Kaiserslautern M A I N F R A M E Summit © 2011, Karsten Schmidt (TU Kaiserslautern), [email protected] Schmidt(TU Kaiserslautern), Karsten ©2011, Mainframes Today Mainframes 1.DieGeschichtedesMainframes Allgemein Mainframesundz/OS zusammengefasst. Band diesem in sind Seminararbeiten Diese Vortragsthemen. den zu passend Arbeiten 13 entstanden Dabei statt. HIS AG und DBIS AG im WS 2010/2011 der Seminar das fand Teilnehmern, 40mit KMS, erfolgreichen den an Anschließend Seminarinformation vermitteln. Übungen und Vorträgen in IT-Landschaften modernen in Mainframes von Einsatzmöglichkeiten und Architektur Informatik Fachbereichs des Lehrenden mit Kooperation in werden IBM der DozentInnen Organisationen. vielen in IT der Rückgrat das weiterhin auch bilden Mainframes Motivation Summits des 13. SchnellesKlonen 12. AnOverviewoftheSupportfor XML intheDB2DatabaseSystem 11. DataSharingineinerz/OS-DB2 Umgebung DB2 forz/OS 10. IBM-Zertifizierungen K 8. Programminglanguagesonz/OS 7. Jobmanagementinz/OS 6. AnOverviewoverthebasicz/OSInterfaces 5. HeterogeneUmgebungenvonMainframes 4. Virtualisierungstechnologien 3. Redundanz 2. HardwareofanIBMMainframezEnterprise196 9. Workingwithz/OS:Applications Seminar Proceedings Seminar aiserslautern M ainframe S ummit Die Geschichte des Mainframes Sebastian Bock1, Vasil Tenev1 1 Technische Universität Kaiserslautern, Fachbereich Informatik, Mainframe Summit, Erwin-Schrödinger-Str. Gebäude 48 67663 Kaiserslautern, Deutschland {s_bock, v_tenev}@cs.uni-kl.de Abstrakt. Als Haupthersteller von Großrechnern verzeichnet IBM die Meilen- steine in der Geschichte des Mainframes. Eine Einführung gibt uns den Über- blick über die Fortentwicklung der Rechnermaschinen. Hier werden die wich- tigsten Erfindungen vorgestellt. In folgenden Abschnitten kann der Leser die Entwicklung des Mainframes von IBM über die Jahre von 1964 bis 2010 ver- folgen und sich mit einigen interessanten Fakten aus der Geschichte bekannt machen. In dieser Seminararbeit wurde der Schwerpunkt auf die Fortschritte gelegt, die das Mainframe von System/360 bis zum System z führten. Stichworte: OS, Models, Installations, Protocols (VTAM, SNA, TCPIP, ...), basic concepts (e.g., LPAR), “zero” downtime, EBCDIC, crypto/security fea- tures, high availability, scalability 1 Einführung Die Geschichte der Großrechner führt uns ins Jahr 1500, als Leonardo da Vinci den ersten mechanischen Rechner entwarf. Langsam wurde die Technologie weiterentwi- ckelt. Nach über 350 Jahre um 1880 konstruierte Herman Hollerith das Lochkarten- System, um die Volkszählung in den USA zu automatisieren. Seine Erfindung wurde später an eine Firma verkauft, die heute IBM heißt. [1] 1.1 Die erste Generation – Die Röhren-Großrechner Der amerikanische Physiker Lee De Forest erfand 1906 die Vakuumröhre und damit machte er den ersten Anstoß in der Technologie in Richtung des Rechners. Erst 3 Jahrzehnte später wurde der erste elektronische Digitalrechner von Dr. John V. Ata- nasoff und seinem Assistent Clifford Berry gebaut. Ihre Maschine, der Atanasoff- Berry-Computer (ABC), bildete die Grundlagen für die Fortschritte in den elektroni- schen Digitalrechnern. Der ABC wurde in den nächsten fünf Jahren von einer ganzen Reihe leistungs- und funktionsfähigerer Maschinen gefolgt. 2 Einführung 1941 Konrad Zuse stellte den ersten programmierbaren Computer Z3 vor. Im zum Lösen komplexer Ingenieur-Gleichungen entworfenen Z3 wurde eine binäre Dar- stellung anstelle des Dezimalsystems angewendet. 1942 British Intelligence's Colossus wurde vom britischen Mathematiker Alan Turing während des 2. Weltkrieges gebaut, um die Enigma-Verschlüsselung zu knacken. Der Koloss war eine large-scale elektronische Maschine, die im Ver- gleich zu den bisherigen Rechnern logische Operationen anstelle von arithmeti- schen durchgeführt hatte. 1944 Der über dreißig tonige ENIAC (electronic numerical integrator and calcula- tor) wurde für ballistische Berechnungen benutzt und spielte eine Rolle beim Ent- wurf der Atombombe. Mit seinen 19.000 Vakuumröhren, 1.500 Relais, Hundert- tausenden von Widerständen, Kondensatoren, Induktoren und einem Verbrauch elektrischer Leistung von fast 200 Kilowatt war ENIAC ein Prototyp für die meis- ten modernen Rechner. 1944 Die IBM Ingenieure konstruierten in Kooperation mit Howard Aiken den Harvard Mark I. Dieser Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC) konn- te mit allen vier arithmetischen Operationen umgehen und hatte spezielle eingebau- te Programme für logarithmische und trigonometrische Funktionen. Im nächsten Jahr (1945) änderte sich die Richtlinie der Entwicklung weg von den Lochkarten dank John von Neumann und seines Berichtes „First Draft of a Report on the ENVAC [Electronic Discrete Variable Automatic Computer]“ über die Architek- tur des speicherprogrammierbaren Rechners. [1] 1.2 Die Halbleiter-Revolution Am 23. Dezember 1947 wurde von William Shockley, Walter Brattain, und John Bardeen aus den Bell Laboratorien der erste Germanium-Spitzentransistor vorgestellt. Die neue Technologie steuert zur Reduktion der elektrischen Leistung und der Größe von den Rechnermaschinen bei. Vier Jahre später kam der erste hergestellte kommer- zielle Großrechner UNIVersal Automatic Computer I. UNIVAC I konnte fast 100.000 Additionen zweier 10-stelliger Zahlen innerhalb einer Sekunde durchführen. Der erste von diesen walk-in Computern mit Größen einer Ein-Auto-Garage wurde an die Volkszählungsbehörde der Vereinigten Staaten ausgeliefert. [1] Der erste Mainframe IBM 701 wurde vom Präsident des Unternehmens Thomas J. Watson, Jr. am 29. April 1952 vorgestellt. Auf dem jährlichen Treffen der Aktionäre wurde der neue Rechner als “der modernste, flexibelste High-Speed-Computer der Welt” (Watson) bezeichnet. Der Rechner bestand aus zwei Band-Einheiten, einem magnetischen Trommelspeicher, eine Kathodenstrahlröhre-Speichereinheit, einer Lagearithmetik- und Speichereinheit mit einem Operator-Panel, einem Kartenleser, einem Drucker, einem Card-Punch und drei Energieeinheiten. [2] Die Maschinen der IBM 700 Serie wurden während der nächsten Jahre immer leis- tungsfähiger. Die im Jahr 1955 vorgestellten IBM 704 und IBM 705 sind nur zwei Beispiele dafür. IBM 704 trug mit Gleitkomma-Arithmetik-Befehlen und der Anwen- dung von FORTRAN in einem Großrechner zur Lösung komplexer wissenschaftli- cher, technischer und geschäftlicher Probleme bei. Danach kam der an der Verarbei- Einführung 3 tung geschäftlicher Daten orientierte IBM 705 mit 400 Multiplikationen zweier Zah- len in Größenordnung von einer Milliarde pro Sekunde auf den Markt. [3] Abbildung 1 704 Data Processing System Mit der Zeit wurden immer weniger Vakuumröhren beim Entwerfen von neuen Rech- nerarchitekturen benutzt und das brachte den Computer in die Epoche der Transisto- ren. 1.3 Die Transistor-Rechnersysteme Weniger Wärme, kleinere Massen und größere Zuverlässigkeit waren die Hauptvor- teile eines Transistor-Rechners. 6 Jahre später, nachdem der erste experimentelle 4 Über 45 Jahre IBM Mainframe Transistor-Rechner an der Universität Manchester erfolgreich in November 1953 gebaut wurde [4], wurden die ersten volltransistorierten IBM 7090 Computer-Systeme verkauft. Das neue Modell der IBM 700 Serie war fünffach schneller als sein Vor- gänger und blieb noch 10 Jahre in Produktion. [5] Das nächste Produkt von IBM war über 1,5 Meter hoch und fast einen Meter breit. IBM 1401 war der erste in Serie gefertigte, digitale, volltransistorierte Businessrech- ner, der an viele Unternehmen weltweit geliefert wurde. Gegen eine monatliche Miete von $2.500 (und höher, je nach Konfiguration) bekam man einen Großrechner, mit dem 193.300 Additionen achtstelliger Zahlen oder 25.000 Multiplikationen von sechsstelligen mit vierstelligen Zahlen in einer Minute möglich waren. Ende 1961 erreicht die Anzahl installierter Rechner allein in den USA 2.000 – was einem Viertel aller eingesetzten elektronischen speicherprogrammierbaren Computern von allen Herstellern entspricht. Mitte der 1960er Jahre erreicht das System seinen Höhepunkte mit mehr als 10.000 Installationen und beherrschte den Markt bis Februar 1971. [1] Auf IMB 7090 folgte das IBM 7094 Data Processing System mit 1,4-bis-2,4-facher Leistung je nach Applikation. Die neue Maschine war kompatibel mit seinem Vor- gänger, hatte eine erheblich höhere interne Geschwindigkeit und war so der gestiege- nen wissenschaftlichen Auslastung der Systeme in den 1960er Jahren gewachsen. IBM produzierte den Großrechner von Januar 1962 bis Juli 1969. Der typische 7094 wurde für $3.134.500 mit komplettem Softwarepaket von 7090/7094-Programmen inklusive der Programmiersprachen FORTRAN und COBOL, Input/Output- Steuerung und Sortierung ohne zusätzliche Kosten verkauft. [1] 1.4 Multiprocessing und Betriebssysteme Bevor System/360 von IBM auf die Welt kam, wurde 1961 das erste Rechnersystem mit Hardware gesteuertem Kellerspeicher und mit für extensive Nutzung ausgelegte Deskriptoren für den Datenzugriff entwickelt. Burroughs B5000 Mainframe bot nun die Unterstützung von Multiprogrammieren und Multiprocessing an. Mit diesem Großrechner wurde der erste Schritt in die neue Entwicklungsrichtung gemacht. Ab jetzt ist das Multiprocessing nicht nur ein wichtiges Thema für die Rechnerhersteller- industrie, sondern auch ein Hauptmerkmal jedes Computersystems. [1] 2 Über 45 Jahre IBM Mainframe In nächsten Abschnitten verfolgen wir die Verwandlung des IBM Großrechners vom System/360 bis System z. Dabei werden wir unsere Aufmerksamkeit auf die wichtigs- ten Meilensteine dieses Entwicklungsprozesses aus den Themen der Hardware und Betriebssysteme