M 3.39 Einführung in die zSeries-Plattform
Verantwortlich für Initiierung: Leiter IT
Verantwortlich für Umsetzung: Administrator, Leiter IT
Die zSeries-Architektur ist der Nachfolger der 1964 eingeführten S/360-Architektur und wird bei heutigen Mainframe-Installationen häufig eingesetzt. Die zSeries-Systeme (als Teil von IBMs eServer-Familie) können sowohl für Stapelverarbeitungen und Transaktionen als auch für E-Business-Anwendungen eingesetzt werden.
Zum Betrieb der zSeries-Plattform stehen die Betriebssysteme OS/390 (31 Bit-Architektur) und z/OS (64 Bit-Architektur) zur Verfügung. Da das z/OS-Betriebssystem als Nachfolger von OS/390 gilt, sollte es bei neuen Installationen eingesetzt werden.
Nachfolgende Abschnitte enthalten eine Übersicht über die Komponenten der zSeries-Plattform, sie erheben jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Umfangreiche und detaillierte Informationen sind in der einschlägigen Literatur des Herstellers IBM zu finden (siehe Literaturhinweise am Ende der Maßnahmenbeschreibung).
Das z/OS-Betriebssystem ist in der Maßnahme M 3.40 Einführung in das z/OS-Betriebssystem beschrieben, das Betriebssystem Linux für z/OS in der Maßnahme M 3.42 Schulung des z/OS-Bedienungspersonals .
Historie
Die Basis für die zSeries-Architektur entstand im Jahr 1964, als IBM die S/360-Architektur entwickelte und einführte. Von Anfang an war es Ziel der Architektur, dass Maschinencode auf allen damaligen und zukünftigen Modellen ohne wesentliche Modifikationen lauffähig sein sollte.
Im Laufe der Zeit erweiterte IBM sukzessiv die S/360-Architektur, wobei sich die Bezeichnung mehrfach änderte, erst zu S/370, danach zu S/390 und jetzt zur aktuellen zSeries. Die wesentlichen Grundlagen der Architektur (z. B. Maschinencode, Register und Adressierung oder auch die Festlegung der Relation zwischen Bit und Byte) wurden jedoch immer beibehalten und gelten heute noch.
Mainframe-Architektur
IBMs Dokumentation z/Architecture Principles of Operations teilt das zSeries-System in die Bestandteile
- Main Storage,
- einem oder mehreren Central Processing Units (CPUs),
- Operator Facilities,
- einem Channel Subsystem und
- I/O Devices
auf. Die I/O Devices hängen an sogenannten Control Units (CU), die wiederum am Channel Subsystem hängen.
Die S/390-Architektur entspricht - mit Ausnahme der neuen zSeries-Funktionen - im wesentlichen der zSeries-Architektur. Im Folgenden werden einige Aspekte der z/Architektur dargestellt:
EBCDIC Code
zSeries-Systeme verwenden beim Abspeichern den sogenannten EBCDIC-Code (Extended binary coded decimal interchange code) mit einer Länge von acht Bit, im Gegensatz zu dem bei anderen Rechner-Architekturen verwendeten ASCII-Code (sieben Bit). Kommunizieren Rechner miteinander, die unterschiedliche Formate einsetzen, sind Konvertierungen der Codes erforderlich.
Register
Ein zSeries-Rechner arbeitet mit verschiedenen Registern von 64 Bit Länge (z. B. Kontrollregister oder Mehrzweckregister). Der Instruction Operation Code (IOC) bestimmt, welches Register verwendet wird.
Beim S/390-Rechner sind die Register 32 Bit lang.
Programmverzweigung (Linkage Convention)
Die zSeries-Architektur verwendet beim Aufruf eines Unterprogramms mehrere Mehrzweckregister. Die Verwendung bestimmter Register ist in der Literatur auch als Linkage Convention bekannt.
Alternativ ist die Benutzung eines Linkage Stacks möglich, wofür andere Assembler-Instruktionen zur Verfügung stehen.
Speicherschutz
Ein zusätzlicher Speicherschutz stellt bei der zSeries-Architektur sicher, dass Fehler beim Speicherzugriff weitgehend vermieden werden. Die Hardware teilt den Hauptspeicher in 4 kB große Blöcke auf und vergibt pro Block einen Speicherschutzschlüssel, der bei der späteren Verarbeitung überprüft wird.
Diese Art des Speicherschutzes stellt eine der Stärken des Betriebssystems dar, da Überschreiben fremden Speichers im normalen Problem-Modus weitgehend ausgeschlossen ist.
Ein-/Ausgabe
Der zSeries-Ein-/Ausgabe-Verkehr wird durch ein Channel Subsystem gesteuert. Bis zu 65536 Ein-/Ausgabe-Einheiten können über Steuereinheiten (Control Units) an das Channel Subsystem angeschlossen und mittels Channel Paths mit diesem verbunden werden.
Die einzelnen Anschlüsse werden vom Channel Subsystem als logische Verbindungen (Subchannels) geführt. Sie sind über Channel Paths mit dem Channel Subsystem verbunden.
Operator Facilities
Mit dieser Funktion kann der Systemadministrator, ähnlich der