zOS learning 01 - mainframe/ zOS学习笔记01 - 大型主机

本文大部分内容来源于网络及技术文档，加入了自己的理解而成，带有较强的主观性和某些不确定性，仅供参考学习。

关于zOS的知识基本可以在下面网站上找到：

http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/zos/basics/index.jsp

一、什么是mainframe/大型主机？

Mainframe 在今天更多地被形容成一整套操作、应用和系统的集合。但是从工作性质和运用的方面来定义：Mainframe 就是指在商业活动中，用以管理商业数据和维护交易服务并能够提供更高级别的安全性和实用性的机器。

1. A mainframe is a computing system that businesses use to host the commercial databases, transaction servers, and applications that require a greater degree of security and availability than is commonly found on smaller-scale machines.

2. The power of a mainframe provides computing speed and capacity, enabling it to perform high volumes of processing.

3. The mainframe can process a mixed workload of jobs from different time zones and of different types.

具有以下特征：

兼容性 - 提供硬件和软件以及几乎所有操作系统的兼容；注：IBM开发的大型机系列都保持了与最早OS/360的兼容，直到最新的z系列，在360上写的程序仍可以不经修改的运行，“兼容”这一概念从此开始深入人心。

集中性 - 实现资源的集中管理以提高资源的合理利用率；

保护性 - 硬件或软件被同时从不同途径访问的时候自动对其进行保护；

流程化 - 能够在即使轮班的情况下使用操作手册完成一系列的复杂操作；

并行化 - 硬件或者操作系统上同时进行成百上千的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 - 在不同的操作系统间共享资源并允许用户跨系统访问。

mainframe可以指一台机器，但是在我们的概念中mainframe指很多主机服务器集群，是一个并行，分布式的抽象概念。

二、Mainframe的演进

1.主机系统架构

中央处理器复合体（central processor complex，CPC）是由主存储器（main storage）、一个或多个中央处理器（CP）、计时器和通道（Channel）组成的硬件的物理集合,和CEC是同义语（虽然我不知道CEC是什么意思）。

通道（Channel）是一个很简单的处理器，不是字面意义上的通道，Channel负责执行I / O控制单元（CU）的I / O命令（内存和设备间的数据传输）。早期的主机中只有10多个channel，如S/360有16个，现代的主机中channel数量已经超过1000个了！

通道路径（Channel paths ）才是通道的载体，根据传输协议/方式不同分为并行通道路径（parallel channel path）和串行通道路径（serial channel path）

控制单元（CU，Control unit)一头连着Channel，另一头连着设备，磁盘驱动器、磁带驱动器、打印机和其他设备。

设备地址：Address，在早期的设计中，磁盘驱动器、磁带驱动器、打印机等设备的地址的格式是通过下图来定的：

2. S/360

（1）历史

以下摘自百度百科，有部分删减：

“在61年年底，IBM开始打算实施“360系统电子计算机计划”，据当时的估算，整个计划投资约需50亿美元（这可是在60年代初，十几年前的“曼哈顿工程”才花了20亿），这是不折不扣的大手笔，要知道，当时IBM的年营业额还不到这个数字。

之所以如此花钱，是因为这项计划要做一些以前没人做过的事，这将是一个通用的系统（360就是360度的意思，表示该系统全面的应用范围），该系列不同型号的计算机将能享用同样的设备，如 磁带机、打印机等，能使用同样的软件，并且可以相互连接，一起工作，这些在今天看来理所当然的事，在当时可是闻所未闻。最大的困难是在软件方面，要让所有的软件适用于所有的电脑（当然，仅限于360系列），这个理念让IBM的 软件工程师们伤透脑筋，投入到这个项目中的软件工程师超过2000人（Windows2000也只动用了1700名），花费超过5亿美元，超过了硬件研发的费用。

负责这项艰苦卓绝的开发任务的，是Frederick Brooks，当时年仅三十，他是世界上第一批获得计算机科学博士学位的人之一，有趣的是，当开发这个新型操作系统的计划提出时，Brooks本是最强硬的反对派，因为他觉得这个项目的难度骇人听闻，实在是不切实际。但当IBM的管理层拍下板来，要Brooks担当重任时，他居然慨然应允，高风亮节，实在是令人佩服。

360操作系统的开发用了5000个人年（人年就是一个人一年的工作量），由于从未有过开发这种大型软件的经验，开发组陷入了“有史以来最可怕的软件开发泥潭”，最终也没能完全实现当初的设想。尽管软件开发工作未获全胜，但360项目还是取得了辉煌的成功，IBM在籍此在计算机行业几乎是一统天下，IBM/360更被誉为人类从原子能时代进入信息时代标志。Brooks后来根据这次开发任务的经验，写了一本《人月神话》（The Mythical Man-Month）,成为软件工程领域内的经典著作。他本人更在99年获得了计算机领域的最高奖——“图灵奖”。

（2）技术/架构

注意到和1.主机系统架构中一个不同是有一个Another system的出现。他连接在CU上，通过CU进行控制作业，及通常所说的Client机出现了。

3. ESA/390

不说了，没看到什么特别有用的信息。S/360/370/390和zOS的过度版本，和S/360/370/390兼容度很高，还可以运行zOS早期的一些版本。

这里稍微说一下硬件和软件的名字对应关系：

System 360/370/390（即S360/370/390）对应的OS版本是 OS 360/370/390

ESA/390对应OS/390 

z /Architecture 对应的是zOS

"Enterprise System Architecture/390(ESA/390) is an extension to the System/360(S/360), System/370(S/370) and System/390(S/390) Architecture.
ESA/390 provides a set of definitions and rules required for the interaction of ESA/390 hardware and software.
OS/390 was originally designed to run on and ESA/390 platform. As a migration feature, initial z/OS release can also run on some of the ESA/390 architecture processors. Although the OS/390 is being replaced, there are still z/OS processors using the ESA/390 platform for the immediate future.
ESA/390 still provides a high degree of compatibility with its ancestors, S/390, S/370, S360."

本节结束，下一节单独学习z Series。