互之間是不通用；而且普通計算機都不含有并行處理能力,一次任務完成之后,普通都需要在工作人員扶助完成下一次任務S/360是世界上第一臺批量生產(chǎn)通用型計算機,價格廉價(相對于專用機而言),能夠廣泛應用于科學和工程計算,商業(yè)及事務處理等領(lǐng)域

市場認同,大型機逐步占據(jù)了世界上大,中型通用計算機市場統(tǒng)治地位,得到業(yè)界廣泛應用.這之后,IBM繼續(xù)不停地改進和發(fā)展大型機

S/360S/370S/390SystemZ8/68學習主機目標及意義二、什么是主機?

Whatisamainframe?Amainframeisacomputingsystemthatbusinessesusetohostthecommercialdatabases,transactionservers,andapplicationsthatrequireagreaterdegreeofsecurity

andavailabilitythaniscommonlyfoundonsmaller-scalemachines.9/6810/68學習主機目標及意義三、主機特點Reliability—可靠性RAS--(Reliability,Availability,和Serviceability)Availability—可用性Serviceability—可服務性11/68?兼容性-提供硬件和軟件以及幾乎全部操作系統(tǒng)兼容集中性-實現(xiàn)資源集中管理以提升資源合理利用率并行化-硬件或者操作系統(tǒng)上同時進行成百上千I/O運算聚類化-能夠在一個系統(tǒng)中同時操控多個系統(tǒng)，并對其應用軟件進行增減（這一點在z/VM系統(tǒng)中尤為突出）共享性-在不一樣操作系統(tǒng)間共享資源并允許用戶跨系統(tǒng)訪問強大數(shù)據(jù)處理能力安全性其它特點12/68學習主機目標及意義三、為何用主機13/68學習主機目標及意義三、為何用主機14/68學習主機目標及意義三、為何用主機?Whymainframes?Performlarge-scaletransactionprocessingThousandsoftransactionspersecondSupportthousandsofusersandapplicationprogramsSimultaneouslyaccessingresources

ManyterabytesofinformationindatabasesHandlelarge-bandwidthcommunications15/68學習大型機目標及意義四、誰在用主機?

Whousemainframe?MostFortune1000companiesuseamainframeenvironment

60%ofalldataavailableontheInternetisstoredonmainframecomputersMorequestions…16/68在座同學中，哪些同學錢包里沒有以下銀行銀行卡或存折？工、農(nóng)、中、建、交、招商、深發(fā)、光大…沒有請舉手！17/68這些銀行卡或存折中錢，存放在什么計算機系統(tǒng)中？18/68答案：IBM主機系統(tǒng)19/68學習主機目標及意義三、主機現(xiàn)實狀況IBM仍在開發(fā)和維護它一系列機器，并在拿它不停地盈利大型機經(jīng)過四十年不停更新，其穩(wěn)定性和安全性在全部計算機系統(tǒng)中是首屈一指。正是因為這方面優(yōu)點和強大數(shù)據(jù)處理能力，到現(xiàn)在為止還沒有其它系統(tǒng)能夠替換.

大型機運算能力、可靠性、安全性對于眾多領(lǐng)域來說，在能夠預見時期內(nèi)，其價值絕不容低估大型機技術(shù)人材急劇缺乏20/68學習主機目標及意義四、主機未來

大型機正在激發(fā)出許多新應用巴西新創(chuàng)網(wǎng)絡游戲企業(yè),使用了IBM大型機運行在線游戲

除了鞏固高端用戶和培養(yǎng)潛在用戶外，IBM也開始努力發(fā)掘中端用戶對于大型主機需求如z9,針正確用戶就是國內(nèi)眾多中小企業(yè)主機人才就業(yè)前景遼闊大型機程序員年紀老化也是個問題，預計人數(shù)為10萬人，其中一半10年內(nèi)面臨退休。其結(jié)果是IBM將在4年內(nèi)投入巨款培訓2萬名

zSeries技術(shù)人員。21/68學習主機目標及意義五、我們學主機優(yōu)勢1、天時無競爭對手不象其它領(lǐng)域，競爭者林立，IBM在大型機領(lǐng)域沒有多少競爭者。日立企業(yè)即使也生產(chǎn)大型機，不過其市場份額很小。也有極少許企業(yè)號稱能夠生產(chǎn)大型機，不過市場擁有率更小市場需求在國內(nèi)，伴隨銀行、保險、證券、航空、鐵道部、海關(guān)等行業(yè)處理信息需求量猛增，對處理速度要求越來越高，要求響應時間越來越短，在這種情況下這些行業(yè)對大型機需求只增不減;

人才匱乏

22/68學習大型機目標及意義五、我們學主機優(yōu)勢2、地利華南地域經(jīng)濟富庶,信息發(fā)達,主機行業(yè)蓬勃發(fā)展,主機人才需求量大華南理工大學

七所學校擁有5臺z900大型機:

?華南理工大學(s/390和z900)

?華中科技大學(s/390和z900)

?上海同濟大學

?成都電子科技大學與四川大學

?大連理工大學與大連交通大學23/68學習大型機目標及意義五、我們學主機優(yōu)勢3、人和

華南理工大學IBM主機系統(tǒng)教育中心

主機教學

校企合作

實習就業(yè)

校園活動

24/68學習主機目標及意義五、我們學主機優(yōu)勢4、技術(shù)保值關(guān)鍵技術(shù)，更新?lián)Q代少，主要應用都是用ＣＯＢＯＬ編程接觸人群少技術(shù)積累教授最吃香，越老越值錢

25/68課程內(nèi)容Unit1MainframeIntroductionUnit2Z/OSOverviewUnit3TSOandISPFUnit4WorkingwithdatasetsUnit6

UtilitiesUnit5JobControlLanguage26/68課程要求

課時安排理論24課時試驗16課時

所需硬件普通PC機、校園網(wǎng)絡

所需軟件

IBMPCOM(PersonalCommunications)27/68學習結(jié)果

掌握主機基礎(chǔ)知識，為其它主機課程打好基礎(chǔ)

學分及認證了解主機及主機操作系統(tǒng)發(fā)展歷史掌握主機操作系統(tǒng)技術(shù)體系熟悉主機操作環(huán)境，DataSets熟練使用JCL語言熟練使用Utilities拿到選修課學分

SpecialistCertification

ProfessionalCertification必修課程28/68考查方式考試方式閉卷占60％

試驗試驗占30％

平時占10％29/68Unit1MainframeIntroduction

30/68MainframePhotosIBMSystemS/360,S/370,S/390IBMeServerzSeriesZ900,Z800,Z990,Z890,Z931/6832/68IBMS/360PhotosIBMSYSTEM360S/360S/360WorkStation33/68IBMS/370PhotosIBMSYSTEM370S/37034/68IBMS/390PhotosIBMSYSTEM390S/390(G5,G6)35/68IBMeServerzSeriesPhotosIBMeServerzSeries900z900(2064)IBMeServerzSeries800z800(2066)IBMeServerzSeries990z990(2084)36/68IBMeServerzSeriesPhotosIBMeServerzSeries890z890(2086)IBMSystemz9109z9-109(2094)37/68HybridCoolingProcessorBooksandMemoryCECCageSTIcablesSupportElements3xI/OcagesPowerSuppliesInternalBatteries(optional)FrontViewFiberQuickConnectFeature(optional)z9-109–Underthecovers38/68中心Z900主機39/68磁帶機40/68磁盤陣列41/68最新大型機42/6843/68IBM主機發(fā)展歷史(一)1948年，IBM開發(fā)制造了基于電子管計算機SSEC；1952年，IBM企業(yè)生產(chǎn)第一臺用于科學計算大型機IBM701問世，701字長36位，使用了4000個電子管和1個鍺晶體二極管，運算速度為每秒0次；

1953年又推出了第一臺用于數(shù)據(jù)處理大型機IBM702；44/68IBM主機發(fā)展歷史(二)1956年IBM繼續(xù)推出701與702后繼產(chǎn)品704和705；1958年,IBM推出了大型科學計算機7090，并實現(xiàn)了晶體化；

1960年IBM將7000系列全部晶體化，并制造了7094－1大型科學計算機和7040、7044大型數(shù)據(jù)處理機；45/68IBM主機發(fā)展歷史(三)1961年，IBM完成了第一臺流水線計算機STRETCH(IBM7030)；1964年4月7日，IBM公布了360系統(tǒng)，成為計算機發(fā)展史上一個主要里程碑；System/360是5種不一樣型號計算機統(tǒng)稱（也就是系列機思想）；總之，在1955年到1965年這間，美國名牌大學與大企業(yè)使用計算機大多數(shù)是IBM704到IBM7094這些機器。46/68S36047/68S36048/68S36049/68S36050/68IBM主機發(fā)展歷史(四)1970年6月，IBM正式公布了System/370155和165兩種型號；1972年8月，IBM推出S/370－158和168系統(tǒng)采取了虛擬存放器技術(shù)和多處理技術(shù)；1981年，IBM公布了擴展S/370體系結(jié)構(gòu)（370－XA）,將地址線位數(shù)從24位增加到31位，大大增強了S/370尋址能力；51/68IBM主機發(fā)展歷史(五)1988年，IBM對S/370體系結(jié)構(gòu)作了深入改進，公布了ESA/370；1990年9月，IBM開發(fā)了ESA/390,ES/9000和S/390系列計算機系統(tǒng)，采取ESCON等新技術(shù)；1994年，在擴展ES/9000產(chǎn)品系列基礎(chǔ)之上，IBM公布了System/390(簡稱S/390系統(tǒng)），引進了并行復合系統(tǒng)環(huán)境下并行處理和CMOS技術(shù)應用；52/68IBM主機發(fā)展歷史(六)10月，以Z900為代表更開放更可靠IBMeServerzSeries誕生；2月,Z800公布開啟了IBM進入中型企業(yè)市場步伐5月,Z990公布,而4月誕生Z890,目標定位于中型市場7月,Z9問市53/68Z:zero零中止、零宕機32位

64位，地址空間從2GB到16Exabytes可尋址范圍幾乎是無限IBM主機發(fā)展歷史(六)54/68MainframeTimeline?1964年，IBM推出了第一代計算機操作系統(tǒng)：System/360?(orS/360?)，并以此為基礎(chǔ)提出了操作系統(tǒng)平臺，并每十年對操作系統(tǒng)構(gòu)架進行一次革新。1970年推出了System/370?1983年推出了System/370ExtendedArchitecture(370-XA)1990年推出了EnterpriseSystemsArchitecture/390?(ESA/390)年z/Architecture?誕生了。55/68IBMeServer-Z900誕生背景1996年IBM提出了“電子商務”理念，IBM推出全新設計大型機eServerz900。這是IBM第一款以電子商務為目標打造企業(yè)級大型機。無以倫比可靠性和安全性將大型機性能和連接能力再次推至新高56/68IBMeServer-Z900/Z990體系結(jié)構(gòu)特點為了更加好滿足客戶不可預測性，業(yè)務靈活性，以及高效電子商務需求，eServerz900擁有

HiperSockets

高速互連技術(shù)。含有自優(yōu)化和自恢復功效，IBMeServerz900對眾多平臺和操作系統(tǒng)地支持更是為客戶選擇、創(chuàng)建和布署自己所需應用提供完美靈活性。57/68HiperSockets應用58/68IBM主機系統(tǒng)中心(廣州)z900配置信息?主機系統(tǒng)：–型號：2064-2C2–處理速度：600MIPS(millionsofinstructionspersecond)–內(nèi)存：16G?存放系統(tǒng)：–型號：Shark磁盤陣列–容量：873.6GB?I/O連接：–4個FICON通道，4個ESCON通道，2路OSA通道?操作系統(tǒng)：z/OS1.5，Linux?系統(tǒng)軟件：DB2v7，IMS，WebSphere5.0，CICSTS2.359/68特色:向量處理為了在大中型通用機系統(tǒng)上有效處理向量運算，IBM采取了兩種方法：一是在通道上加接數(shù)組處理器(AP)，和CPU組成渙散協(xié)同關(guān)系，這種方法已使用近二十年，對處理FFT等問題十分方便。二是在中央處理機增加向量運算部件(VF)，這種方法最早出現(xiàn)在3033大型機上，以后又用在308X和309X上。此法能夠很好地處理中小粒度并行問題，和CPU關(guān)系緊密，用于信息傳遞時間和系統(tǒng)開銷都較少。當然隨之而來對操作系統(tǒng)(MVS)功效，編譯器等有更高要求，而且費用也較貴。S/390繼續(xù)發(fā)展了VF使用。S/390系列有各種機型，其中多數(shù)機型均可配置向量運算裝置。比如中等機器320型(相當于4381)就能夠在中央處理機增配向量運算部件，這么中等用戶也可使用向量處理了。在最高檔900型則可同時配置六個向量運算裝置。一個向量裝置處理能力為23MFLOPS，向量運算裝置有171條指令，功效齊全。在硬件上提供8個64位向量存放器組，每組可提供256個數(shù)據(jù)單元。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上做到標量和向量重迭加工，多條流水線并行工作。在理想狀態(tài)下，一個中央處理器節(jié)拍能夠取得4個整數(shù)或32位單精度結(jié)果，也能夠取得2個雙精度(64位)結(jié)果60/68新通道系結(jié)構(gòu)ESCON其實最早在大型機中使用光纖并非IBM，日立企業(yè)在1987年前就開始用光纖連接大型機系統(tǒng)，只是可惜沒有形成光纖通道為基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。IBM在S/390中采取了ESCON，已遠遠超出使用光纖技術(shù)，而是在通道結(jié)構(gòu)上做了較大變革，是非常值得重視動向。61/68保密硬件辦法S/370加密和解密均由系統(tǒng)軟件處理，速度慢并增加系統(tǒng)開銷，在S/390中則提供了密碼特征件(Cryptographicfeature)。保護企業(yè)內(nèi)部信息資源，確保信息傳送和存放中不受破壞或外界盜用是十分主要。在企業(yè)內(nèi)部由大型機，大部門使用中、小型機以及各基層部門使用各種小型機，工作站等連成一個龐大體系，安全保護就尤為主要。當然，僅僅提升機器本身可靠性還不夠，還需在S/390中采取抗干擾，抗病毒侵入硬件安全裝置。當各個部件之間交換數(shù)據(jù)時，對于發(fā)送方，由其硬件密碼裝置將信息加密后再發(fā)送(在企業(yè)內(nèi)可經(jīng)過光纖)，而對于接收方，則在接收后由主機密碼裝置解密。這種密碼裝置效率甚高，每秒可處理1000筆資料。看來，這種裝置包括到個別專用指令或固化操作邏輯、中止等，當然系統(tǒng)軟件也有對應模塊。比如RACF軟件產(chǎn)品(ResourceAccessControlFacility)。62/6831位地址編碼在S/370XA體系結(jié)構(gòu)中已使用31位編碼地址，但在9370系列和多數(shù)438X中仍為24位地址。S/390則要求全部機型都是31位地址結(jié)構(gòu)，直接尋址范圍可達兆字節(jié)，大大增加了用戶程序及數(shù)據(jù)可用虛存空間。隨之，主存大增，比如900型可達9GB。并大量使用擴展存放器可到8000MB，這么在多個作業(yè)同時運行時，大大降低對DASD訪問，磁盤對系統(tǒng)性能影響也就減弱。為何AS/400小型機地址為64位字長，而大型機地址卻只有31位？實際上在S390宣告以前也曾有些人預測新大型機將采取64位地址虛空間。但實際上S/390依然使用31位地址。63/68Cache緩沖技術(shù)改進Cache技術(shù)首先在IBM360/85型計算機中使用在S/390中高檔機型都使用了兩級Cache技術(shù)。IBM曾發(fā)表一個有趣數(shù)字說明Cache主要性：假如處理數(shù)據(jù)在Cache中需1秒，那么處理數(shù)據(jù)在主存中需16秒，