Mainframe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
komputer mainframe IBM 704

Mainframe (ang. main – główny, frame – struktura) (często w Stanach Zjednoczonych nazywany "Big Iron", dawniejsze polskie określenie to "komputery głównego szeregu") – klasa komputerów używanych głównie przez duże organizacje dla krytycznych aplikacji (np. finansowych[1], statystycznych). Są systemami o dużej niezawodności[potrzebne źródło]. W czasie, gdy powstawały i odnosiły największe sukcesy, ich alternatywą były minikomputery i kalkulatory[potrzebne źródło].

Termin mainframe pochodzi od wczesnych maszyn tego typu, ze względu na ich rozmiary i fakt, że kompletny system komputerowy składał się z wielu oddzielonych od siebie jednostek (szaf, obudów) – main frame była to główna jednostka przetwarzająca dane. Pierwsze komputery mainframe były wykonane z zastosowaniem lamp elektronowych, potem tranzystorów. Późniejsze korzystały z układów scalonych o niskiej skali integracji, na przykład w komputerze UNIVAC 9000 z połowy lat sześćdziesiątych 256 kB pamięci było zbudowane z ponad 1200 układów scalonych Intela[2]. Dzisiaj termin ten używany jest zazwyczaj do komputerów kompatybilnych z linią IBM System/360 zaprezentowaną w 1965 roku. Ostatnim przedstawicielem tej linii jest IBM System z196. Należy podkreślić, że słowo mainframe nie jest ani zastrzeżonym znakiem towarowym, ani też nie istnieje żadna formalna definicja komputera mainframe. Istniały też systemy niekompatybilne z rodziną System/360 również nazywane mainframe – np. produkty firmy Unisys, która powstała z połączenia firm Burroughs i Sperry, a także rodzina Siemens BS2000, ICL, GECOS (Bull i NEC, dawniej Honeywell, a jeszcze wcześniej General Electric) i NCR[potrzebne źródło].

Charakterystyka systemów mainframe[edytuj | edytuj kod]

Mainframe zostały zaprojektowane tak, aby obsłużyć wysokie obciążenie urządzeń wejścia/wyjścia (I/O), dlatego kładzie się duży nacisk na wydajność przetwarzanych danych[potrzebne źródło]. Od połowy lat 60. projekty mainframe zawierają kilka dodatkowych komponentów (nazywanych kanałami lub procesorami obwodowymi), które zarządzają urządzeniami wejścia/wyjścia zostawiając CPU tylko obsługę głównej pamięci. Cechą wspólną dla systemów mainframe jest zajmowanie się obszernymi bazami danych i plikami[potrzebne źródło]. Pliki o wielkościach gigabajtów czy terabajtów nie są czymś nadzwyczajnym dla takich systemów[potrzebne źródło]. Zadaniem systemu mainframe jest świadczenie usług dużej liczbie użytkowników. W odróżnieniu od superkomputera mainframe nie posiada dużej mocy obliczeniowej, a specjalizuje się w wydajnych operacjach I/O[potrzebne źródło].

Rynek (sektor)[edytuj | edytuj kod]

Na początku 2006 roku 90% rynku urządzeń mainframe należało do firmy IBM; jednak nie jest ona jedynym sprzedawcą tego sprzętu[3]. Unisys stworzył mainframe'y ClearPath Plus z systemami operacyjnymi OS2200 i MCP wywodzącymi się z Sperry i Burroughs oraz jednocześnie umożliwiającymi uruchomienie systemów Linux i MS Windows. Hitachi współprojektowało zSeries 800 z IBM w celu zmniejszenia kosztów. Hewlett-Packard sprzedał swoje unikalne systemy NonStop firmie Tandem Computers i Group Bull's DPS. W Europie są dostępne mainframe'y DPS grupy Bull. Unisys i HP z powodu redukcji kosztów projektowania własnych procesorów w coraz większym stopniu uzależniało się od procesorów Intel, podczas gdy IBM posiadał własny duży ośrodek badawczy i rozwojowy wprowadzający własne technologie mainframe'owe[potrzebne źródło].

Platform Solutions Inc. wprowadziła na rynek serwery z procesorami Intel Itanium 2 wyposażone w firmware emulujący IBM System z. PSI i IBM są zaangażowane w serie sporów prawnych. IBM oskarża PSI o naruszenie patentów i odmawia udzielenia licencji na swój software uruchamiany na platformie PSI, podczas gdy PSI skarży IBM o złamanie praw anty-monopolowych[4][5].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Honeywell-Bull DPS 7, 1990

Produkcja komputerów mainframe zaczęła się pod koniec roku 1950. Pierwsze komputery mainframe produkowały firmy nazywane "IBM and the Seven Dwarfs" ("IBM i siedmiu krasnoludków"): IBM, Burroughs, Control Data Corporation, General Electric, Honeywell, NCR, RCA, i UNIVAC. Dominacja IBM, osiągnięta dzięki ich systemowi 700/7000, jeszcze wzrosła dzięki przełomowej serii System/360. Z czasem technologia ta rozwijała się i ewoluowała do obecnej "z/Architecture". UNIVAC został wchłonięty przez Sperry, który kontynuował rozwój tej linii w postaci 2200 Series z systemem operacyjnym OS/2200. Burroughs rozwijał swoja linię B5000 z systemem operacyjnym MCP. Jednocześnie dostawcami spoza USA byli: Siemens, Telefunken w Niemczech, ICL w Anglii oraz Fujitsu, Hitachi, Oki i NEC w Japonii[potrzebne źródło]. Podczas zimnej wojny państwa należące do Układu Warszawskiego produkowały klony "System/360" pod nazwą RIAD. W Polsce produkowano własne konstrukcje oraz klony mainframów ICL pod nazwą Odra. W Związku Radzieckim opracowywano własne systemy, takie jak Ural i Strela.

W latach 70 i 80. korporacje odkryły rozwiązania bazujące na minikomputerach, które można było uruchomić za ułamek ceny mainframe i które oferowały lokalnym użytkownikom o wiele większą kontrolę nad systemem. Terminale używane do interakcji systemu mainframe z użytkownikiem zostały zastąpione poprzez komputery osobiste. Nowe instalacje systemów mainframe ograniczyły się do tych zastosowań, w których są one niezastąpione do dziś (kluczowe bazy danych itp.). Honeywell zostało wykupione przez Bull, UNIVAC został działem Sperry Corporation, który potem w roku 1986 połączył się z Burroughs w firmę o nazwie Unisys. Sperry i Burroughs po fuzji ciągle wspierają oraz rozwijają swoje mainframe, które obecnie wyewoluowały w platformę Clearpath Plus. W roku 1991 AT&T przemianowano na NCR.

We wczesnych latach 90. XX wieku wśród analityków pojawiła się teoria, że klasa mainframe nie ma przyszłości oraz że będzie stopniowo zastępowana poprzez platformę komputerów osobistych[potrzebne źródło]. Pogląd ten zaczął się jednak zmieniać pod koniec lat 90. kiedy to korporacje znalazły nowych użytkowników dla istniejących komputerów mainframe, co było spowodowane między innymi obniżeniem kosztów dostępu do internetu na świecie[potrzebne źródło]. Dodatkowo wzrost e-biznesu także drastycznie zwiększył liczbę transakcji oraz procesów przetwarzanych przez komputery mainframe, wzrost wielkości oraz wydajności baz danych także nie został bez znaczenia[potrzebne źródło]. Dodatkowym atrybutem zwiększającym liczbę użytkowników komputerów mainframe było zwiększenie liczby dystrybucji systemu Linux, które mogły być na tym systemie uruchomione. Systemy mainframe mogły uruchomić wiele systemów dedykowanych jako maszyny wirtualne jednocześnie[potrzebne źródło]. Linux zezwalał także na wykorzystanie oprogramowania open source wraz z mainframe-owym sprzętem RAS. Ciągły wzrost i dystrybucja komputerów na nowo powstałe rynki, zwłaszcza Chiny, stworzyły nowe problemy informatyczne stawiane komputerom mainframe, np. jednoczesna obsługa transakcji online wykorzystująca bazy danych dla miliarda klientów jednocześnie (banki, raporty kredytowe, serwisy rządowe)[potrzebne źródło].

Mainframe kontra superkomputer[edytuj | edytuj kod]

Różnica pomiędzy superkomputerem i mainframe nie jest zbyt oczywista. Można powiedzieć, że superkomputery stosuje się do rozwiązywania problemów które wymagają dużej szybkości obliczeń, podczas gdy mainframe'y stosuje się, gdy potrzebna jest wysoka wydajność I/O, niezawodność oraz jednoczesna obsługa różnorodnych procesów biznesowych (ang. mixed workload).

  • Oba typy systemów stosują przetwarzanie równoległe. Superkomputery zwykle pozwalają programistom tworzyć bardziej złożone programy, podczas gdy mainframe'y są zwykle używane do uruchomienia wielu programów (zadań) równolegle. Jednym z efektów tej różnicy jest prosta zależność pomiędzy liczbą procesorów mainframe-a a jego wydajnością[potrzebne źródło].
  • Superkomputery są optymalizowane dla złożonych obliczeń, które głównie odbywają się w pamięci komputera, podczas gdy mainframe-y optymalizowane są do wykonywania względnie prostych obliczeń na olbrzymich zasobach danych zewnętrznych. Na przykład przewidywanie pogody (modele klimatyczne) lepiej pasuje do superkomputerów, a przedsiębiorstwa ubezpieczeniowe czy banki wykorzystują w swojej działalności mainframe'y[potrzebne źródło].
  • Superkomputery są często budowane dla ściśle określonych zadań konkretnej instytucji (np. symulacje czy modelowanie), podczas gdy mainframe'y mogą wykonywać znacznie szerszy zakres zadań (np. przetwarzanie danych, hurtownie danych). Konsekwencją tego jest, że większość superkomputerów jest projektowanych i budowanych na zamówienie, podczas gdy mainframe'y zwykle są oferowane przez producentów jako linia produktów, z których zamawiający wybiera odpowiedni dla potrzeb model[potrzebne źródło].
  • W świecie mainframe'ów istnieje tendencja do obudowywanie głównego centralnego zespołu procesorów wieloma procesorami usługowymi, przeznaczonymi do takich zadań jak: obsługa I/O, monitorowanie pracy, usługi kryptograficzne, obsługa pamięci, konfiguracja sprzętu, automatyzacja obsługi i wznawiania pracy po awarii itp. Stąd rzeczywista liczba procesorów może znacznie przewyższać oficjalnie podawaną przez producenta. Podczas projektowania superkomputerów nie stosuje się tak wielu procesorów usługowych i koncentruje się na zwiększaniu liczby jednostek przetwarzania liczb zmiennoprzecinkowych[potrzebne źródło].
  • Wydajność superkomputerów określa się zwykle w MIPS lub FLOPS, podczas gdy wydajność mainframe'ów zwykle w jednostkach TPC-C, TPC-E, TPC-H lub jednostkach wprowadzonych przez producentów dla porównywania wydajności poszczególnych modeli, np. RPM (Relative PerforMance) lub LSPR (Large System Performance Reference)[6]. Użytkownicy mainframe'ów żartobliwie rozszyfrowują skrót MIPS jako "Meaningless Indication of Processor Speed", czyli "nic nie znaczący wskaźnik szybkości procesora"[7].

Statystyka (dotyczy tylko produktów IBM)[edytuj | edytuj kod]

Otwarta jednostka centralna IBM System z9
  • 90% maszyn klasy mainframe produkcji IBM posiada system transakcyjny CICS (ang. Customer Information Control System)[8]. Pozostałe oprogramowanie spina system Information Management System (IMS) z bazą danych DB2 oraz IBM WebSphere MQ z WebSphere Application Server[potrzebne źródło].
  • Na systemach mainframe używane są też produkty innych firm niż IBM. Przykładowe bazy danych innych producentów to ADABAS firmy Software AG, IDMS firmy CA czy Oracle firmy Oracle Corporation, występują również inne rozwiązania bazodanowe o mniejszym zasięgu.
  • W Polsce najbardziej rozpowszechnione bazy danych to DB2 (ok. 30 instalacji), ADABAS (ok. 20 instalacji) i JANTAR (ok. 10 instalacji). Przy czym pod względem ilości operacji przoduje DB2.
  • W maju 2006 roku IBM podał, że ponad 1700 jego klientów używa na swoich maszynach Linuksa[potrzebne źródło].
  • Większość maszyn typu mainframe działa bez przerwy na 70% użycia zasobów. Często spotykanym obciążeniem jest 90% zajętości, a większość współczesnych maszyn jest zdolna do utrzymywania 100% zajętości procesora przez dłuższe okresy, ustawiając sobie wykonywanie zadań według procesów biznesowych bez przerywania pracy[potrzebne źródło].

Szybkość i wydajność[edytuj | edytuj kod]

Szybkość CPU dawniej mierzona była w MIPS (milionach operacji na sekundę), a używano tej miary do porównywania możliwości obliczeniowych procesorów/systemów. Najmniejszy dzisiaj system mainframe IBMa ma prędkość 26 MIPSów (IBM z9 BC A01), największy – 17801 MIPS (według IBM Reference Performance szybkość systemu mainframe IBM z9 EC model 754)[potrzebne źródło]. Dla porównania współczesny procesor Intel Core 2 X6800 przy prędkości 2,93 GHz osiąga 27079 MIPS, czyli prawie dwukrotnie więcej na korzyść procesora stosowanego w zwykłym komputerze x86. Z kolei jednak rozwiązanie Parallel Sysplex[9] pozwala połączyć do 32 komputerów takich jak z9, powodując że zachowują się one jako jedna logiczna jednostka, uzyskując dzięki temu wydajność około 569 632 MIPS[10].

Przypisy

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons