华南理工大学IBM主机Unit1-Mainframe-Introduction市公开课一等奖省赛课微

IBM主机系统与操作系统导论黄志炜IBM主机系统教育中心zhiwh@1/68Unit0CourseIntroduction

2/68IBM服务器产品系列3/68IBM服务器产品系列4/68主机简述IBM大型机是20世纪60年代发展起来计算机系统，一台大型机当前售价约为10万美元到1000万美元不等，在欧美国家担负着银行、保险、证券、通讯等行业数据与信息处理工作，而且因为其独具高安全性、高稳定性和强大数据处理能力，迄今无可替换。在中国，因为费用高昂，大型机应用有限，中国当前大型机人才才仅数千人。当前，IBM、花旗银行、汇丰银行等世界500强企业设在中国企业对大型机人才需求75%以上靠从国外引进，成本很高。大型机主要服务于外包市场，外包业务做到越高端越需要大型机。5/68课程说明一、专业位置大型机+z/OS中小型机+UNIX微型机+Windows功效强大简单易用6/68课程说明二、课程位置课程名称学分课时安排前修课程累计讲课上机主机操作系统导论2．5563620操作系统原理（可选）IBM主机系统管理2402416主机操作系统导论主机汇编语言2．5502426主机操作系统导论COBOL语言2402416主机操作系统导论主机DB2数据库2．5483216主机操作系统导论，COBOLCICS系统及应用2．5483216主机操作系统导论，COBOL7/68学习主机目标及意义一、大型机起源突破并行计算和重复投资瓶颈---1966,IBM企业宣告了System/360

系列计算机

以前,全部计算机都是专门设计和制造,仅用于军事和科研部门,相互之间是不通用；而且普通计算机都不含有并行处理能力,一次任务完成之后,普通都需要在工作人员扶助完成下一次任务S/360是世界上第一台批量生产通用型计算机,价格廉价(相对于专用机而言),能够广泛应用于科学和工程计算,商业及事务处理等领域

市场认同,大型机逐步占据了世界上大,中型通用计算机市场统治地位,得到业界广泛应用.这之后,IBM继续不停地改进和发展大型机

S/360S/370S/390SystemZ8/68学习主机目标及意义二、什么是主机•

Whatisamainframe?Amainframeisacomputingsystemthatbusinessesusetohostthecommercialdatabases,transactionservers,andapplicationsthatrequireagreaterdegreeofsecurity

andavailabilitythaniscommonlyfoundonsmaller-scalemachines.9/6810/68学习主机目标及意义三、主机特点Reliability—可靠性RAS--(Reliability,Availability,和Serviceability)Availability—可用性Serviceability—可服务性11/68•兼容性-提供硬件和软件以及几乎全部操作系统兼容集中性-实现资源集中管理以提升资源合理利用率并行化-硬件或者操作系统上同时进行成百上千I/O运算聚类化-能够在一个系统中同时操控多个系统，并对其应用软件进行增减（这一点在z/VM系统中尤为突出）共享性-在不一样操作系统间共享资源并允许用户跨系统访问强大数据处理能力安全性其它特点12/68学习主机目标及意义三、为何用主机13/68学习主机目标及意义三、为何用主机14/68学习主机目标及意义三、为何用主机•Whymainframes?Performlarge-scaletransactionprocessingThousandsoftransactionspersecondSupportthousandsofusersandapplicationprogramsSimultaneouslyaccessingresources

ManyterabytesofinformationindatabasesHandlelarge-bandwidthcommunications15/68学习大型机目标及意义四、谁在用主机•

Whousemainframe?MostFortune1000companiesuseamainframeenvironment

60%ofalldataavailableontheInternetisstoredonmainframecomputersMorequestions…16/68在座同学中，哪些同学钱包里没有以下银行银行卡或存折？工、农、中、建、交、招商、深发、光大…没有请举手！17/68这些银行卡或存折中钱，存放在什么计算机系统中？18/68答案：IBM主机系统19/68学习主机目标及意义三、主机现实状况IBM仍在开发和维护它一系列机器，并在拿它不停地盈利大型机经过四十年不停更新，其稳定性和安全性在全部计算机系统中是首屈一指。正是因为这方面优点和强大数据处理能力，到现在为止还没有其它系统能够替换.

大型机运算能力、可靠性、安全性对于众多领域来说，在能够预见时期内，其价值绝不容低估大型机技术人材急剧缺乏20/68学习主机目标及意义四、主机未来

大型机正在激发出许多新应用巴西新创网络游戏企业,使用了IBM大型机运行在线游戏

除了巩固高端用户和培养潜在用户外，IBM也开始努力发掘中端用户对于大型主机需求如z9,针正确用户就是国内众多中小企业主机人才就业前景辽阔大型机程序员年纪老化也是个问题，预计人数为10万人，其中一半10年内面临退休。其结果是IBM将在4年内投入巨款培训2万名

zSeries技术人员。21/68学习主机目标及意义五、我们学主机优势1、天时无竞争对手不象其它领域，竞争者林立，IBM在大型机领域没有多少竞争者。日立企业即使也生产大型机，不过其市场份额很小。也有极少许企业号称能够生产大型机，不过市场拥有率更小市场需求在国内，伴随银行、保险、证券、航空、铁道部、海关等行业处理信息需求量猛增，对处理速度要求越来越高，要求响应时间越来越短，在这种情况下这些行业对大型机需求只增不减;

人才匮乏

22/68学习大型机目标及意义五、我们学主机优势2、地利华南地域经济富庶,信息发达,主机行业蓬勃发展,主机人才需求量大华南理工大学

七所学校拥有5台z900大型机:

•华南理工大学(s/390和z900)

•华中科技大学(s/390和z900)

•上海同济大学

•成都电子科技大学与四川大学

•大连理工大学与大连交通大学23/68学习大型机目标及意义五、我们学主机优势3、人和

华南理工大学IBM主机系统教育中心

主机教学

校企合作

实习就业

校园活动

24/68学习主机目标及意义五、我们学主机优势4、技术保值关键技术，更新换代少，主要应用都是用ＣＯＢＯＬ编程接触人群少技术积累教授最吃香，越老越值钱

25/68课程内容Unit1MainframeIntroductionUnit2Z/OSOverviewUnit3TSOandISPFUnit4WorkingwithdatasetsUnit6

UtilitiesUnit5JobControlLanguage26/68课程要求

课时安排理论24课时试验16课时

所需硬件普通PC机、校园网络

所需软件

IBMPCOM(PersonalCommunications)27/68学习结果

掌握主机基础知识，为其它主机课程打好基础

学分及认证了解主机及主机操作系统发展历史掌握主机操作系统技术体系熟悉主机操作环境，DataSets熟练使用JCL语言熟练使用Utilities拿到选修课学分

SpecialistCertification

ProfessionalCertification必修课程28/68考查方式考试方式闭卷占60％

试验试验占30％

平时占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主机39/68磁带机40/68磁盘阵列41/68最新大型机42/6843/68IBM主机发展历史(一)1948年，IBM开发制造了基于电子管计算机SSEC；1952年，IBM企业生产第一台用于科学计算大型机IBM701问世，701字长36位，使用了4000个电子管和1个锗晶体二极管，运算速度为每秒0次；

1953年又推出了第一台用于数据处理大型机IBM702；44/68IBM主机发展历史(二)1956年IBM继续推出701与702后继产品704和705；1958年,IBM推出了大型科学计算机7090，并实现了晶体化；

1960年IBM将7000系列全部晶体化，并制造了7094－1大型科学计算机和7040、7044大型数据处理机；45/68IBM主机发展历史(三)1961年，IBM完成了第一台流水线计算机STRETCH(IBM7030)；1964年4月7日，IBM公布了360系统，成为计算机发展史上一个主要里程碑；System/360是5种不一样型号计算机统称（也就是系列机思想）；总之，在1955年到1965年这间，美国名牌大学与大企业使用计算机大多数是IBM704到IBM7094这些机器。46/68S36047/68S36048/68S36049/68S36050/68IBM主机发展历史(四)1970年6月，IBM正式公布了System/370155和165两种型号；1972年8月，IBM推出S/370－158和168系统采取了虚拟存放器技术和多处理技术；1981年，IBM公布了扩展S/370体系结构（370－XA）,将地址线位数从24位增加到31位，大大增强了S/370寻址能力；51/68IBM主机发展历史(五)1988年，IBM对S/370体系结构作了深入改进，公布了ESA/370；1990年9月，IBM开发了ESA/390,ES/9000和S/390系列计算机系统，采取ESCON等新技术；1994年，在扩展ES/9000产品系列基础之上，IBM公布了System/390(简称S/390系统），引进了并行复合系统环境下并行处理和CMOS技术应用；52/68IBM主机发展历史(六)10月，以Z900为代表更开放更可靠IBMeServerzSeries诞生；2月,Z800公布开启了IBM进入中型企业市场步伐5月,Z990公布,而4月诞生Z890,目标定位于中型市场7月,Z9问市53/68Z:zero零中止、零宕机32位

64位，地址空间从2GB到16Exabytes可寻址范围几乎是无限IBM主机发展历史(六)54/68MainframeTimeline•1964年，IBM推出了第一代计算机操作系统：System/360™(orS/360™)，并以此为基础提出了操作系统平台，并每十年对操作系统构架进行一次革新。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™诞生了。55/68IBMeServer-Z900诞生背景1996年IBM提出了“电子商务”理念，IBM推出全新设计大型机eServerz900。这是IBM第一款以电子商务为目标打造企业级大型机。无以伦比可靠性和安全性将大型机性能和连接能力再次推至新高56/68IBMeServer-Z900/Z990体系结构特点为了更加好满足客户不可预测性，业务灵活性，以及高效电子商务需求，eServerz900拥有

HiperSockets

高速互连技术。含有自优化和自恢复功效，IBMeServerz900对众多平台和操作系统地支持更是为客户选择、创建和布署自己所需应用提供完美灵活性。57/68HiperSockets应用58/68IBM主机系统中心(广州)z900配置信息•主机系统：–型号：2064-2C2–处理速度：600MIPS(millionsofinstructionspersecond)–内存：16G•存放系统：–型号：Shark磁盘阵列–容量：873.6GB•I/O连接：–4个FICON通道，4个ESCON通道，2路OSA通道•操作系统：z/OS1.5，Linux•系统软件：DB2v7，IMS，WebSphere5.0，CICSTS2.359/68特色:向量处理为了在大中型通用机系统上有效处理向量运算，IBM采取了两种方法：一是在通道上加接数组处理器(AP)，和CPU组成涣散协同关系，这种方法已使用近二十年，对处理FFT等问题十分方便。二是在中央处理机增加向量运算部件(VF)，这种方法最早出现在3033大型机上，以后又用在308X和309X上。此法能够很好地处理中小粒度并行问题，和CPU关系紧密，用于信息传递时间和系统开销都较少。当然随之而来对操作系统(MVS)功效，编译器等有更高要求，而且费用也较贵。S/390继续发展了VF使用。S/390系列有各种机型，其中多数机型均可配置向量运算装置。比如中等机器320型(相当于4381)就能够在中央处理机增配向量运算部件，这么中等用户也可使用向量处理了。在最高档900型则可同时配置六个向量运算装置。一个向量装置处理能力为23MFLOPS，向量运算装置有171条指令，功效齐全。在硬件上提供8个64位向量存放器组，每组可提供256个数据单元。在内部结构上做到标量和向量重迭加工，多条流水线并行工作。在理想状态下，一个中央处理器节拍能够取得4个整数或32位单精度结果，也能够取得2个双精度(64位)结果60/68新通道系结构ESCON其实最早在大型机中使用光纤并非IBM，日立企业在1987年前就开始用光纤连接大型机系统，只是可惜没有形成光纤通道为基础体系结构。IBM在S/390中采取了ESCON，已远远超出使用光纤技术，而是在通道结构上做了较大变革，是非常值得重视动向。61/68保密硬件办法S/370加密和解密均由系统软件处理，速度慢并增加系统开销，在S/390中则提供了密码特征件(Cryptographicfeature)。保护企业内部信息资源，确保信息传送和存放中不受破坏或外界盗用是十分主要。在企业内部由大型机，大部门使用中、小型机以及各基层部门使用各种小型机，工作站等连成一个庞大体系，安全保护就尤为主要。当然，仅仅提升机器本身可靠性还不够，还需在S/390中采取抗干扰，抗病毒侵入硬件安全装置。当各个部件之间交换数据时，对于发送方，由其硬件密码装置将信息加密后再发送(在企业内可经过光纤)，而对于接收方，则在接收后由主机密码装置解密。这种密码装置效率甚高，每秒可处理1000笔资料。看来，这种装置包括到个别专用指令或固化操作逻辑、中止等，当然系统软件也有对应模块。比如RACF软件产品(ResourceAccessControlFacility)。62/6831位地址编码在S/370XA体系结构中已使用31位编码地址，但在9370系列和多数438X中仍为24位地址。S/390则要求全部机型都是31位地址结构，直接寻址范围可达兆字节，大大增加了用户程序及数据可用虚存空间。随之，主存大增，比如900型可达9GB。并大量使用扩展存放器可到8000MB，这么在多个作业同时运行时，大大降低对DASD访问，磁盘对系统性能影响也就减弱。为何AS/400小型机地址为64位字长，而大型机地址却只有31位？实际上在S390宣告以前也曾有些人预测新大型机将采取64位地址虚空间。但实际上S/390依然使用31位地址。63/68Cache缓冲技术改进Cache技术首先在IBM360/85型计算机中使用在S/390中高档机型都使用了两级Cache技术。IBM曾发表一个有趣数字说明Cache主要性：假如处理数据在Cache中需1秒，那么处理数据在主存中需16秒，