小型机:是大型机中型机小型机

大型机()

大型机这一术语最初是指安装在非常大的铁框盒子中的大型计算机系统,以区别于小型计算机和微型计算机。尽管多年来该术语的使用方式多种多样,但它最常指代以 /360 开头的一系列 IBM 计算机。该术语还可以指其他制造商(例如 Data (HDS))生产的兼容系统。

有些人用这个术语来指 IBM 的 AS/400 或系统,这是不恰当的;甚至 IBM 自己也只认为这一系列的机器是中型服务器,而不是大型机。

什么是 I/O 通道?

大型机通道与 PCI 总线有些相似,因为它连接一个或多个控制器,而这些控制器又控制一个或多个设备(磁盘驱动器、终端、LAN 端口等)。大型机通道与 PCI 总线之间的主要区别在于,大型机通道通过大型总线和标签电缆对(并行通道)或较新的 ESCON () 光纤电缆(串行通道)和光纤通道连接控制器。这些通道最初是外部盒(每个尺寸约为 6'X30''X5'H),但现在已集成到系统底盘中。

这些通道的强大I/O处理能力是大型机系统如此强大的原因之一。

什么是 DASD

DASD 是“直接访问存储设备”的缩写;IBM 创造了该术语来指代可以直接(和任意)寻址的存储系统,也就是我们今天所说的磁盘驱动器。但在过去,该术语还指磁鼓和数据单元等。什么是数据单元?好吧,在磁盘驱动器变得便宜、快速和普遍之前,IBM 制造了一种设备,它基本上由一个磁鼓和缠绕在其上的许多磁条(单元)之一组成,数据被写入磁条上的轨道。这种访问数据的方法与磁盘非常相似,但在磁鼓搜索数据时更换磁带所需的时间显然以秒为单位。数据单元设备还有一个坏习惯,就是在将单元卸载到存储插槽时会卷起,这有时会对介质造成物理损坏。所以我们走了很长一段路才走到今天这一步。

什么是 LPAR

LPAR(逻辑分区)是使用 PR/SM(最近大型机中的固件功能)实现的虚拟机。在每个分区上,可以运行单独的映像,从而提供完整的软件隔离。这类似于 UNIX 操作系统的原理,但 IBM 的方法更为复杂,允许在逻辑分区之间共享所有 CPU 和 I/O 子系统。PR/SM 允许在单个系统上运行最多 15 个 LPAR,每个 LPAR 都有专用的实际 RAM 以及专用或共享的 CPU 和通道。由于最关键的性能部分是在 CPU 中完成的,因此性能损失很小。IBM 已宣布计划在不久的将来将支持的 LPAR 的最大数量扩展到 15 个以上。

大型机系统长寿的主要原因(特性)是:RAS、I/O处理能力、ISA。

放射科

RAS(高可靠性、高可用性、高可维护性)是IBM经常用来描述其大型机的术语。到20世纪70年代初,IBM已经意识到商业系统市场比科学计算机系统市场利润要高得多。他们也知道IBM商业系统的一个重要卖点就是高可靠性。如果他们的商业客户要使用IBM计算机进行极其重要的业务操作,就必须确保它们在任何时候都能正常使用。于是,在过去的30年里,IBM一直致力于使每一个新系列的系统都比上一代更可靠。这使得今天的系统如此可靠,几乎闻所未闻因硬件问题而导致系统灾难的情况。这些大型机系统集成了非常高的冗余度和错误检查功能,可以防止系统发生灾难性的问题。每个CPU芯片都配备了两个完整的执行流水线( ),以同时执行每条指令。 如果两条流水线的结果不同,就恢复 CPU 状态,重新执行该指令。如果重新执行的结果仍然不同,就记录原来的 CPU 状态,然后激活一个空闲的 CPU,并加载存储的状态数据。这个 CPU 继续做原来 CPU 的工作。内存芯片、内存总线、I/O 通道、电源等等,要么是冗余的,要么有相应的备用件随时可用。这些(设备)的小错误可能会造成一些性能的小损失,但它们绝不会导致系统中的任何任务失败。

高可维护性在极少数情况下发生错误时非常有用。许多组件可以在系统运行时更换(热插拔);甚至可以在系统运行时执行微代码升级。对于那些不能同时更换的组件(例如 CPU),备件的存在可确保系统可以在客户方便时关闭。

除了系统设计固有的可靠性之外,IBM 还创建了紧密耦合的集群技术 RAID,该技术支持多达 32 个系统作为单个系统镜像运行。在正确部署的系统上,即使单个系统遭受灾难性损失,整个系统也不会受到很大影响,也不会丢失任何工作。丢失系统上正在进行的任何工作都可以在其余系统上自动恢复。另一个优点是,可以将一个(或多个)系统从整体系统中移除以进行硬件或软件维护(例如,在非工作时间),而其余各个系统继续处理工作。维护工作完成后,系统将返回到整体系统并继续工作。利用此功能,可以升级整个系统软件(一次升级一个单独的系统),而不会导致任何应用程序停机。

由于所有这些特点,真正的 100% 系统可用性非常实用,并且已经在许多地方实施。

I/O吞吐量(I/O)

这些通道其实就是执行通道程序的I/O处理器,这些程序里包含了一系列的I/O指令,包括最原始的分流功能。这些通道大大减轻了CPU在I/O操作上的工作量,让CPU可以更高效的工作。每个通道可以处理很多I/O操作,同时控制成千上万个设备。

在 360 和 370 系列架构上,操作系统会创建一个通道程序,并在连接到所需设备的通道上执行该程序。如果通道或控制单元繁忙,初始 I/O 指令将失败,操作系统将尝试在连接到不同控制单元的另一个通道上重新启动通道程序。如果所有路径都繁忙,操作系统将排队请求以便稍后重试。XA 系列的一个重大改进是创建了通道子系统的概念,它协调和调度系统中所有通道的活动。现在操作系统只需创建通道程序,然后将其交给通道子系统,它将处理所有通道/控制单元和队列问题。这使得大型机具有更大的 I/O 吞吐量,并允许 CPU 更高效地工作,因为只有在完成所有 I/O 操作后 CPU 才会参与。

当前 z900 大型机的 I/O 吞吐能力最低为每秒 24GB(单位是字节,而不是位)。虽然我还没有机会亲自测试这些最新系统,但如果 z900 大型机达到每秒 100,000 次 I/O 操作,我也不会感到太惊讶,即使理论数字可能不准确。

ISA(IBM)

尽管多年来 IBM 大型机的整体指令集已有了显著改进,但 IBM 仍保持了与应用程序的惊人向后兼容性。许多最重大的架构变化影响了只能由操作系统直接调用而不能由应用程序调用的设备(如 I/O 子系统)。IBM 竭尽全力确保其客户不必重写或重新编译其程序即可在新系统上运行。这使客户更容易采用新硬件,因为客户只需拔下旧系统并将其替换为新系统,而无需进行额外的软件测试。对于只有一台大型机的公司来说,只需几个小时即可升级旧系统,而无需在投入生产之前测试新系统。这对于升级前后使用相同操作系统的客户特别有用,只需将操作系统升级到所需的版本即可。 例如,客户仍然可以在新安装的 z900 系统上运行 32 位操作系统,在单独的 LPAR 上安装和测试 64 位操作系统,然后将所有操作转移到 64 位操作系统。

主机类型:9672/9674 = ES/9000=S/390=

中型机型号:9506/9402=AS/400=

小型机类型:RS/6000=、SUN SPARC

小型计算机

不同品牌的小型机的体系结构差别很大,它们采用的处理器有RISC和MIPS两种,如美国、日本Sun公司的小型机采用的是SPARC处理器体系结构,而美国HP公司的小型机则采用的是PA-RISC体系结构,而日本HP公司的小型机则采用的是Alpha体系结构,IBM、SGI公司的小型机也有所不同。I/O总线也不同,PCI就是PCI,SBUS就是SBUS等,也就是说各个公司的小型机上的插卡,如网卡、显示卡、SCSI卡等也可能是专用的;操作系统一般都是基于Unix的,如Sun公司采用的是Sun,HP公司采用的是HP-Unix,IBM公司是AIX等,所以小型机是一个封闭的、专用的计算机系统。使用小型机的用户一般都看重Unix操作系统的安全性和可靠性以及专用服务器的高速计算能力。

小型机一般都是UNIX操作系统,以前IO不兼容,现在基本都是PCI总线了,外设板卡一般都能兼容,SBUS之类的都是古董了。

超级计算机

事实上,当今大多数大型机都是基于MPP或NUMA架构,并使用INTEL或RISC节点。

因此,大多数大型机都是由开放系统节点机(包括开放系统小型机)组成的。

超级计算机的用途完全不同,它们强调并行计算、共享内存和性能,往往使用数千个 CPU,有些则使用专门的矢量处理器代替 CPU,主要用于科学计算,典型的编程语言是 Unix 和 C。

大型机相关信息

据IBM介绍,有S/390大型机、AS/400中型机、RS/6000小型机。S/390运行z/OS或Linux/390,主要指标是年机只有几小时,所以统称为z系列(零)。AS/400主要用于银行业和制造业,也有用于TIMI,即单级存储。有了TIMI技术,硬件和软件可以相互独立。RS/6000比较常见,用于科学计算和交易处理。

大型机并不以处理能力著称,在TPCC等各种排行榜上很少看到大型机的身影,IO/RAS的优势现在也不明显,以前EMC、HDS的存储都是针对大型机的,现在他们主攻小型机,这已经不奇怪了。

在CPU/内存容量/IO带宽方面,与HP、IBM P690等小型机中的旗舰产品相比并无优势。

大型机在技术上还是有很多优势的,但是性价比不尽如人意,不过积累了很多行业应用,很多非关系型数据库/Cobol程序等等,无法移植,成为了大型机的资本。

IBM的大型机概念强调IO和RAS,追求稳定可靠,主要应用于业务管理系统;典型的编程语言是Cobol。