IBM System/370

IBM System/370 (S/370) byla řada 32bitových sálových počítačů firmy IBM vyráběná a dodávaná v letech 1970-1990, která byla následníkem řady IBM System/360 (S/360), přičemž počítače novější řady byly z větší části s S/360 zpětně kompatibilní, což zákazníkům umožňovalo snadný přechod na novější řadu. Řada IBM System/370 byla ohlášena 30. června 1970. Následníkem System/370 byla od září 1990 řada IBM System/390 (S/390).

Vývoj Původní řada System/370 byla ohlášena 30. června 1970 a první dodávka modelů 155 a 165 zákazníkům byla plánována na únor 1971 a duben 1971. Model 155 byl dodáván od ledna 1971. Během své přibližně 20leté živostnosti prošel System/370 několika architektonickými vylepšeními.

Podle příručky „Principles of Operation“ zavedla řada S/370 následující nové vlastnosti nebo instrukce, případně byla standardně vybavena vlastnostmi, které byly v řadě S/360 volitelné:

Branch and Save Nepřímé adresování kanálových dat Přepínání kanálových sad Čisté I/O Příkaz Retry Komerční instrukční sada Podmíněný swapping CPU časovač a komparátor hodin Duální adresní prostor () Operace s pohyblivou řádovou čárkou s rozšířenou přesností Rozšířené reálné adresování Externí signály Rychlé uvolňování Operace s pohyblivou řádovou čárkou Zastavení zařízení Rozšířený I/O logout Omezený kanálový Logout Move Inverse Multiprocessing Podpora PSW klíčů Rozšíření pro zotavení Ochrana segmentů Služební signál Rychlé řazení I/O do front Rozšíření instrukce pro klíče paměti Klíče paměti pro 4 KB bloky Operace Suspend a Resume Testovací blok Překlad adres Vektor 31bitové kanálové instrukce IDAW ()

První modely Všechny výše uvedené vlastnosti nebyly dostupné na všech počítačích řady S/370, první počítače Model 155 a Model 165, měly pouze malý počet změn oproti architektuře System/360, mezi jinými:

13 nových instrukcí, mimo jiné: MOVE LONG (MVCL); COMPARE LOGICAL LONG (CLCL); umožňovaly operace s poli o délce až 224-1 bytů (16 MB), oproti nejvýše 256bytovým polím, které umožňovaly instrukce MVC a CLC na S/360; SHIFT AND ROUND DECIMAL (SRP),, která provádí násobení nebo dělení BCD hodnoty mocninou 10 a zaokrouhluje výsledek dělení;

volitelná 128bitová (šestnáctková) aritmetika s pohyblivou řádovou čárkou představená na System/360 Model 85 nové hodiny reálného času s vyšším rozlišením podpora blokově multiplexních kanálů zavedených v System/360 Model 85. Všechny vlastnosti emulátoru byly navrženy tak, aby mohly být ovládány standardními operačními systémy. Dokumentace IBM popisuje emulační programy pro S/370 jako integrované.

Tyto modely měly feritovou paměť a nepodporovaly virtuální paměť.

Technologie logických obvodů Zatímco řada S/360 používala hybridní integrované obvody SLT, čímž se řadí do 2. generace počítačů, všechny modely S/370 používaly monolitické integrované obvody IBM nazývané MST (Monolitic System Technology), takže je řadíme do třetí generace počítačů. MST pro S/370 mělo čtyř až osminásobnou obvodovou hustotu a více než desetkrát vyšší spolehlivost než obvody SLT používané v S/360.

Monolitická paměť 23. září 1970 firma IBM ohlásila Model 145, třetí model řady S/370, který byl prvním modelem s polovodičovou pamětí využívající monolitické integrované obvody a byl plánovaný pro doručení na konci léta roku 1971. Tuto paměť používaly všechny následující modely S/370.

Virtuální paměť Firma IBM se kontroverzně rozhodla začít dodávat řadu S/370 bez virtuální paměti. Podpora virtuální paměti oznámená 2. srpna 1972 jako „System/370 Advanced Function“ byla zavedena v roce 1972. Oznámení zahrnovalo: hardware pro relokaci adres pro všechny modely S/370 kromě prvních modelů 155 a 165 nové modely S/370 158 a 168 s hardwarem pro relokaci adres čtyři nové operační systémy: DOS/VS (DOS s virtuální pamětí), OS/VS1 (OS/360 MFT s virtuální pamětí), OS/VS2 (OS/360 MVT s virtuální pamětí) Release 1, nazývaný SVS (Single Virtual Storage), a Release 2, nazývaný MVS/370 (Multiple Virtual Storage) a podle plánu byl dostupný o 20 měsíců později (na konci března 1974), a VM/370 – reimplementace CP/CMS

Počítače S/370 byly však dodány s virtuální pamětí ještě před tímto oznámením: V červnu 1971 na S/370-145 (jeden z nich musel být „propašován“ do Cambridge Scientific Center, aby si nikdo nevšiml příchodu S/370 do tohoto centra vývoje virtuální paměti – protože by to ukazovalo, že na S/370 bude implementována technologie převodu adres). S/370-145 měl asociativní paměť používanou mikrokódem pro DOS kompatibilitu od svých prvních dodávek v červnu 1971; stejný hardware byl používán mikrokódem pro DAT. Ačkoli je dobře známo, že se firma IBM rozhodla zmínku o virtuální paměti z oznámení vypustit, toto rozhodnutí bylo během vývoje modelu 145 přehodnoceno, částečně kvůli zkušenostem s virtuální pamětí v CSC a jinde. Architektura mikrokódu 145 zjednodušila přidání virtuálního úložného prostoru, což umožnilo, aby tato funkčnost byla zpřístupněna na prvních modelech 145 bez rozsáhlé úpravy hardwaru potřebné u jiných modelů. IBM však funkčnost virtuální paměti na modelu 145, ani relevantní bity v řídicích registrech a PSW, které byly zobrazována na řídicím panelu operátora, když byly vybrané pomocí válečkových přepínačů, nezdokumentovala. Reference a změněné bity klíčů ochrany paměti však byly na přepínačích označeny, jako němé svědectví pro kohokoli, kdo pracoval s dřívější 360/67. Existující uživatelé S/370-145 byly šťastní, když zjistili, že si nemusejí pořizovat hardwarový upgrade, aby mohli provozovat DOS/VS nebo OS/VS1 (nebo OS/VS2 Release 1 – což bylo možné, ale ne běžné, kvůli omezenému rozsahu hlavní paměti dostupné na S/370-145).

Krátce po oznámení 2. srpna 1972, byly tiše ohlášeny upgrady DAT boxu (hardwaru pro relokaci adres) pro S/370-155 a S/370-165, ale byly dostupné pouze pro zákazníky, kteří již Model 155 nebo 165 vlastnili.“IBM's Virtuální Paměť 370s,“ Datamation, Září 1972, p.58-61 Po instalaci byly tyto modely známé jako S/370-155-II a S/370-165-II. Firma IBM chtěla, aby zákazníci upgradovali své systémy 155 a 165 na prodávanější S/370-158 a -168. – tabulky obsahují charakteristiky modelů (Tabulka 1) a data oznámení nebo počátek dodávek (Tabulka 2). Systémy S/370-155-II a -165-II jsou uvedeny v první tabulce, ale ne v druhé, protože vylepšené systémy nebyly formálně ohlášeny jako zvláštní modely. „System/370 Pokročilý Funkce“ oznámení, včetně -158 a -168, byl hlavní veřejný událost. Tyto upgrady byly překvapivě nákladné (200 tisíc příp. 400 tisíc dolarů) a měly dlouhé dodací lhůty a zaváděcí období u zákazníků; následně nebyl nikdy oblíbený u zákazníků, z nichž většina si pronajala systémy přes leasingové společnosti třetích stran. Kvůli tomu byly původní S/370-155 a S/370-165 modely popisovány jako „lodní kotvy“. Upgrade potřebný pro spuštění OS/VS1 nebo OS/VS2 nebyl pro většinu zákazníků cenově efektivní do doby, než jej IBM mohlo skutečně doručit a nainstalovat, a proto mnoho zákazníků na těchto strojích provozovalo MVT až do skončení jejich pronájmu. To u některých zákazníků trvalo další čtyři, pět nebo dokonce šest let, což bylo významným důvodem“155, 165 Vlastníci/majitelé Rozlobený s IBM,“ Datamation, Srpen 1973, p.76-86 pomalého přijetí OS/VS2 MVS nejen zákazníky obecně, ale také mnoha interními IBM uzly.

Další vylepšení Pozdější architektonické změny se primárně týkaly rozšíření paměti (centrálního úložného prostoru) – jak fyzické paměti tak virtuálního adresního prostoru – což zvyšovalo celkovou výkonnost systému a bylo přínosem pro klienty, kteří potřebovali větší úložný prostor. Jak v důsledku Moorova zákona klesaly jednotkové náklady na paměť, byl to nevyhnutelný trend. Stejně jako v celém vývoji sálových počítačů IBM bylo vyžadováno zachovávání zpětné kompatibility.

Zvláštní podpora operačního systému, Extended Control Program Support (ECPS). Rozšířené prostředky a rozšíření vlastností pro OS/VS1, MVS a VM. Využívání úrovně těchto operačních systémů, např. MVS/System Extensions (MVS/SE), zkracuje trajektorii některých častých funkcí.

Duální adresní prostor (DAS) umožňuje privilegovanému programu přesouvat data mezi dvěma adresními prostory bez potřeby alokovat buffer ve společné paměti, zkopírovat data do bufferu, naplánovat SRB v cílovém adresním prostoru, zkopírovat data do požadované lokace a buffer uvolnit. IBM na počátku nabízela DAS pouze na 3033, ale později jej zpřístupnila pro některé 4341 a procesory 3031. MVS/System Product (MVS/SP) Verze 1 využíval DAS, pokud byl dostupný. V říjnu 1981 byly procesory 3033 a 3081 doplněny o „rozšířené reálné adresování“ (), které umožňovalo používat 26bitové adresování fyzické paměti (ale stále vyžadovalo 24bitový limit pro každý jednotlivý adresní prostor). Tato funkčnost se objevila později na jiných systémech, například 4381 a 3090. System/370 Extended Architecture (S/370-XA) dostupná od začátku roku 1983 na procesorech 3081 a 3083 poskytovala několik významných vylepšení včetně rozšíření adresního prostoru z 24 bitů na 31 bitů; rozšíření adres reálného adresního prostoru z 24 na 26 bitů a kompletního redesignu I/O architektury. V únoru 1988 firma IBM ohlásila Enterprise Systems Architecture/370 (ESA/370) pro vylepšené modely 3090 a 4381 (označené E), která přidala šestnáct 32bitových přístupových registrů, nové režimy adresování, a různé nástroje pro práci s více adresními prostory současně. 5. září 1990 firma IBM ohlásila Enterprise Systems Architecture/390 (ESA/390) shora kompatibilní s ESA/370.

Duální adresní prostor V roce 1981 IBM přidala do System/370 prostředky pro duální adresní prostor. Toto umožňuje, aby program měl dva adresní prostory. Řidicí registr 1 (CR1) obsahuje počátek tabulky segmentů () primárního adresního prostoru a CR7 obsahuje STO sekundárního adresního prostoru. Pokud procesor pracuje v režimu primárního adresního prostoru, instrukce a data se načítají z primárního adresního prostoru. Pokud pracuje v režimu sekundárního adresního prostoru, operandy, jejichž adresy jsou definované jako logické se načítají ze sekundárního adresního prostoru; je nepředpověditelné, zda se instrukce budou načítat z primárního nebo sekundárního adresního prostoru, takže kód musí být namapován do obou adresních prostorů na stejný rozsah adresa v obou adresních prostorech. Program může přepínat mezi režimem primárního prostoru a režimem sekundárního prostoru instrukcí ; instrukce a , které kopírují zadaný rozsah bytů z určené adresy v jednom adresním prostoru na určenou adresu v druhém adresním prostoru.

Adresní prostory jsou identifikovány číslem adresního prostoru (). ASN obsahuje indexy do dvoúrovňové tabulky, která má podobnou strukturu jako dvouúrovňová tabulka stránek, s bitem přítomnosti, různými poli udávajícími oprávnění udělená pro přístup k adresnímu prostoru, adresu začátku a délku tabulky segmentů adresního prostoru, a další informace. Instrukce učiní adresní prostor identifikovaný danou ASN hodnotou aktuálním sekundárním adresním prostorem.

Rozšířené reálné adresování První počítače architektury System/370 měly 24bitové fyzické adresy, což omezovalo velikost fyzické paměti na 16 MB. Položky v tabulce stránek měly 12bitovou adresu rámce stránky a stránky o velikosti 4 KB nebo 13bitoou adresu rámce stránky a stránky o velikosti 2 KB, což obojí dávalo 24bitovou fyzickou adresu.

Rozšířené reálné adresování v Systém/370 rozšiřuje počet bitů adresy na 26, což umožňuje adresování fyzické paměti o velikosti 64 MB. Dva rezervované bity v položce tabulky stránek pro 4 KB stránky byly použity pro rozšíření adresy rámce stránky. Rozšířené reálné adresování je dostupné pouze s povoleným překladem adres a se stránkami o velikosti 4 KB.

Řada a modely

Modely setříděné podle data uvedení

IBM System/370

Źródło i licencja