Архитектура систем на базе P/390
Микропроцессорный комплекс S/390
Программное обеспечение
Sine ira et studio

Процессы разукрупнения (downsizing), еще недавно доминировавшие на компьютерном рынке, вызвали к жизни и проблему сохранения наработанных информационных технологий, работающих на мэйнфреймах. Многие посчитали, что эксплуатация мэйнфреймов обходится дороже распределенного подхода с применением архитектуры клиент/сервер. Однако переход к новым информационным технологиям - вещь непростая, и на переходный период хотелось бы сохранить реально работающие приложения. Тогда-то и были воплощены в жизнь идеи дешевой аппаратной реализации "мэйнфрейма" на микропроцессорном уровне. Западные университеты, возглавлявшие процесс перехода к распределенной архитектуре клиент/сервер, были заинтересованы в дешевом способе поддержания действующих на мэйнфреймах приложений. Одной из важнейших задач для них тогда было обеспечение телекоммуникационных возможностей компьютерной сети BITNET/EARN, работающих с протоколом NJE.

Поэтому организация CREN, объединявшая в США такого рода сети, которые используют протоколы NJE, стала одним из инициаторов и одновременно одним из разработчиков систем P/370. Фактически P/370 представляла собой плату, которая могла вставляться в компьютеры от IBM с шиной Micro Channel, и вместе с соответствующим программным обеспечением позволяла выполнять приложения System/370. Например, можно было поддерживать протокол NJE с помощью подсистемы RSCS в популярной в университетской среде операционной системе VM. Для университетов все это стоило очень дешево, хотя по российским меркам - скорее, наоборот.

Видимо, этот опыт оказался удачным, и фирма IBM разработала новую плату, P/390, в которой поддерживается уже система команд S/390. Таким образом, у пользователей на Западе теперь имеется 3 основных способа поддержки приложений мэйнфреймов: 1) использование традиционного подхода, т.е. ES/9000 или совместимых с ними компьютеров (например, от Amdahl); 2) применение более дешевых (из-за широкого использования КМОП-технологии) компьютеров от IBM серии 9672 с более низкой производительностью; 3) применение для наименее сложных приложений серверов с платой P/390.

В российских условиях оставшиеся в живых приложения для мэйнфреймов обитают, как правило, либо на ЕС ЭВМ, либо на мэйнфреймах (second-hand). Под последними автор имеет в виду не только продукцию собственно IBM, но и фирм-производителей совместимого оборудования (например, Hitachi, Comparex, BASF и др.). Активное предложение компьютеров на базе Р/390 в нашей стране вызывает необходимость в правильной оценке предлагаемых систем.

Архитектура систем на базе P/390

В настоящее время на рынке предлагается IBM PC Server 500 S/390. Его типовые технические данные: процессор Intel Pentium c тактовой частотой 90 МГц (16 Кбайт кэш первого уровня, 256 Кбайт кэш второго уровня с обратной записью); оперативная память емкостью от 32 до 256 Мбайт, со временем цикла 70 нс, снабженная кодами защиты от ошибок ЕСС; 32-разрядная шина Micro Channel c пропускной способностью 40 Мбайт/с. Эта шина имеет 8 слотов, об использовании которых мы поговорим ниже.

Габариты корпуса (353х755х622 мм) позволяют вместить большое количество устройств ввода/вывода - до 17 внутренних дисков. Стандартно используются диски емкостью 2,25 Гбайт (среднее время доступа 7,5 мс при скорости обмена данными с шиной до 12 Мбайт/с). В минимальной конфигурации без использования RAID-массивов емкость дисковой памяти составляет 4,5 Гбайт (6,75 Гбайт - при использовании RAID). В максимальной конфигурации размер "внутреннего" дискового пространства достигает 38,25 Гбайт.

Возможно применение дисковых массивов с RAID уровня 0, 1, 5. В этом случае вместо 17 внутренних дисков может использоваться до 4 RAID-контроллеров и, соответственно, поддерживается до 117 (RAID 0) или 103,5 (RAID 5) Гбайт дискового пространства. Применение RAID-технологии обеспечивает увеличение производительности, в т.ч. благодаря использованию кэш-памяти емкостью 4 Мбайт, и дает возможность горячей замены дисков. Для работы с дисками используются стандарты SCSI-2 или F&W SCSI-2. Хотя в последнем случае к шине SCSI можно подсоединить до 14 внешних устройств, рекомендуется применять не более 7.

Кроме дисковых устройств РС Server 500 может комплектоваться накопителем на гибких дисках емкостью 2,88 Мбайт, внутренними устройствами CD-ROM и DAT емкостью 4 Гбайт (10 Гбайт - с компрессией). Сервер может работать без клавиатуры и монитора. Если планируется использование монитора, то один из слотов Micro Channel будет занят адаптером SVGA. Внутрь корпуса сервера может монтироваться дополнительный блок питания и UPS. На сервер дается 3-годичная гарантия.

Микропроцессорный комплекс S/390

Вышеописанная аппаратура PC Server 500 S/390 ничем не напоминает о S/390. Все начинается с появления в одном из слотов Micro Channel платы P/390. Основной элемент платы - это, конечно, микропроцессор, выполняющий команды S/390. Этот чип реализован с использованием 0,6-микронной платы P/390, основанной на КМОП технологии, и имеет производительность 5 MIPS (миллионов инструкций в секунду). MIPS - традиционная единица измерения производительности для мэйнфреймов фирмы IBM и ЕС ЭВМ. Для ее оценки используются хорошо известные смеси команд Гибсона. Уровень производительности в 5 MIPS примерно соответствует процессорам ЕС1066 или, скажем, IBM 4381 R13. Аппаратно реализованные средства для выполнения операций с плавающей запятой интегрированы в чипе. На плате располагается и оперативная память комплекса (DRAM емкостью 32 Мбайт). C помощью специального коннектора возможно подсоединение дочерних плат памяти, поэтому ее емкость может быть увеличена до 64 или 128 Мбайт.

На плате имеется также Bootstrap PROM. Этот тип памяти используется при загрузке. Как и в обычных мэйнфреймах, с управляющей памятью, в которой хранятся микрокоды сложных команд, в микропроцессорном комплексе применяется загружаемая управляющая память и используется горизонтальный принцип микропрограммирования.

Плата имеет интерфейс с шиной Micro Channel, и вся подсистема ввода/вывода (точнее, каналы, дисковые контроллеры и НМД) эмулируются с помощью ресурсов ввода/вывода PC Server 500. Таким образом, при увеличении производительности дисков этого сервера возрастает и производительность микропроцессорного комплекса S/390.

Программы эмуляции работают на "основной" части сервера, т.е. их исполняет микропроцессор Pentium-90. Возможна эмуляция не только дисковых устройств, но и других устройств ввода/вывода, в т.ч. АЦПУ, НМЛ и т.д. Таким образом, PC Server 500 S/390 может работать как компьютер с архитектурой S/390, не используя реально подключенных внешних устройств из номенклатуры IBM mainframe или ЕС ЭВМ. Возможности подключения таких внешних устройств имеются, хотя и с некоторыми ограничениями. Для этого используются платы S/370 Channel Emulator/A, которые вставляются в слоты Micro Channel. Таких плат может быть не больше двух. Эти адаптерные платы эмулируют стандартные параллельные каналы S/370, между тем поддержка появившихся в ES/9000 последовательных ESCON-каналов не обеспечивается. Адаптеры каналов могут работать в байт-мультиплексном или блок-мультиплексном режиме.

К адаптеру может быть подключено до 255 внешних устройств и до 8 контроллеров (устройств управления). Однако в интересах обеспечения хорошего уровня производительности не рекомендуется подключать к канальному адаптеру более 3 контроллеров. Не поддерживаются альтернативные пути к внешним устройствам. Нельзя также передавать блоки данных размером более 64 Кбайт. Пожалуй, наиболее важным ограничением является невозможность подключения к адаптерам дисковых накопителей. Это связано с тем, что в потоковом (streaming) режиме соблюдаются не все временные соотношения большого интерфейса. (Для непосвященных: на жаргоне ЕС ЭВМ "большим" называют интерфейс параллельного канала ввода/вывода, в отличие от "малого", который используется между контроллером и внешними устройствами). Допустимая скорость обмена данными с канальным адаптером - до 2 Мбайт/с. Для переноса данных с мэйнфрейма на PC Server 500 S/390 можно использовать ленточные накопители. Поэтому к одной адаптерной карте можно подключить, например, контроллер ЕС5525 с НМЛ и устройство управления ЕС7922. Этот адаптер будет работать в блок-мультиплексном режиме. Второй адаптер можно установить в байт-мультиплексный режим и подключить к нему АЦПУ ЕС7040 и, скажем, процессор телеобработки данных. Следует иметь в виду, однако, что при появлении второго адаптера канала производительность адаптеров может уменьшиться. Поэтому если компьютер PC Server 500 S/390 будет использоваться в основном как печатная машинка (в наших российских условиях чего только не бывает!), то несколько АЦПУ ЕС7040 рекомендуется посадить на один "канал".

Пожалуй, одной из самых привлекательных сторон сервера являются разнообразные способы его соединения с другими компьютерами и локальными сетями. Серверы Р/390 могут подсоединяться к "настоящим" мэйнфреймам, например, через локальную сеть. Возможно их соединение с использованием протокола SDLC. Через локальную сеть могут подключаться и несколько серверов P/390. Собственно соединение с сетью может осуществляться как через процессоры телеобработки данных (например, IBM 37x5), так и за счет обычных адаптеров локальной сети "основной" части сервера.

Программное обеспечение

На РС Server 500 S/390 могут применяться любые операционные системы, работающие с архитектурами S/370, S/370-XA и ESA/390, а также соответствующие приложения. Эти операционные системы (включая как самые древние, так например TKS, и самые современные VM/ESA, MVS/ESA, VSE/ESA) и их приложения будут работать одновременно с OS/2 (применяются версии 2.11 и Warp 3.0) и ее приложениями, которые живут на "основной" части сервера и выполняются процессором Pentium.

Если не используются канальные адаптеры S/370, то внешние устройства мэйнфреймов эмулируются. НМД всегда эмулируются на винчестерах сервера. АЦПУ эмулируются на принтерах, подключенных к серверу через параллельный порт Centronics. Ленточные накопители типа IBM 3420/3480/3490 могут иметь SCSI-интерфейс и их лучше подключать именно таким образом. Однако возможна и эмуляция НМЛ мэйнфреймов на других ленточных устройствах. Мультиплексоры передачи данных типа IBM 2703 (асинхронные линии) при эмуляции используют обычные COM-порты сервера. Функции консоли в процессоре S/390 могут поддерживаться в одном из окон OS/2, установленной на PC Server 500. Что касается эмуляции терминалов типа IBM 3270 в локальной сети, то она известна уже давно.

Sine ira et studio

Этот "приватизированный" любимой мною "Независимой газетой" девиз ("Без гнева и пристрастия") крайне необходим при анализе компьютеров IBM PC Server 500 S/390, использующих плату P/390. Дело в том, что, по сравнению с традиционно использующимися мэйнфреймами, эти компьютеры имеют, с одной стороны, очень привлекательные стороны, а с другой - естественно, некоторые слабые места.

К очевидным плюсам PC Server 500 S/390 относятся: минимальные затраты на электропитание и минимум требуемой площади; поддержка современной архитектуры, новых версий ОС и, следовательно, прикладных программ на самом современном уровне; самая низкая стоимость (если не рассматривать second-hand) среди всех аппаратных платформ, поддерживающих архитектуру от S/370 до ESA/390. Важный момент, на который следует обратить особое внимание, - это поддержание стандартов открытых систем (например POSIX, в MVS/ESA Open Edition), что позволяет обеспечить как интеграцию с существующей распределенной средой, так и возможность последующей миграции к идеологии клиент/сервер.

То, что в таких компьютерах не поддерживаются некоторые особенности архитектуры ES/9000 (векторные возможности, логические разделы PR/SM и др.), вряд ли уж так существенно для этих "самых младших моделей мэйнфреймов". Российского потребителя, который использует, скажем, компьютеры ЕС ЭВМ, производительность процессора также, видимо, устроит. Наиболее существенным архитектурным недостатком этих серверов следует считать, пожалуй, особенности подсистемы ввода/вывода. В архитектуре PC Server 500 S/390 отсутствует то, что и сегодня выгодно отличает мэйнфреймы, а именно высокопроизводительные возможности ввода/вывода, основанные на использовании каналов ввода/вывода.

Что касается стоимости, то она складывается из двух частей: стоимости аппаратуры и стоимости операционной системы и прикладного программного обеспечения. Вероятно, одним из направлений планируемого IBM при помощи серверов P/390 наступления был рынок second-hand. На российском рынке такой second-hand с архитектурой S/370 - XA можно купить дешевле, чем PC Server 500 S/390. Однако вместе со стоимостью лицензионного программного обеспечения фирмы IBM рассматриваемые серверы получатся дешевле. Если же есть желание обойтись старым программным обеспечением от ЕС ЭВМ, то при сравнении следует учесть также стоимость электропитания и занимаемых площадей.

Рассмотренные выше плюсы и минусы определяют целесообразность применения РС Server 500 S/390 в тех или иных областях. Фирма IBM всегда отличалась отличным планированием, четко предлагая определенные конфигурации систем для разных уровней рабочих нагрузок и видов работ. Этими фирменными рекомендациями и следует пользоваться при решении вопроса о приобретении таких систем. Решающими параметрами будут служить требуемый размер оперативной памяти, емкость дисковой памяти, число выполняемых в секунду операций ввода/вывода, среднее число печатаемых строк в минуту, количество интерактивных пользователей (скажем, в TSO/MVS) и др. Если, например, число таких пользователей больше 50 или если необходимо выполнять свыше 60 операций ввода-вывода в секунду, то один сервер P/390 может не справиться с таким объемом работ.

Ясно, что системы PC Server 500 S/390 позиционируются как самые младшие модели компьютеров, поддерживающих архитектуру S/390. Они могут использоваться, в частности, при разработке программ, а также в качестве систем индивидуального пользования. Можно предположить, что для многих российских организаций интегральная производительность этих серверов будет достаточной для выполнения необходимых приложений.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями