Строились на базе мэйнфрейма мощного и надежного компьютера универсального назначения
Эволюция компьютерных сетей началась в 50-х годах прошлого века. Развитие компьютерных сетей сопряжено с развитием вычислительной техники и телекоммуникаций. Компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
Хронология важнейших событий из истории развития компьютерных сетей:
Первые глобальные связи компьютеров, первые эксперименты с пакетными сетями
Начало передач по телефонным сетям голоса в цифровой форме
Появление больших интегральных схем, первые мини-компьютеры, первые нестандартные локальные сети
Создание сетевой архитектуры IBM SNA
Стандартизация технологии Х.25
Появление персональных компьютеров, создание Интернета в современном виде, установка на всех узлах стека TCP/IP
Появление стандартных технологий локальных сетей (Ethernet — 1980 г., Token Ring, FDDI — 1985 г.)
Начало коммерческого использования Интернета
Обратимся сначала к компьютерному корню вычислительных сетей. Первые компьютеры 50-х годов — большие, громоздкие и дорогие — предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а применялись в режиме пакетной обработки.
Системы пакетной обработки , как правило, строились на базе мэйнфрейма — мощного и надежного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр (см. рис. ниже). Операторы вводили эти карты в компьютер, а распечатанные результаты пользователи получали обычно только на следующий день. Таким образом, одна неверно набитая карта означала как минимум суточную задержку. Конечно, для пользователей интерактивный режим работы, при котором можно с терминала оперативно руководить процессом обработки своих данных, был бы удобней. Но интересами пользователей на первых этапах развития вычислительных систем в значительной степени пренебрегали. Во главу угла ставилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины — процессора, даже в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.
Многотерминальные системы — прообраз сети
По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей. Начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени . В таких системах каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Количество одновременно работающих с компьютером пользователей определялось его мощностью: время реакции вычислительной системы должно было быть достаточно мало, чтобы пользователю была не слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей.
Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции, такие как ввод и вывод данных, стали распределенными. Подобные многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за терминалом мэйнфрейма воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получить доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него поддерживалась полная иллюзия единоличного владения компьютером, так как он мог запустить нужную ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат. (Некоторые далекие от вычислительной техники пользователи даже были уверены, что все вычисления выполняются внутри их дисплея)
Многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей.
Однако до появления локальных сетей нужно было пройти еще большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще поддерживали централизованную обработку данных.
К тому же потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не созрела — в одном здании просто нечего было объединять в сеть, так как из-за высокой стоимости вычислительной техники предприятия не могли себе позволить роскошь приобретения нескольких компьютеров. В этот период был справедлив так называемый закон Гроша, который эмпирически отражал уровень технологии того времени. В соответствии с этим законом производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, отсюда следовало, что за одну и ту же сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных — их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.
Первые глобальные компьютерные сети
А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени уже вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных суперкомпьютеров. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер .
Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым признаком любой вычислительной сети.
На основе подобного механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие ставшие теперь традиционными сетевые службы.
Итак, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Network, WAN) , то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно
находящиеся в различных городах и странах.
Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, концепции коммутации и маршрутизации пакетов.
Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей — телефонных . Главное технологическое новшество, которое привнесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состоял в отказе от принципа коммутации каналов , на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.
Выделяемый на все время сеанса связи составной телефонный канал, передающий информацию с постоянной скоростью, не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных данных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, работающими по принципу коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие порции — пакеты, — которые самостоятельно перемещаются по сети благодаря наличию адреса конечного узла в заголовке пакета.
Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, то в первых глобальных сетях часто использовались уже существующие каналы связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, в течение многих лет глобальные сети строились на основе телефонных каналов тональной частоты, способных в каждый момент времени вести передачу только одного разговора в аналоговой форме. Поскольку скорость передачи дискретных компьютерных данных по таким каналам была очень низкой (десятки килобитов в секунду), набор предоставляемых услуг в глобальных сетях такого типа обычно ограничивался передачей файлов (преимущественно в фоновом режиме) и электронной почтой. Помимо низкой скорости такие каналы имеют и другой недостаток — они вносят значительные искажения в передаваемые сигналы. Поэтому протоколы глобальных сетей, построенных с использованием каналов связи низкого качества, отличаются сложными процедурами контроля и восстановления данных. Типичным примером таких сетей являются сети Х.25, разработанные еще в начале 70-х, когда низкоскоростные аналоговые каналы, арендуемые у телефонных компаний, были преобладающим типом каналов, соединяющих компьютеры и коммутаторы глобальной вычислительной сети.
В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети — Интернет .
Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (ОС) с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. ОС этих компьютеров можно считать первыми сетевыми операционными системами .
Истинно сетевые ОС в отличие от многотерминальных ОС позволяли не только рассредоточить пользователей, но и организовать распределенные хранение и обработку данных между несколькими компьютерами, связанными электрическими связями. Любая сетевая операционная система, с одной стороны, выполняет все функции локальной операционной системы, а с другой стороны, обладает некоторыми дополнительными средствами, позволяющими ей взаимодействовать через сеть с операционными системами других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в операционных системах постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.
Прогресс глобальных компьютерных сетей во многом определялся прогрессом телефонных сетей.
С конца 60-х годов в телефонных сетях все чаще стала применяться передача голоса в цифровой форме. Это привело к появлению высокоскоростных цифровых каналов, соединяющих автоматические телефонные станции (АТС) и позволяющих одновременно передавать десятки и сотни разговоров.
К настоящему времени глобальные сети по разнообразию и качеству предоставляемых услуг догнали локальные сети, которые долгое время лидировали в этом отношении, хотя и появились на свет значительно позже.
Серверы — интересные вычислительные системы, которые очень сильно изменились с течением времени. Сейчас термин «сервер» объясняется как электронное устройство, которое занимается обслуживанием/предоставлением доступа подключенным системам (клиентам) к ресурсам локальной или глобальной сетей (файлам, данным, базам, приложениям и т.д.).
Историю серверов довольно сложно показать в виде постепенно меняющейся внешне и функционально линейки каких-то устройств, поскольку предназначение и функции серверов постепенно менялись. Мультиметры, о которых мы писали ранее, внешне хотя и менялись, но их функции оставались прежними. С 70-80-х годов прошлого века они остаются почти неизменными, за небольшим исключением. И совсем другое дело такие системы, как серверы. Под катом — их краткая история, эту статью можно назвать заделом к целой серии лонгридов о серверах, мейнфреймах, их истории и прочих интересных вещах.
Как все начиналось
Если говорить о привычной парадигме клиент-сервер, то начало было положено еще в эпоху мейнфреймов. Тогда не было привычных нам персональных ПК, обработка данных выполнялась на мощных ЭВМ, которые называли мейнфреймами. У операторов были лишь терминалы, которые позволяли получить доступ к данным. Как правило, терминал представлял собой простой алфавитно-цифровой дисплей и клавиатуру, которые и подключилась к мейнфрейму.
Мейнфреймы давали возможность работать с данными нескольким пользователям одновременно. Речь идет не о 2-3 пользователях, а о тысячах одновременно поддерживаемых сессий. Благодаря своим возможностям такие системы всегда были очень дорогими, и позволить их могли либо богатые крупные компании, либо академические организации, плюс правительства некоторых стран.
Работа конечных пользователей с мейнфреймами не требовала знаний в программировании, так что менеджеры организаций, в которых работали такие системы, были довольны, поскольку выполнять нужные задачи можно было без особых проблем. При помощи терминалов пользователь получал доступ к необходимым данным и работал с ними, не задумываясь о том как на самом деле организовано их хранение и обработка.
Когда мейнфрейм устаревал (примерный срок службы составлял более 15 лет), его по возможности, меняли на новый. При этом старый оставляли работать в качестве запасного устройства на случай, если с новой системой что-то пойдет не так. Проблемой мейнфреймов было то, что они выпускались несколькими конкурирующими компаниями и были несовместимы между собой.
Миграция в случае покупки нового мейнфрейма от другого производителя была возможна, но это был сложный и долгий процесс. Несовместимым между собой было не только аппаратное, но и программное обеспечение. Несовместимыми были и протоколы обмена данными, поскольку стандартизации еще не было, а если была, то не такой сильной, как сейчас.
Первый мейнфрейм был представлен компанией IBM в 1964 году, это была первая модель серии IBM System/360. На разработку и реализацию проекта ушло около $5 млрд, что в те времена было огромной суммой, сравнимой с финансированием ряда важных космических программ агентством НАСА. Тем не менее, компания IBM не прогадала, поскольку ее мейнфреймы стали очень популярными. Доход корпорации увеличился более чем вдвое. Если в 1965 году он составлял $3,6 млрд, то уже в 1971 году — $8,3 млрд.
Затем мейнфреймы стали выпускать и другие компании:
- Hitachi,
- Bull,
- Unisys,
- DEC,
- Honeywell,
- Burroughs,
- Siemens,
- Amdahl,
- Fujitsu.
HP ProLiant 380 G5
В IBM приняли еще и принцип обратной совместимости — почти все ПО старых моделей совместимо с новыми. Более того, программы для System/360 с определенными оговорками работают и на современных системах.
HP NetServer LH
Мейнфреймы позволяли бизнесу быстрее работать, а академическим организациям — оперативнее выполнять вычисления, что способствовало прогрессу. С течением времени произошла дифференциация мейнфреймов — в зависимости от задач, которые они выполняли. Если ранее в корпорациях мейнфреймы работали в качестве универсальных солдат, то потом в разных отделах они стали выполнять разные задачи — конечно, лишь в тех компаниях, которые могли себе позволить подобное удовольствие. Поскольку в отделе людей меньше, чем во всей корпорации, то и мощность мейнфрейма может быть ниже — так появились «малые» мейнфреймы, которые стали производить некоторые компании. Такие системы были в разы дешевле, чем «взрослые» мейнфреймы, что позволяло компаниям экономить деньги.
Микропроцессор i4004 и появление IBM PC
Наверное, мейнфреймы были бы гораздо более массовыми, чем сейчас, если бы не разработка процессора i4004 и более позднее появление персонального компьютера. ПК довольно быстро эволюционировали, становились мощнее. Бизнес, правительственные и научные организации постепенно стали переходить от централизованной обработки данных к распределенной. ПК начали вытеснять терминалы, а мейнфреймов становилось все меньше. Роли как серверов, так и клиентов стали выполнять обычные ПК.
Например, если ранее в большинстве случаев нужны были лишь FTP и Telnet, то с развитием глобальной сети потребовались уже телекоммуникационные серверы, включая web-серверы, те же ftp, серверы доменных имен и почтовые серверы. Файловые серверы понемногу теряли значение, их заменяли серверами баз данных.
Можно сказать, что развитию серверной индустрии толчок был дан как раз в 70-х годах прошлого века. Тогда, кроме микропроцессоров, почти одновременно разработали:
- Память высокой емкости, DRAM. Компания Hewlett-Packard вскоре представила персональные компьютеры HP-9800 вскоре после появления памяти на рынке. Двумя годами позже чип PMOS DRAM IC от Intel стал самым продаваемым на рынке.
- SCSI — появление этой технологии датируется 79-м годом прошлого века, хотя стандартизация задержалась до 1986 года. На продолжительное время SCSI стала дефолтной технологией для I/O интерфейсов устройства хранения всех типов сетевых серверов. Более детально о появлении дисковых интерфейсов мы рассказывали в этой статье.
- RAID — появление этой технологии сложно недооценить, она, безусловно, была прорывом. Разные типы конфигураций RAID продолжают широко использоваться в современном мире серверов, да и в обычных пользовательских ПК тоже. Преимущества RAID — повышенная целостность данных, отказоустойчивость, пропускная способность данных.
- Разработка стандартов. Речь идет о размерах корпусов, стоек, форм-факторе серверов и т.п. Раз появившись, стандарты 1U, 2U, 4U и т.п. получили повсеместное признание.
Где-то в середине 80-х от обычных персональных компьютеров в качестве серверов компании стали отходить. Снова появилось специализированное оборудование, но уже не мейнфреймы (они используются и в наше время, работая примерно в 25 000 организаций по всему миру), а именно серверы. 6 августа 1991 года заработал и первый интернет-сервер. Уже через год в глобальной сети было 26 таких серверов — они работали автономно, не требуя постоянного присутствия человека.
В отличие от мейнфреймов, централизованная обработка данных сейчас не требует дополнительных затрат — просто потому, что оборудование и ПО многих компаний взаимозаменяемы, а на рынке — огромное количество самых разных решений. Сервер сейчас является крайне важным, критическим элементом инфраструктуры.
В наше время производители компьютеров не всегда используют термин «мэйнфрейм» для обозначения больших электронно-вычислительных машин. Вместо этого большинство из них называют так компьютеры для коммерческого использования (большие или маленькие) либо серверы. Причем к мэйнфреймам относят самый большой тип сервера, использующийся сейчас. IBM, например, называет так свой сервер z9.
Что такое мэйнфрейм? Согласно одной из распространенных точек зрения, это компьютер, который может поддерживать тысячи приложений и устройств ввода/вывода, а также обслуживать одновременно тысячи пользователей.
Применение мэйнфреймов в качестве серверов и хранилищ данных
Что такое мэйнфрейм как сервер? Производство таких машин постоянно наращивается. Бизнес нуждается в больших комплектах серверов, включающих серверы транзакций, баз данных, электронной почты и веб-серверы. Большие комплекты иногда называются серверными фермами. Для реализации их функций могут применяться различные по объему средства: от кластеров смонтированных на стойке персональных компьютеров до самых мощных мэйнфреймов, производимых на данный момент.
Введение
Начало истории мейнфреймов положила реализация в 1964 году универсальной вычислительной системы System/360, которая обошлась фирме IBM примерно в пять млрд. долларов. Терминология «мейнфрейм» произошла от наименования стандартных стоек процессоров этой фирмы. В течение значительного периода времени (примерно двадцати лет) система System/360 безусловно лидировала на компьютерном рынке. Аналоги этой системы производили многие страны, в числе которых был и СССР с серией машин ЕС ЭВМ.
Сегодня мейнфреймы компании IBM функционируют примерно в 25000 фирм и организаций практически во всех странах, не учитывая множество аналогов этих систем. В России насчитывается по различным данным от 1500 до 7000 (с учётом аналогов). Примерно 70 % всей мировой информации промышленных компаний сохранены именно на мейнфреймах.
Готовые работы на аналогичную тему
- Курсовая работа Что такое мейнфрейм 450 руб.
- Реферат Что такое мейнфрейм 220 руб.
- Контрольная работа Что такое мейнфрейм 230 руб.
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
Централизованные и распределенные вычисления
Наличие мэйнфрейма в организации часто определяет централизованную форму вычислений в противовес распределенной форме. Централизация данных в одном хранилище мэйнфрейма ограждает пользователей от необходимости обновления более одной копии коммерческих данных. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность того, что данные являются актуальными.
Разница между централизованными и распределенными вычислениями постепенно расплывается. По мере того как маленькие машины начинают увеличивать свои мощности обработки, мэйнфремы становятся более гибкими и универсальными.
Что такое мэйнфрейм в условиях современного рынка? Быстро меняющийся рынок постоянно требует от бизнеса переоценивать стратегии развития информационных технологий. В результате в большинстве случаев мэйнфреймы не используются в сочетании с сетями из небольших серверов. Способность динамически перераспределять аппаратные и программные ресурсы (процессоры, память и соединения), в то время как приложения продолжают функционировать, подчеркивает гибкий развивающийся характер современных мэйнфреймов.
Что именно является мэйнфреймом и что именно программист делает с этим?
ОСНОВНАЯ РАМКА: существительное. Устаревшее устройство по-прежнему используется тысячами устаревших компаний, обслуживающих миллиарды устаревших клиентов и приносящих огромные устаревшие прибыли своим устаревшим акционерам. И в этом году пробег в два раза быстрее, чем в прошлом году. (из словаря ИТ дьявола)
Ниже два раздела. Один на мейнфреймах, другой на программистах мэйнфреймов.
Первое, что вам нужно знать о мэйнфреймах, это то, что они предназначены для других целей, чем многие современные компьютеры.
Современные компьютеры основаны на скорости и мощности процессора. Иногда ПК зависает в цикле ожидания, а иногда даже падает.
Мэйнфреймы, с другой стороны, касаются надежности, доступности и удобства обслуживания (RAS).
- Надежность. Это слово используется как в аппаратном смысле (они продолжают работать), так и в смысле данных (порча данных невероятно редка). Смотрите мои заметки ниже, ПОЧЕМУ это правда.
- Доступность. Мэйнфреймы имеют так называемую доступность «пять девяток», что означает, что коэффициент «рабочего времени» мэйнфрейма равен 0,99999, или, говоря простым языком, мэйнфрейм может работать без остановок 24x7x365, поддерживая тысячи одновременных пользователей в течение всего года, и на него можно надежно рассчитывать. не быть «неработающим» более 5 минут в течение года.
- Работоспособность. Мэйнфрейм состоит из множества специально разработанных схем, каждая из которых ориентирована на определенную задачу. Если какая-то часть начинает выходить из строя, проблема будет обнаружена автоматически, и другая цепь вступит во владение, и системный оператор будет уведомлен. Если неисправную цепь необходимо заменить, это обычно можно сделать, пока компьютер продолжает работать.
Современные компьютеры начинаются с универсального центрального процессора (например, серии x86), а программное обеспечение ОС написано с использованием существующих кодов ЦП. Но причина, по которой мэйнфреймы такие надежные, заключается в том, что аппаратное и программное обеспечение разработано совместно.
Если операционная система должна постоянно выполнять сложную задачу на ПК, то подпрограмма записывается и вызывается процессором, который выполняет всю работу. Но в мэйнфрейме — если спрос на него достаточно высок — иногда разрабатывается и устанавливается специализированная схема, предназначенная для этой задачи. Например, в некоторых современных мэйнфреймах существуют специализированные схемы только для шифрования и дешифрования данных, а другие — только для выполнения кода Java. Существуют также специальные схемы для общения с дисководами и принтерами, чтобы процессор не связывался с мелочами. И, конечно же, существует множество специальных схем, разработанных для предотвращения повреждения данных. В современном ПК все это выполняется процессором.
Самое близкое, что мы имеем к этому в ПК, это (1) математические сопроцессоры и (2) графические сопроцессоры, оба относительно современные изобретения для ПК, но мэйнфреймы делали такие вещи более 50 лет назад.
И последнее: наибольшая сила мэйнфреймов в том, как они используются, — это массовая параллельная обработка транзакций. Это способность единого мэйнфрейма взаимодействовать с десятками тысяч пользователей и / или другими системами одновременно. Подумайте обо всех этих точках продаж, которые есть у вашей дебетовой карты, практически в каждом магазине / бензоколонке / ресторане, где вы совершаете покупки. Все они обращаются к мэйнфрейму каждый раз, когда кто-то смахивает карту, и ответ возвращается обычно менее чем за секунду после поиска среди миллиардов записей.
Итог: если что-то не очень ОЧЕНЬ серьезно и неправильно (и даже в этом случае это обычно вызвано человеческой ошибкой), мэйнфреймы не зависают и не дают сбой. Данные, с которыми они работают, доступны быстро и точно. Их называют «большое железо» по уважительной причине.
Вы также спросили о программистах, «поддерживающих» компьютер …
У мейнфреймов есть два разных типа программистов. Первый вид — это то, к чему вы привыкли, программисты приложений. Это люди, которые пишут с использованием COBOL, C++ и JAVA для работы с базами данных, отчетами и тому подобным. Другие виды называются системными программистами, и их задача — поддерживать операционную систему и следить за оборудованием.
Устаревший код — это просто код, который был «унаследован» от предыдущих поколений программистов. Это хороший твердый код, который работает, и потому что он работает, компании, которые его используют, не будут заменять его «новым» кодом, который может содержать ошибки. Как и все программное обеспечение, случаются случаи, когда требуется время от времени изменять код, и для этого нужны программисты, специализирующиеся на устаревшем коде. Они знают эти старые языки и системы, и эти знания ценны для компаний, которые используют мэйнфреймы и другие виды старых компьютеров.
Каждый пользователь ПК имеет уникальную комбинацию приложений и оборудования. Тем не менее, Microsoft отправляет периодические «универсальные» обновления в Windows, и вы либо принимаете, либо отклоняете их. То же самое с некоторыми из различных дистрибутивов Linux. И иногда эти обновления вызывают проблемы, потому что они не работают с вашим оборудованием и программным обеспечением.
Мэйнфрейм похож на самолет, он зарабатывает деньги, когда работает, и теряет деньги, когда его нет. Мэйнфрейм невероятно дорогой, чтобы сидеть без дела или сбой из-за плохого обновления, и компании, которые управляют ими, не могут позволить себе «проблемы». Таким образом, у них есть системные программисты, чтобы предотвратить эти проблемы.
Задача системного программиста — анализировать обновления (исправления) ОС от IBM и тестировать их ПЕРЕД их установкой, чтобы убедиться, что они не вызывают проблем на этом конкретном компьютере. Они на самом деле изучают части исходного кода обновлений и сравнивают его с конфигурацией оборудования и программного обеспечения своей компании. При необходимости они будут работать с IBM, чтобы настроить обновление, чтобы оно работало безопасно с их уникальной системой.
Системный программист должен знать каждое установленное приложение и каждое подключенное оборудование. Он или она несет ответственность за все, что меняется в системе.
Это небольшая часть того, что делает системный программист, и типичный период обучения для опытного системного программиста составляет от 10 до 20 лет.
Характеристики мэйнфреймов
К характеристикам относятся:
- высокая надежность и безопасность;
- большое количество средств ввода-вывода;
- большие коэффициенты использования вычислительных и аппаратных средств, позволяющие обеспечить большую пропускную способность;
- высокая стабильность, позволяющая мэйнфреймам устойчиво работать непрерывно на протяжении десятков лет;
- высокая доступность, являющаяся одной из основных причин их долголетия, это объясняется тем, что они используются в приложениях, где простои нежелательны и даже катастрофичны.
Немного истории
ервые мэйнфреймы были выпущены корпорацией IBM в апреле 1964 года: именно тогда была разработана архитектурная концепция семейства System/360 (S/360). Это был самый дорогостоящий проект в истории вычислительной техники на его выполнение было затрачено более 5 млрд. долл. Данный проект был направлен на разработку всесторонне продуманного комплекса решений в области аппаратуры, программного обеспечения, технологии производства, организации распространения и технического обслуживания семейства компьютеров, различных по производительности и цене. System/360 стало первым большим семейством компьютеров, позволявшим использовать взаимозаменяемое программное обеспечение и периферийное оборудование. Вместо того чтобы приобретать новую систему по мере роста потребностей и увеличения бюджета, владельцы мэйнфреймов данной серии теперь могли просто наращивать вычислительные возможности по частям, добавляя или заменяя лишь необходимые аппаратные средства. В рамках System/360 предлагался выбор из 5 процессоров, 44 периферийных устройств и 19 комбинаций питания, быстродействия и памяти. Пользователь мог эксплуатировать те же самые магнитные ленты и дисковые накопители с процессорами, различающимися по производительности в 100 раз. Сейчас взаимозаменяемость компонентов и возможность наращивания мощности за счет добавления ресурсов кажется обычным делом, но до появления S/360 ничего подобного не было каждый компьютер был уникальным устройством и все они были несовместимы между собой. Именно поэтому серия System/360 считается одним из величайших технологических достижений ХХ века. Отметим, что выпуск этой серии оказал заметное влияние и на развитие отечественной вычислительной техники: IBM-совместимые мэйнфреймы успешно выпускались в нашей стране в 70-х и 80-х годах.
Для ЭВМ серии System/360 и последующей за ней System/370 сразу же появлялись наиболее передовые решения, приводящие к повышению производительности, такие как средства динамического преобразования адресов, способность устройства управления обнаруживать все операции, допускающие одновременное исполнение, многопроцессорность на основе общей оперативной памяти, межпроцессорная сигнализация, опережающий просмотр команд для динамического предсказания логических переходов, поддержка многозадачности, страничная организация памяти. Первый компилятор языка высокого уровня и первый экранный редактор также были созданы для ЭВМ именно этих серий.
Часть оборудования ЭВМ IBM System/360 (1964 г.)
Модельный ряд мэйнфреймов IBM постоянно совершенствовался: в 70-х годах появились модели, использовавшие большие интегральные схемы и полупроводниковую память, затем появились модели с векторной обработкой данных.
Компьютеры System/360/370 известны как универсальные. Они одновременно могли использоваться для научно-инженерных расчетов и обработки изображений, поддерживать базы данных терабайтных объемов, обслуживать локальные и глобальные сети. По сравнению с появившимися в 70-х годах микрокомпьютерами, эти машины были сравнительно объемными, но прогресс в технологии, приведший к появлению персональных ЭВМ, в еще большей степени повлиял на развитие «больших» машин. В конце 80-х начале 90-х годов IBM продолжила эволюционное развитие линии мэйнфреймов на основе новой архитектуры ESA (Enterprise System Architecture) данная серия мэйнфреймов получила название System/390. В 90-х годах число различных моделей стремительно росло, появились модели, использующие КМОП-технологию (КМОП комплементарный металл-оксидный полупроводник). В середине 90-х годов были выпущены модели, поддерживающие объединение мэйнфреймов в кластеры и резервирование процессоров. В 1998 году была анонсирована модель S/390 Integrated Server, отличающаяся относительно небольшими габаритами (112Ѕ89Ѕ52 см) и весом (100 кг).
Различие между мэйнфреймами и суперкомпьютерами
Суперкомпьютеры – это мощные компьютеры, предназначенные для обработки данных с максимально возможной скоростью. Например, анализ и предсказание прогнозов погоды осуществляются суперкомпьютерами. Данные компьютеры очень дорогие и потребляют очень много электроэнергии.
Назначение мэйнфрейма – проведение вычислений с применением больших объемов данных. Данные компьютеры в основном используются в больших организациях. Они предоставляют доступ к данным, хранящимся в больших базах данных.
Таким образом, основное отличие мэйнфреймов от суперкомпьютеров заключается в их назначении. Мэйнфреймы применяются, как правило, в качестве серверов, в то время как суперкомпьютеры используются для решения научных задач.
Программное обеспечение для мэйнфреймов
Операционные системы
Из операционных систем для данной платформы отметим z/OS, созданную для новой 64-разрядной архитектуры z/Architecture и являющуюся дальнейшим развитием ОС OS/390. В этой операционной системе наиболее полно использованы новые возможности указанной архитектуры.
Помимо этого IBM выпускает для данной платформы операционную систему z/VM, позволяющую решить задачу построения мультисистемных решений для операционных систем типа z/OS, OS/390, TPF, VSE/ESA, CMS, Linux для S/390 или Linux для zSeries с помощью создания виртуальных машин. Для монитора виртуальных машин и гостевых операционных систем поддерживается 64-разрядная адресация.
Одним из важных элементов стратегии IBM в области электронного бизнеса, охватывающей все выпускаемые корпорацией серверные платформы, является поддержка Linux. В декабре 1999 года в IBM завершились работы по переносу Linux в S/390. Диалект Linux for S/390 является самостоятельной операционной системой и не требует для своей работы наличия другой ОС.
Для этой аппаратной платформы имеется также ряд операционных систем других производителей.
Компьютеры общего назначения
Компьютеры общего назначения предназначены для того, чтобы могли работать приложения системы. Программы выполняют самые разные роли, моделирование, решение математических уравнений, расчет заработной платы, персональная база данных, обработка текстов и многие другие задачи. Подобные компьютеры широко классифицируются как микрокомпьютеры, мини-компьютеры, мэйнфреймы и суперкомпьютеры.
Сейчас подробнее поговорим о каждом подтипе.
Микрокомпьютеры
Микрокомпьютеры (персональные компьютеры) предназначены для использования одним человеком. Они дешевы в стоимости, просты в использовании и могут быть использованы даже в домашних условиях. Хотя в однопользовательской системе они могут быть связаны с другими компьютерными системами, следовательно, они образуют очень важный сегмент интегрированной информационной системы.
Термин микрокомпьютер используется не так широко, как это было в 1970–1980-х годах. Теперь мы называем микрокомпьютеры просто компьютерами или персональными компьютерами (ПК).
Центральный процессор микрокомпьютера включает в себя оперативную память (RAM), постоянную память (ROM), порты ввода / вывода (I / O), соединительные провода и материнскую плату.
В 1970 году Hewlett-Packard (HP) произвела и выпустила микрокомпьютер в качестве калькулятора с различными уровнями программируемости, хотя Datapoint 2200 от Computer Terminal Corporation (CTC) считается первым микрокомпьютером. Семейство процессоров Intel x86 также можно проследить до выпуска CTC.
Мини Компьютеры
Миникомпьютер заполняет пространство между мэйнфреймом и микрокомпьютером. Он меньше первого, но больше второго. Такая машина в основном используются в качестве серверов малого или среднего уровня, выполняющая задачи научного или делового характера.
История
Миникомпьютеры появились в середине 1960-х годов и были впервые разработаны корпорацией IBM. Они были предназначены в первую очередь для бизнес-приложений и служб, которые требуют производительности и эффективности мэйнфреймов.
Миникомпьютеры могут содержать один или несколько процессоров, поддерживать многопроцессорность и многозадачность и, как правило, устойчивы к высоким нагрузкам.
Мэйнфреймы
В целом, есть несколько характеристик мэйнфреймов, которые являются общими для всех поставщиков мэйнфреймов: почти все мэйнфреймы имеют возможность запускать (или размещать) несколько операционных систем. Мэйнфреймы могут добавлять или оперативно заменять емкость системы без сбоев. Такие сервера предназначены для ввода-вывода очень большого объема данных и подчеркивают пропускную способность вычислений.
Один мэйнфрейм может заменить десятки или даже сотни небольших серверов. Впервые подобные машины появились в начале 1940-х годов. Наиболее популярными поставщиками были IBM, Hitachi и Amdahl. Некоторые недавно рассматривали мэйнфреймы, как устаревшую технологию без реального использования. Тем не менее, сегодня, как и в каждое десятилетие с момента его создания, мэйнфреймы и стиль мэйнфреймов преобладают в среде крупномасштабных бизнес-вычислений.
В настоящее время мэйнфреймы играют главную роль в повседневной работе многих крупнейших в мире компаний. Мейнфрейм занимает желанное место в современной среде электронного бизнеса. В банковском деле, финансах, здравоохранении, страховании, коммунальном обслуживании, правительстве и множестве других государственных и частных предприятий мэйнфрейм активно используется.
Супер Компьютеры
Во все времена выделяют несколько широко известных суперкомпьютеров, которые работают на самых высоких скоростях по сравнению со всеми остальными компьютерами. Этот термин также иногда применяется к гораздо более медленным (но все еще впечатляюще быстрым) компьютерам. В список самых больших и мощных суперкомпьютеров входит список машин которые можно пересчитать по пальцам.
В общем, существует два подхода параллельной обработки: симметричная многопроцессорная обработка (SMP) и массивно-параллельная обработка (MPP).
По состоянию на июнь 2016 года самым быстрым суперкомпьютером в мире был Sunway TaihuLight в городе Уйшу в Китае. Немного статистики о TaihuLight:
- 40 960 64-битных RISC-процессоров с 260 ядрами каждый;
- Пиковая производительность 125 петафлопс (квадриллион операций с плавающей запятой в секунду);
- 32 ГБ памяти DDR3 на вычислительный узел, всего 1,3 ПБ памяти;
- Операционная система Sunway Raise на базе Linux;
Известные суперкомпьютеры на протяжении всей истории:
Крэй основал суперкомпьютерную компанию под своим именем в 1972 году. Хотя компания несколько раз переходила из рук в руки, она все еще действует. В сентябре 2008 года Cray и Microsoft запустили CX1, персональный суперкомпьютер стоимостью 25 000 долларов США, предназначенный для таких рынков, как аэрокосмическая, автомобильная, академическая, финансовая сфера и науки о жизни.
IBM была острым конкурентом. Компании Roadrunner , когда топ-рейтинг суперкомпьютеров, была в два раза быстрее, чем от IBM Blue Gene и в шесть раз быстрее, чем любой из других суперкомпьютеров в то время. Уотсон из IBM известен тем, что принял когнитивные вычисления, чтобы победить чемпиона Кена Дженнингса в Jeopardy !, популярной викторине.
Специального назначения
Компьютеры специального назначения спроектированы и построены исключительно для удовлетворения требований по конкретной задаче. Под компьютерами специального назначения понимаются компьютеры, созданные для выполнения определенных задач, например, банкоматы или стиральные машины. Компьютеры специального назначения также включают в себя системы управления военными самолетами, катерами, оборудованием для наблюдения и другими приложениями, ориентированными на оборону. Они используют уникальные операционные системы, которые предназначены для выполнения своих конкретных функций.
Наиболее распространенным примером компьютера специального назначения, как уже упоминалось, является стиральная машина. Полностью автоматическая стиральная машина имеет встроенный компьютер. Он получает инструкцию через несколько переключателей на панели управления и работает соответственно. Датчики в машине постоянно сообщают компьютеру о весе одежды, уровне воды, времени встряхивания и т. д. Соответственно, компьютер должен принять несколько решений и контролировать процесс выполнения задачи и ее завершения.
Другие примеры компьютеров специального назначения включают системы управления светофорами, тренажеры для прогнозирования погоды, системы разведки нефти и компьютеры управления движением. Эти компьютерные системы имеют схожие характеристики, но их дизайн призван выполнять определенную роль.
Они выполняют особую функцию, позволяя им устранить избыточную память и объем информации, которая может быть передана в нее. Это позволяет специализированным компьютерам работать на повышенной скорости, чтобы выполнить свою задачу.
Компьютеры специального назначения бывают разных форм. Самые ранние модели были ориентированы исключительно на обработку текста или автономные функции обработки данных. Эти типы компьютеров сильно отличаются от коммерческих моделей, которые предлагают различные приложения, такие как просмотр Интернета, обработка текстов, создание электронных таблиц, электронная почта и игры.
Компьютеры специального назначения имеют логическую структуру и устройства ввода-вывода данных, которые созданы для эффективного решения строго определенных задач. Компьютеры специального назначения используют встроенные системы или другие уникальные операционные платформы для работы независимо от других функций.
Кстати, банкомат также является примером специального компьютера.
Вот примерно и все, что можно было рассказать про типы компьютеров. Делитесь статьей в социальных сетях и подписывайтесь на группы Вконтакте и Твиттер.
Читайте также: