Основы построения БЭВМ

1. Основы построения БЭВМ 2006-2007 учебный год Кафедра ИУ6 9 семестр

2. Курс: Основы построения БЭВМ (mainframezSeries) Лектор: к.т.н., доцент ИУ6 Галямова Елена Валентиновна, участница программы IBM Academic Initiative, директор Академического центра компетенции IBM при МГТУ имени Н.Э.Баумана Курс читается на 9-ом семестре студентам кафедры ИУ6 это уже не курс по выбору! Объем: 51 час лекций в ауд 319, 16 час лаб. работы в ауд.804 Контроль знаний: а) защита лаб. работ\рк \ экзамен б) сдача экзамена в электронном университете Основные темы курса: Архитектура и микроархитектураzSeries Подсистема ввода-вывода Операционные системы на платформе zSeries ПО промежуточного слоя (middleware)

3. Курс: Основы построения БЭВМ (mainframezSeries) Литература: На русском языке • Варфоломеев В.А. ,  Лецкий Э.К. ,  Шамров М.И. ,  Яковлев В.В. Архитектура и технологии IBM eServer zSeries Цена:450.00 руб. ($ 16.07)Обычно отгружается в течение 24 часов.Издательство:Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру »Серия:Основы информационных технологий »Год выпуска: 2005Объем: 640 стр. 2) Главы из книги Mike Ebbers, Wayne O’Brien. “An Introduction to the Mainframe: z/OS Basics”, International Business Machines Corporation, 2004 в электронном виде – можно скачать с сайта http://webcourse.bmstu.ruлибо получить у преподавателя 3) Галямова Е.В., Егоров М.А. Операционная система z/OS и основы программирования для больших вычислительных машин (мейнфрейм) Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов старших курсов факультета ИУ 2006 г. На английском языке: • на CDROM у преподавателя • Mike Ebbers, Wayne O’Brien. “An Introduction to the Mainframe: z/OS Basics”, International Business Machines Corporation, 2004

4. Курс: Основы построения БЭВМ (mainframezSeries) Источники информации в Интернете: • http://webcourse.bmstu.ru • http://www.intuit.ru – Интернет университет информационных технологий • http://zos.kctr.marist.eduMarist College • http://jedi.informatik.uni-leipzig.de – Лейпцигский университет Программные продукты для выполнения лабораторных работ : • Через Интернет - Виртуальная среда большой ЭВМ – Marist Collegehttp://zos.kctr.marist.edu, Лейпцигский университет, МГТУ им.Н.Э.Баумана (?) Для доступа к среде MainFrame студенты получают IBM ID • В ауд 805: • WebSphere Developer for zSeries • IBM HTTP Server • DB2 Server • Rational Application Developer

5. Введение • 7 апреля 1964 г. ПрезидентТомас компании IBM Дж. Уотсон-младший объявил о выпуске семейства БЭВМ System/360 • Система 360, или S/360, цифра 360 - это полная окружность в градусах • Один из самых дорогостоящих проектов в истории ВТ. • Цель проекта - разработка семейства различных по производительности и стоимости компьютеров, позволяющих удовлетворить любые запросы пользователей. • Компьютеры этого семейства получили название "мэйнфреймы" (mainframe), по названию типовых стоек IBM, в которых размещалось оборудование центрального процессора. • Каждый из компьютеров семейства создавался из набора унифицированных аппаратных и программных модулей, совместимых на: • информационном (представление и кодирование информации), • программном (единая система команд и программистская модель) • и аппаратном (схемотехническая база, электрические сигналы, кабели, разъемы и конструктивы) уровнях. • Концепция программно-совместимого семейства компьютеров стала стандартом для всей компьютерной промышленности. • (IBM-совместимые компьютеры)

6. Введение • Компьютеры System/360 породили новое явление в компьютерной индустрии, создав так называемую "платформу" - стандарт на аппаратно-программное обеспечение соткрытой архитектурой (частично или полностью). • Все последующие поколения семейства поддерживали программную совместимость "снизу-вверх", включая последние модели zSeries, построенные на основе z/Architecture. • Такой подход позволил осуществлять эволюционное развитие программных продуктов, существенно снижая затраты пользователей при переходе на новые аппаратные средства.

7. Введение • 1970-1971 System/370 (Система 370) • 1990 - компьютеры System/390 (Система 390). • С 2000 - серия ЭВМ zSeries. • Проект Mach 1 - создание линеек серверов под общим названием IBM eServer (электронный бизнес). • Стратегическая инициатива компании IBM - программа построения самонастраивающихся (самоорганизующихся) систем (Autonomic Computing). • В основу систем положен принцип саморегуляции, позаимствованный из живой природы. • Технология Grid-вычислений - виртуализация ресурсов и данных для распределенных вычислений

8. Основными целями создания самонастраивающихся систем являются: • создание интеллектуальных механизмов внутренней самоорганизации вычислительных систем; • обеспечение динамической адаптации вычислительных систем к условиям деловой активности предприятия.

9. Для реализации указанных целей предлагается использовать четыре основных принципа: • Автоматическая конфигурация (Self-configuring) • Автоматическое восстановление (Self-healing) • Автоматическая оптимизация (Self-optimizing) • Самозащита (Self-protecting)

10. Признаки самонастраивающихся систем: • многопроцессорная, многоузловая реализация с включением процессоров разных типов; • практически неограниченные возможности масштабирования серверов и их консолидация; • наращивание ресурсов по требованию; • обеспечение логического разделения - partition, при котором один сервер представляется в виде нескольких отдельных виртуальных компьютеров с разными операционными средами и единым центром управления и средствами взаимодействия; • широкий спектр средств контроля и восстановления работоспособности; • гарантии высочайшего уровня готовности; • минимизация эксплуатационных затрат.

11. Мэйнфреймы zSeries образуют одну из линеек серверов eServer Буква Z в названии zSeries, z/Architecture означает сокращение от "zero down time " : нулевое время простоя - высочайшая надежность, позволяющая непрерывно поддерживать работу сервера на заданном уровне производительности по схеме 7 × 24 (т.е. 24 часа в сутки) × 365 (дней). Это достигается централизацией вычислительной мощности в рамках одного сервера с развитой системой контроля и возможностью "горячей" замены отказавших элементов.

12. Другие важные характеристики серверов zSeries : • Масштабируемость архитектуры сервера • Высокая концентрация вычислительной мощности • Высокая пропускная способность системы ввода-вывода • Кластеризация серверов zSeries, системы IBM Parallel Sysplex • Самонастраивающиеся системы

13. Масштабируемость архитектуры сервера: • по количеству процессоров, • по объему памяти, • по средствам ввода-вывода • и другим параметрам.

14. Высокая концентрация вычислительной мощности : • Достигается за счет использования КМОП - интегральной технологии и многочиповых модулей - MultiСhip Module (MCM). • Каждый такой модуль может содержать несколько десятков интегральных чипов микропроцессоров, КЭШ-памяти, управления и обмена, а также • относительно небольшой корпус размером примерно 12×12 см.

15. Высокая пропускная способность системы ввода-вывода : Около 200 GB/s Это обеспечивается большим числом разнообразных высокоскоростных каналов, управляемых специализированными процессорами. • Такие процессоры выполняют канальные программы, находящиеся в основной памяти и реализующие операции ввода-вывода. • Это, с одной стороны, освобождает центральные процессоры от большинства рутинных и медленных операций, связанных с вводом-выводом, • а с другой стороны, распараллеливает выполнение таких операций.

16. Кластеризация, система IBM Parallel Sysplex: • Кластеризация серверов zSeries позволяет создавать системы IBM Parallel Sysplex, в которых могут быть консолидированы серверы разных поколений. • расширение масштабируемости систем, • повышенная готовностью, • динамическое перераспределение пиковых нагрузок, • преемственность при замене серверов и т.д.

17. В 90-х годах прошлого века сложилось впечатление, что все задачи можно решить при помощи персональных компьютеров, объединенных в сеть. Персональные компьютеры расширили область применения вычислительной техники в бизнесе и в быту, однако ряд задач по-прежнему невозможно решить без мэйнфреймов. Мэйнфреймы не сдают позиций. Мэйнфреймы используются в критически важных областях деятельности компаний, там, где требуется высокая производительность и надежность. Они нашли свое место в эпоху Internet. Сроки их службы исчисляются десятилетиями. Интерес к мэйнфреймам вновь растет 199х-е годы: «Нужны ли мейнфреймы? Они вымерли, как динозавры…»

18. Современный сервер - это mainframe Архитектура серверов серии zSeries – это архитектура, имеющая большое количество функций, недоступных на других платформах: подсистема ввода-вывода с контрольными блоками, виртуализация и распределение функций, возможности параллельных вычислений, ориентированное на цели управления рабочими нагрузками, и другие.

19. Основные достоинства mainframe • Организация процедур прерывания • В mainframe существует специально выделенный процессор для обслуживания процедур прерывания • Контрольные блоки - интерфейс между mainframe и периферийными устройствами, подключаемыми к ней; место, где хранится информация о ресурсах • Использование виртуальной памяти - полноценное адресное пространство для каждого пользователя, изоляция пользователей друг от друга, повышение уровня безопасности

20. Архитектура мэйнфреймов zSeries Тема первая

21. Базовая архитектура zSeries SMP архитектура – симметричная мультипроцессорная обработка данных

22. Архитектура центральных процессоров мейнфреймов zSeries

23. Регистровая модель

24. Регистровая модель процессора z/Architecture на современном этапе развития включает следующие группы регистров:

25. Система команд процессора Адреса памяти

26. Форматы адресов

27. Форматы адресов

28. Длина команды определяется двумя старшими битами кода операции COP:

29. Форматы команд Z900

31. АО = (B) + (X) + D Генерация адресов операндов (АО), размещенных в памяти, основана на косвенно-регистровой адресации, когда адрес берется из регистра, заданного полем R команды, либо на вычислении путем сложения содержимого базового (B), индексного (X) регистров и смещения D

32. Классы операций в системе команд z/Architecture: • основные (или базовые): целочисленная двоичная арифметика, логические операции, переходы и др.; • десятичные: операции над десятичными числами; • с плавающей точкой: поддержка и реализация операций с плавающей точкой в двоичном (BFP) и шестнадцатеричном (HFP) форматах; • управления: операции для управления работой процессора; • ввода-вывода: управление операциями ввода-вывода.

33. Форматы десятичных операндов

34. Форматы чисел с плавающей точкой

35. Для самостоятельной проработки: • Параметры и диапазоны представления чисел в форматах BFP • Регистр управления операциями с плавающей точкой [лит. 1, стр. 32-34]

36. Спасибо за внимание!

38. Периферийные устройства вычислительных систем, построенных на базе мэйнфреймов zSeries Тема вторая

39. Операционные системы мэйнфреймов zSeries Тема третья

40. Основные продукты IBM, относящиеся к программному обеспечению промежуточного слоя Тема четвертая